CN101987361B - 热管的制造方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种热管的制造方法及结构，其包含提供一金属管，于管体内部拉出复数个沟槽之后并且裁切成复数个。每一个裁切后的金属管都有两个端口，首先将其中之一端封口(含点焊)，再填入经筛选过的多数个金属粉末，使延着该金属管内壁侧复数个沟槽形成于内侧壁面且具有预定厚度的粉末烧结层。该内部沟槽有复数个轴向延伸的中空细通道以及粉末烧结层具有复数个轴向延伸的中空微细通道。工作液体于烧结后被注入于管体内，随后进行抽掉空气使成为真空状，随后立即将第二端封口(含点焊)，之后可依所要之形状进行进一步折弯及压扁。

Description

热管的制造方法及结构

【技术领域】

本发明涉及一种烧结式沟槽热管及制造热管的方法。

【背景技术】

现有的热管是具有高导热能力的装置，尤其是烧结式热管。热管典型地由包含毛细构造的金属管所构成，而此毛细构造为与金属管接触且通常形成在金属管内表面。毛细构造的内表面形成蒸气通道。而热管的管壁是沟槽形状的，其导热效果特别好。众所周知，热管的一端自热源吸热并作用成汽化区段，而另一端将热排至冷源且作用成冷凝区段。液态介质在毛细构造(微细通道)的毛细吸附作用下自冷凝区段返回至汽化区段。液态介质在汽化区段汽化成蒸气，而蒸气经由蒸气通道流到冷凝区并凝结成液态介质。而管壁是沟槽形结构则提供了较大的毛细现象的截面积，可以增加液体的导流效果，进而提升了导热效率。

过去的烧结式沟槽热管如日本第3110922号(同台湾申请案号094202974)实用新型专利以及美国第7316264(同台湾申请案号094210450)号专利所提到的制造方法，为提供一具有沟槽内壁之环状铜管，于裁切后之热管具有第一端口及第二端口，先封住(包含点焊)第一端口，其次填入金属粉末及进行粉末烧结，之后再进行注入工作流体及抽真空，最后进行第二端口的封口点焊。

如日本第3110922号(同台湾申请案号094202974)实用新型专利以及US6,997,244专利以及US7,040,382专利所述之方法，由于金属粉末未经筛选。导致太小的金属颗粒进入铜管之沟槽管壁，于烧结后卡在沟槽管壁之沟渠中，形成阻塞冷区段之工作液体之回流至热区段的循环，导致热管的导热效果变差。

而美国第7316264(同台湾申请案号094210450)号专利所提到的金属粉末必须大于沟槽管壁的内部沟槽的直径，但并未提出如何达成此目的，除非特殊制作方式做成，如依据一般做法无法做到全部的金属粉末都可以达成此目标。

另外，若是沟槽的宽度太大将使得烧结后的毛细现象趋向不明显，而降低散热效果，因此必须加以限制沟槽的宽度设计。

【发明内容】

本发明目的是克服了现有技术中的不足而提供一种传热效果好、加工方法简单的烧结式热管的制造方法。

本发明的另一目的是克服了现有技术中的不足而提供一种又快又好地加工出沟槽形铜管的加工制造方法。

本发明的还有一目的是克服了现有技术中的不足而提供传热效果好的烧结式沟槽热管。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下列技术方案：

一种烧结式热管的制造方法，其特征在于包括有如下步骤：一、提供一环状空心铜管，其内管壁具有凹凸形状之沟槽管，将该沟槽管进行切割，切割后的铜管有第一端口及第二端口；二、之后将切割出来的铜管封住第一端口；三、插入一小于铜管口径的金属棒，使得铜管内壁与金属棒之间尚留有可填金属粉末的空间；四、将金属粉末进行筛选，使筛选出来的金属粉末颗粒不会掉到铜管内壁的沟槽里；五、将金属粉末填进封住第一端口的铜管；六、之后进行金属粉末烧结，使烧结的金属粉末附着在铜管的内壁上；七、拔出金属棒；八、将金属粉末烧结后的铜管注入液态的工作流体；九、注入工作流体后的铜管，将该铜管内空气抽真空；十、封住铜管的第二端口。

如上所述的烧结式热管的制造方法，其特征在于在封住第二端口之后的铜管进行压扁。

如上所述的烧结式热管的制造方法，其特征在于在封住第二端口之后的铜管进行折弯和压扁。

如上所述的烧结式热管的制造方法，其特征在于所述铜管内壁上的沟槽宽度小于0.1mm。

如上所述的烧结式热管的制造方法，其特征在于所述在将金属粉末填入铜管前应该要插棒到铜管中，在将铜管中的粉末烧结后要去除插棒。

沟槽形铜管的加工制造方法，其特征在于包括有如下步骤：一、提供一平滑的空心铜管卷；二、将空心铜管卷进行预矫直；三、进行矫直后的铜管进行拉伸；四、利用一有环状沟槽的模型柱来将铜管进行加工，空心铜管紧贴模型柱进行沟槽机械成型加工；五、将经过模型柱在铜管内壁加工出有沟槽的铜管再进行拉伸；六、经拉伸后的铜管再进行矫直；七、最后进行铜管探伤以及打标。

如上所述的一种沟槽形铜管的加工制造方法，其特征在于所述沟槽的数目在80个以上。

一种烧结式沟槽热管，其特征在于包括有一管体，该管体具有第一端口和第二端口，在管体的内壁面设有多个沟槽，在管体的内壁面上烧结有烧结层，在管体内注有工作液体，所述管体的第一端口和第二端口是封闭的，其中该烧结层为经过大于沟槽管径的筛选网所筛选出来的金属粉末经过烧结而成。

如上所述的一种烧结式沟槽热管，其特征在于所述沟槽的数目在80个以上。

如上所述的一种烧结式沟槽热管，其特征在于所述沟槽的宽度小于0.1mm。

本发明与现有技术相比有如下优点：

其一、本发明的烧结式热管的制造方法，先裁切多段管体，每一段管体都有两个埠，先将一个埠封住，再将筛选过的金属粉末放进管体内并烧结，之后注入工作液体，之后再进行抽真空并封住第二个埠，再折弯及压扁。由于烧结层为经过大于沟槽管径的筛选网所筛选出来的金属粉末烧结而成，故金属粉末不会掉到铜管的沟槽里，其质量好，传热效率高，而且制造方法简单。

其二、本发明的沟槽形铜管的加工制造方法，利用一环状沟槽模型柱将空心铜管加工成型方法，其制造方法更为简单，而且加工效果好。

其三、本发明的烧结式沟槽热管，在管体的烧结层内有许多微细通道，工作热体在微细通道中流动，其传热的效果比较好。

【附图说明】

第1图显示根据本发明的烧结式沟槽热管的制造流程示意图；

第2图为根据本发明的热管的挖沟槽加工成形的流程示意图；

第3图为根据本发明所设计的热管的沟槽模型柱立体示意图；

第4图为根据本发明的空心沟槽热管的截面结构示意图；

第5图显示根据本发明的热管内壁以及其上粉末烧结的结构示意图；

第6图是筛选网的网格宽度与热管沟槽的宽度比较的示意图；

第7图末筛选之前的金属粉末放大图；

第8图筛选之后的金属粉末放大图；

第9图是本发明沟槽铜管烧结后的剖面图。

〔主要组件符号说明〕

1沟槽模型柱    2凹槽        3凸体

100沟槽热管    101凹槽      102凸体

103金属粉末    200筛选网    201筛选网格子

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明进行详细描述：

一种烧结式热管的制造方法，包括有如下步骤：一、提供一环状空心铜管，其管壁具有凹凸形状之沟槽，将此一沟槽形铜管进行切割，切割后的铜管有第一端口及第二端口。二、之后将切割出来的铜管封住第一端口，并进行点焊。三、插入一小于铜管口径的金属棒，使得铜管内壁与金属棒之间尚留有可填金属粉末的空间。四、将金属粉末进行筛选，使筛选出来的金属粉末颗粒不会掉到铜管内壁的沟槽里。五、将金属粉末填进粉封住第一端口的铜管。六、之后进行金属粉末烧结，使烧结的金属粉末附着在铜管的内壁上。七、拔出金属棒。八、进行金属粉末烧结后的铜管注入液态的工作流体。九、将该铜管内空气抽真空。十、封住铜管的第二端口，并进行点焊。

图1显示根据本发明的热管制造的流程图，显示热管的制造从沟槽形铜管，再依尺寸进行裁切铜管，裁切后之热管具有第一端口及第二端口，先封住(包含点焊)第一端口，之后进行金属粉末筛选，而如图6之筛选网200的网格201必须大于铜管沟槽的宽度，才能筛选出大于铜管沟槽直径的粉末。但是由于金属粉末表面并非平滑的，而是带钩带刺的，因此总会有可能钩到小于铜管沟槽宽度的粉末。而在进行填粉烧结时掉入沟槽管壁，从而影响到热管内工作液体迅速回流循环的效率。但是在本发明的实验结果显示沟槽数目由原本的55-57齿提升至80齿之后，由于沟槽宽度变小，粉末卡在沟槽的可能性变小，也因此大为提高热管的散热效益。烧结之后即进行缩口，再行注入工作液体并抽真空，之后随即封住铜管第二端口及点焊。之后即可依照需求进行折弯及压扁。

沟槽形铜管的加工制造方法，其特征在于包括有如下步骤：一、提供一平滑的空心铜管卷；二、将空心铜管卷进行预矫直；三、进行矫直后的铜管进行拉伸；四、利用一有环状沟槽的模型柱来将铜管进行加工，空心铜管紧贴模型柱进行沟槽机械成型加工；五、将经过模型柱在铜管内壁加工出有沟槽的铜管再进行拉伸；六、经拉伸后的铜管再进行矫直；七、最后进行铜管探伤以及打标。

探伤的目的在于检测铜管在拉伸过程中是否有损伤，而打标则是记录有损伤的部位段落，提供裁切步骤时能裁切掉此一有损伤之段落以确保热管质量。

图2说明沟槽形铜管的加工制造方法的步骤，经过机器的拉直(预矫直)并拉长伸直(拉伸)。此时铜管的温度急剧升高，经过图3所示的沟槽模型柱(模仁)进行机械成型加工，即可将空心铜管内部挖出沟槽纹路。但是此时的沟槽铜管尚未达到所需要的宽度(Φ径)，因此铜管仍需要至少一次的拉伸及矫直才能够达到所要求的Φ径，此时必须进行侦测(探伤)，将有受到损伤的铜管部份进行记录(打标，可由计算机做记录)，即可以进行铜管内部清洗去除油污及氧化的表面，最后才可以进行如图1以后的制造流程。

图3显示的是沟槽模型柱1。上面有凹槽及凸体，为制造沟槽形状铜管内铜管壁所必须要有的工具，在经过挖沟槽加工成型后，原本铜管内壁为光滑的，在与沟槽模型柱接触后，形成图4所示的空心铜管100，铜管内壁有凹槽101与凸体102。

烧结式沟槽热管，包括有一管体，该管体具有第一端口和第二端口，在管体的内壁面设有多个沟槽，在管体的内壁面上烧结有烧结层，在烧结层中形成有多个微细通道，在管体内注有在微细通道中流动的工作液体，所述管体的第一端口和第二端口是封闭的。

图5显示的是经过筛选过的金属粉末在执行过程中有插棒(未显示)之后才填入前述的空心铜管内，也可显示经过烧结之后的剖面图。相对于图4，图5多了烧结层，由上述方式，可制造粉末烧结层具有多个微细通道的热管。所述在将金属粉末填入铜管前应该要插棒到铜管中，在将铜管中的粉末烧结后要去除插棒。因为插棒到铜管中，使金属粉末更好地聚集在铜管内部沟槽凸出部位102之壁上，可避免金属粉末掉入沟槽内凹处101，在烧结时金属粉末更好地烧结在铜管内部沟槽凸出部位之壁上102。

还有可将低于烧结温度可完全烧烬的细丝设置在铜粉内部，以增加烧结后的毛细孔隙，使热管效能增加。而这些细丝可由树脂、塑料、聚合物、尼龙、棉、蚕丝、无灰材料、天然纤维、人造纤维或在烧结温度下可分解或烧尽的材料所形成。

另外沟槽大小与沟槽数目的多少又是与导热的效果息息相关，过去惯用的55-57齿的烧结式沟槽热管，沟槽宽度较大。虽然可增加液体的导流效果，但是在进行金属颗粒筛选及烧结之后，因为仍有部份残留的金属粉末躲过筛选而无法于填粉烧结后达到百分之百的沟槽完全畅通的效果，导热效益因此降低。因此金属粉末筛选的筛网也有必要予以限制网格大小如如图6所示。使金属粉末颗粒小且掉下来的予以过滤掉，剩下来颗粒较大的给予保留供填粉时使用。

而本发明的沟槽数目有80个以上，在同样口径之铜管，沟槽宽度明显会比较小，一般来说沟槽的宽度小于0.1mm。但因孔隙率增加弥补了这方面的缺点。但是在同样的筛选情况下，沟槽的阻塞情况却大为降低，导热效率却因此大幅提升。在依据本发明的流程所制造出来的80个沟槽的热管与55个沟槽的的热管的实验结果显示，内部55个沟槽的热管散热为25瓦(Watt)，而内部80个沟槽的热管散热为35瓦。足见本发明所显现出来的成效。

虽然本发明参照较佳实施例而进行说明示范，应了解的是在不脱离本发明之精神及范畴内，对于本发明所属技术领域中具有通常知识者而言，仍得有许多变化及修改。因此，本发明并不限制于所揭露的实施例，而是以后附申请专利范围的文字记载为准，即不偏离本发明申请专利范围所为的均等变化与修饰，应仍属本发明之涵盖范围。

Claims (4)

1.一种烧结式热管的制造方法，其特征在于包括有如下步骤：

一、提供一平滑的空心铜管卷；

二、将空心铜管卷进行预矫直；

三、进行矫直后的铜管进行拉伸；

四、利用一有环状沟槽的模型柱来将铜管进行加工，空心铜管紧贴模型柱进行沟槽机械成型加工，加工成具有80个以上沟槽数目且沟槽的宽度小于0.1mm的空心铜管；

五、将经过模型柱在铜管内壁加工出有沟槽的铜管再进行拉伸；

六、经拉伸后的铜管再进行矫直；

七、最后进行铜管探伤以及打标，以记录有损伤的部位段落，提供裁切步骤时能裁切掉此一有损伤之段落以确保热管质量；

八、将加工出有沟槽的铜管进行切割，切割后的铜管有第一端及第二端；

九、将切割出来的铜管封住第一端；

十、插入金属棒；

十一、将筛选过的金属粉末填进封住第一端的铜管；

十二、之后进行金属粉末烧结，使烧结的金属粉末附着在铜管的内壁之沟槽凸部上缘；

十三、抽掉金属棒；

十四、进行金属粉末烧结后的铜管注入液态的工作流体；

十五、注入工作流体后的铜管，将该铜管内空气抽真空，最后封住铜管的第二端。

2.根据权利要求1所述的烧结式热管的制造方法，其特征在于在封住第二端之后的铜管进行压扁。

3.根据权利要求1所述的烧结式热管的制造方法，其特征在于在封住第二端之后的铜管进行折弯和压扁。

4.一种烧结式沟槽热管，其特征在于包括：

一沟槽导管，具有80个以上的沟槽及相对应之一第一端与一第二端，该第一端与该第二端系封闭，且沟槽的宽度小于0.1mm；

一粉末烧结层，形成于该沟槽导管的内壁；以及

一工作液体，填充于该沟槽导管内；

其中，该粉末烧结层为透过一过滤组件所筛选出的过筛粉末经过烧结所形成，以避免颗小的金属粉末黏附在所述的沟槽内阻塞工作液体的流动。

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