[发明专利]一种用于金属管内壁微针阵列结构翅片成型的装置及其加工方法

说明书

本发明公开了一种用于金属管内壁微针阵列结构翅片成型的装置及其加工方法，包括犁切机构、夹紧机构、缩管机构，犁切机构包括犁切刀具和用于犁切刀具沿轴向运动的轴向驱动单元，所述轴向驱动单元传动连接有连杆，所述犁切刀具可拆设置于所述连杆；夹紧机构设置有用于夹紧金属管的夹紧端；缩管机构包括缩管模具和用于驱动缩管模具沿轴向运动的缩管驱动单元；所述夹紧端设置于犁切机构和缩管机构之间，所述犁切刀具、夹紧端、缩管模具位于同一条轴向中心线上。本发明可以从韧性金属的金属管内壁面轴向加工直接制备表面阵列结构翅片，加工流程较为方便快捷，所需装置较为简单，加工成本低，加工效率高。

技术领域

本发明涉及翅片制备设备技术领域，特别涉及一种用于金属管内壁微针阵列结构翅片成型的装置及其加工方法。

背景技术

相变换热是利用工质气液转换完成吸放热循环实现热量转移的高效散热技术。随着电子产品越来越轻薄化，由于机体内部空间狭窄，对散热能力的要求也就越来越高。在相变换热的技术领域，包括倾斜微针阵列结构在内的多种内表面结构的换热管被证明具有优异的换热性能，相比于普通的金属换热光管，其换热性能可以提高20％以上，且随着阵列结构的空间占比越大其优势越发明显。

然而，在现有加工工艺的限制下，空间占比小是金属换热管内表面翅片结构最明显的不足之处，具体表现为：第一，管内翅片结构的直径比较小，约为热管内径的10％～12.5％；第二，管内翅片结构的高度小于热管的壁厚。另外，倾斜微针阵列高效制造的核心难度还在于针体的大角度倾斜。迫使气流强制转向90°的理论最佳倾斜角在45°左右，但在金属增材制造中以整体沉积为代表的高效平价并行加工方法，尚未攻克大倾角细长柱体的稳定成形技术，半固态微触成形等方法也面临相似的问题。另一方面，微铣削等减材制造方法需要去除大量材料，造成材料成本的增加与浪费；在加工整体微针这种细长悬垂单元结构时单次加工量进一步受限，其效率远不能满足批量制备的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于金属管内壁微针阵列结构翅片成型的装置及其加工方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本发明提供了一种用于金属管内壁微针阵列结构翅片成型的装置，包括犁切机构、夹紧机构、缩管机构，犁切机构包括犁切刀具和用于犁切刀具沿轴向运动的轴向驱动单元，所述轴向驱动单元传动连接有连杆，所述犁切刀具可拆设置于所述连杆；夹紧机构设置有用于夹紧金属管的夹紧端；缩管机构包括缩管模具和用于驱动缩管模具沿轴向运动的缩管驱动单元；所述夹紧端设置于犁切机构和缩管机构之间，所述犁切刀具、夹紧端、缩管模具位于同一条轴向中心线上。

本发明的有益效果是：

将金属管一端夹紧固定于夹紧机构，启动轴向驱动单元使连杆向靠近金属管夹紧端运动，使连杆伸出金属管以便于犁切刀具的连接；将犁切刀具连接在轴向驱动单元连杆上；启动轴向驱动单元使得轴向驱动单元向左做进给运动从而牵引着犁切刀具对金属管进行犁切作业；待犁切刀具犁切完金属管非夹紧段，启动缩管驱动单元使得缩管模具对金属管进行缩管作业。本发明可以从韧性金属的管金属管内壁面轴向加工直接制备表面阵列结构翅片，加工流程较为方便快捷，所需装置较为简单，加工成本低，加工效率高。缩管结构直接对已成阵列结构雏形的金属管进行缩径作业，而不需要再次在金属管内部进行其他加工。本发明可在犁切后继续进行缩管加工使得金属管内表面阵列翅片与金属管之间的角度从0°变化至45°左右，使得最终成形的三维阵列内翅片金属管内部空间占比大，拥有更强的传热系数。

作为上述技术方案的进一步改进，所述犁切刀具包括呈圆柱形的刀身，所述刀身的外周壁均布有犁切结构，所述犁切结构沿轴向延伸，所述犁切结构远离所述缩管机构端呈锥形结构。方便进行对金属管内壁进行梨切。

作为上述技术方案的进一步改进，所述犁切结构的数量可以由金属管的内径和犁切深度决定。