微型直齿沟槽铜管充液旋压-多级拉拔复合成形

基金项 目：国家 自然科学基金 一广东 省联合 基金重 点资 助项 目（ ０３ ０ ２ ； Ｕ ８４ ０ ） 华南 理工 大学 自然 科学 青年基 金资 助项 目
（ ５ ９０ ０ Ｅ ０１１）
作者简介 ： 欧栋生（ ９ １） 男 ， １８ 一 ， 博士生 ， 主要从事微 细加工及数字化制造技术研究． － ａ ： ｕ ｏｇｈｎ＠ｙｈｏｃ Ｅ ｍ ｉ ｏｄｎ ｓｅｇ ａｏ．ｎ ｌ
闭， 呈燕尾槽 特征 ， 有利 于提 高微 型直齿 沟槽 铜 管的毛 细力．
关键词 ： 微沟槽 ； 充液旋压；多级拉拔； 拉拔参数 ； 热管 中图分类号 ： Ｇ ５ Ｔ ３６ ｄｉ ０ ３６／． ｓ．００５５ ．００ １．０ ｏ： ．９９ｊｉｎ １０ － Ｘ ２ １．２０３ １ ｓ ６
随着微 电子 领域 芯 片不 断 地 向着 高性 能 、 型 微 化 方 向发展 ， 其热 流 密度 急 剧增 大 而有 效 散 热 空 间 日益减小 ， 利用增 大 有效 散 热 面积 的传 统 散 热方 法 已不能满 足 其 散热 需 求 … ． 有 结 构 简 单 、 热 率 具 导 高、 等温性 良好 、 响应 快 、 需 额 外 电力 驱 动等 优 热 无
Ｖ １ ８ Ｏ１ ｏ． Ｎ ．２ ３
Ｄｅ ｅ ｃ ｍｂｅ ２ ０ ｒ ０１
文章编号 ：１０ － ５ （０ ０ １ ．０ ４０ ０ ０５ Ｘ ２ １ ）２０ １．６ ６
微型直齿沟槽铜管充液旋压 一多级拉拔复合成形
欧栋生 汤勇 万珍平 陆龙 生 练彬
（ 华南理工大学 机械与汽 车工程学院 ， 广东 广州 ５ ０４ ） １６０
华 南 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
第３ ８卷 第 １ ２期
２１ ００年 １ ２月
Ｊ ｕ ａ ｆＳ ｔ ｉ ａ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆＴｅ ｈ ｌｇ ｏ ｒ ｌｏ ｏｕｈ Ｃｈ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎｏｏ ｙ ｎ ｙ
（ ａ ｒｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｕ ｅ ｉ
点 的小型／ 微型热 管 已成 为 高热 流 密度 芯 片 导热 的 理 想元件 Ｊ广泛应 用 的微 热管 主 要有 沟 槽 和烧 结 ．
此， 开发新 的微型 直齿 沟 槽铜 管 加 工方 法 成为 解 决 高热 流密度 问题 的关 键 ． 拉拔是一 种金属 受拉力 通过模 孔而 改变它 的断
摘
要 ：采用 高速 充液旋 压 一多级拉拔 复合成 形方 法加 工 出 了直径在 ６ ｍ 以 下的 、 量 ｍ 质
稳 定的微型 直齿 沟槽 铜 管． 在分析 其加 工成形机理 的基础 上 ， 究 了加 工参数 对沟槽铜 管 研 质 量的影响 ． 结果表 明 ： 型直齿 沟槽铜 管成 形过 程 中 ， 大的拉 拔 级 次压 缩 率会 导致 微 微 过
型 直齿沟槽铜 管 的轴 向沟槽 产 生断裂或折 叠 ， 大的 圆度误 差会 导致微 型 直 齿沟槽 铜 管 过 表 面产 生皱折和 凹陷； 而拉拔模具入 口锥 角采用 １。 定径 区长度取 ４ ｍ、 ６、 ｍ 出口锥 角取 ３ 。 ０、 润 滑条件 良好 及残 余应 力较 小时 ， 拔 沟槽 铜 管表 面质 量更 高． 拉 通过控 制拉 拔 工 艺参数 和 圆度误 差 ， 可获得 直径在 ６ ｍｍ 以下的 、 量稳定 的微 型 直齿沟槽 铜管 ， 内部 沟槽趋 于封 质 且
面积 、 尺寸 和形 状 的加 工 方 法 ＿ 它 一般 应 用 于 大 】 ， 直径 的钢管 和铜管 的成 形 加工 …。 本 研究 利 用 高 ． 速充 液旋压技 术加工 出直径 为 ６ ｍｍ的沟槽 铜管 ， 然
后采用 多级拉 拔 成 形方 法 成 功 加工 出直 径 在 ６ ｍ ｍ 以下 的微型直 齿沟 槽铜 管 ， 过分 析 其 加工 成 形机 通
两 种形式 ， 中 ， 其 沟槽式 吸液芯结 构的铜 热管具 有壁 薄、 质量轻 、 不存在 接触热 阻 、 响应快 、 热 吸液芯 不易 损 坏等优点 ， 符合 电子器件 轻 、 、 、 型化 的发展 薄 短 小 趋 势 ． 槽 式热 管 主 要 是 采 用 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
第 ３ 卷 ８
图 ５是 经过 多级拉拔 后微 型直齿 沟槽铜 管的截
面 Ｓ Ｍ 图（ Ｅ 放大 倍 数 为 １ ５倍 ） 拉拔 过 程 中 ，微 型 ．
铜管截 面积变小 幅度越 大 ， 拔应力 急剧增 加 ． 拉 如果
１ １ 高速 充 液 旋 压 成形 原 理 ．
拉拔 微型 直齿沟槽 铜管管 坯采用 高速充 液旋压 方法制 造 ， 高速 充液 旋 压成 形 的原 理 是使 铜 管 内壁
现加 工． 当前 国内外 的研 究 主要 集 中在 沟槽 式 热 管 的传 热性 能 及传 热 模 型 Ｊ且 国外 对 高 性 能微 型 ， 直齿 沟槽 铜 管的加 工 方法 研究 成 果 都是 保 密 的 ， 故
造 方法 ， 由于受 到 多齿 芯 头制 造 的 限制 ， 但 只适 宜 于加工直 径 ６ ｍｍ左右甚 至直径更 大 的热管 ， 而对 于 直径 ６ ｍ特别是 直径 ４ ｍ 以下 的热管则 难 以实 ｍ ｍ
理 ， 点考察 了加工参 数对 沟槽铜管 质量 的影响 ． 重
１ 加 工 原 理
对微 型沟槽式 铜热 管加 工 方法 的研究 鲜 见 报道 ． 因
收稿 日期 ： ０ ００ ．９ ２ １ —５ １
金 属在 多齿刀具 、 压 球及 轴 向拉 力 的 连续 拉 拔与 旋 挤 压联合 作用下 发生局 部塑性 变形 ． 成形 过程 该 主要分两 步 ： 一是 有 多齿 刀 具在 铜 管 内壁 挤 压 出沟 槽； 二是在 拉拔力 与旋 压 力 的作 用 下 微沟 槽 的进 一