+86-574-81877760
18858451555 / 18858041888
水冷板原理：水冷板散热的原理其实简单，将需散热的热阻通过螺栓紧固于水冷板表面，水冷板内部为流道结构，设有进出口，通过管道与外部水冷泵循环系统连接，将水冷板吸收的芯片热量，通过液体的循环，带到面积更大、性能更强的外部散热装置，集中进行散热。冷却后的液体再次回流到水冷板带走多余热量，如此循环往复，继以控制电子元器件的工作温度。
应用领域：水冷板又叫水冷散热器，其热传导率远远高于传统风冷方式，通常用在一些大功率、高端设备上面，能够起到非常好的散热效果，在激光、发射机、5G通信、军工、医疗、电力电子、工业设备、半导体、新能源汽车等行业有着广泛的应用。
水冷板材质一般选择导热性能比较好的铝或铜，而制造水冷板的关键工艺在密封流道结构的实现，传统采用冷板两侧打深孔打通流道密封形成循环流道，或机加流道和盖板加密封圈用螺丝固定，目前，随着工艺的升级，逐渐形成如下三种主流的水冷板制造工艺：
1. 型材+FSW焊接：
利用挤压工艺将冷板流道直接成型，再通过机加方式打通循环，通常采用摩擦焊接、钎焊焊接等焊接工艺进行密封，此工艺生产效率高，成本低；不适用于散热密度过大，表面不适合太多螺丝孔而限制水道走向或降低可靠性。主要应用于：动力电池水冷散热加热装置、分水盒以及标准功率模块一体化散热产品。
2. 机加+FSW焊接：
水冷板采用机加的方式，内部流道尺寸、路径均可自由设计，适合功率密度较大、热源布局不规则、空间受限的热管理产品，主要应用于：风电变流器、光伏逆变器、IGBT、电机控制器、激光器、储能电源、超算服务器等领域的散热产品设计上。
3. 压铸+FSW焊接：
内压铸工艺是非常成熟且应用广泛的成型方式，随着新能源汽车的快速发展, 成为电机控制器、动力电池包托盘及散热箱体成批量生产的首选方式，但需在工艺上控制压铸杂质、汽孔等问题，品检严格把关，而对于焊接安全性方面，摩擦焊焊接工艺，有独特优势，固相焊接，无气孔，易表面处理，从焊接工艺上提高了水冷板安全性，避免导致漏水问题。
1. 相对传统埋铜管水冷板：
搅拌摩擦焊水冷板具有更大的流道，进一步降低热阻。尤其在应对复杂流道的及某些有高低差的流道更具有灵活性。
2. 相对传统的拼装螺丝固定水冷板：搅拌摩擦焊水冷板具有更安全稳定的散热性能。
3. 相对于钎焊水冷板：
搅拌摩擦焊具有焊接工艺简洁，生产效率高，焊缝强度高的优点，且可以避免高温熔焊类易出现气孔，漏液等问题。
1. 工艺方案：
水冷板设计开发过程，我们首先要了解客户的产品需求和水冷系统的工况信息，综合考虑如下制造工艺因素，给出最佳的水冷板设计制造方案。
制造工艺：根据不同制造工艺的特点，结合产品的功率和热阻分布等工况信息，综合考虑成本、散热效率等因素选择一种合适的工艺；
材质选择：综合考虑的导热系数、硬度，抗腐蚀性、耐磨性、经济实用性等因素，一般考虑铝合金和铜合金作为水冷板材料，以6系铝为主。
表面处理：根据产品对硬度、耐磨型、耐腐蚀、抗氧化、导电性等要求，选择合适的表面处理工艺，如阳极氧化，导电氧化，热处理等。
2. 流道设计： 水冷板工艺方案确定后，根据制造工艺和产品工况、热阻分布等因素设计冷板流道结构，冷板大小、流道结构、进出口位置要根据客户液冷系统工况要求设计，另外，还要满足后面的焊接工艺要求。 说明1：需要了解的产品工况信息包括： 1.使用工况，包括但不限于进、出口冷媒温度、压差与流量； 2.散热功率，最高工作温度； 3.热阻分布； 4.散热器最大重量要求、允许的空间尺寸等。 说明2：流道设计需要满足如下搅拌摩擦焊工艺要求： 1.盖板焊接结构：主要有搭接、对搭接、非平面三种焊接结构，对搭接为常规的水冷板焊接结构，焊接效果最佳，盖板搭接台阶不小于1mm，避免焊接过程压塌； 2.盖板加工余量：因为焊接完成后要做表面铣平，所以盖板厚度一般要留有CNC加工余量，一般的盖板厚度为2~3mm，留有0.5mm左右的余量，可以满足1兆帕内的压力。 3.焊缝边缘余量：焊缝边缘要留有搅拌摩擦焊搅拌头余量，一般3mm的盖板，边缘至少需要留5mm余量，避免边缘焊接压塌，设计前最好与焊接工艺方沟通下。 |  |
3. 仿真分析及优化：
对流道设计进行热传导、流速、热阻等仿真分析，并参考分析结果优化设计，电脑仿真分析对于在设计过程的初始阶段实施详细的分析非常有效，如模仿空气、液体、热在冷板周边的流动。仿真器能获得非常可靠的数据结果。该方法既能节省时间有可能降低成本；仿真分析仅用于前期设计分析优化，后期还需要通过工况实测调试来进一步校正优化。
1. 材料加工：对压铸/型材/材料的机加工，加工完成流道与盖板的严密贴合，以便焊接工序的顺利进行和焊接效果，水冷板产品是控制系统的核心部件，对其内部流道结构、表面粗糙度及零件精度有较高的要求。 |
|
| 2. 搅拌摩擦焊：搅拌摩擦焊基于金属材料极端的塑性变形。当搅拌针缓慢插入金属母材中时，因摩擦而生热而由搅拌头施加的压力导致金属机械变形，形成致密的焊缝并实现同质晶粒结构。与传统金属熔化焊相比，搅拌摩擦焊的优点有：高强度、少泄露、少变形。该焊缝几乎无气孔、泄露，且接头强度远高于熔化焊。这工艺非常适合水冷散热器的焊接成型。 |
3. 工件细节加工及表面铣平：摩擦焊接过程焊缝有一定的下压量和边缘毛刺，焊接之前要留加工余量，焊接后要铣平，另外有些工件，限于产品薄壁结构需要和打孔需要，一般需要先焊接流道毛坯，焊接完成后再加工薄壁、打孔等部分，以避免成品焊接过程中薄壁边缘压塌。 |  |
| 4. 表面处理：表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。晶成公司拥有熟悉产品热处理的专家团队，可针对不同材料、搅拌摩擦焊接机理、产品使用要求、冷媒介质、产品使用环境等不同要求，实施有效的产品表面处理手段。包括：冷板流道表面强化处理、待焊区域化学处理、产品表面特定区域强化处理、产品表面电化学处理等方法。 |
5. 密封性及散热性能测试：在产品使用领域，晶成公司开发了水冷板产品使用属性测试手段，包括：气密测试（水压测试）、产品综合属性测试（流阻、热阻）、表面粗糙度测试、产品使用极限爆破性测试等手段。 |
|
机加微通道水冷板 通过在基板中CNC铣削加工形成自定义的流道，流道中布置肋片，采用搅拌摩擦焊焊合密封，对于高耐压条件，高功率密度的使用环境尤其适用。搅拌摩擦焊水冷板的焊接强度相当于母材的90%以上，耐压10bar~30bar，甚至可以更高。 | 型材微通道水冷板 这款搅拌摩擦焊水冷板基板材质为AL6061，盖板采用铝型材，利用铝型材的翅片作为流道中的肋片，焊合后形成一个整体，且为双面散热结果。无论散热效率还是空间节约，都极富成效。对于IGBT，TEC等高功率高密度的散热领域，这是个很好设计选择。 | |
超薄硬质水冷板 在基板上通过深孔钻形成纵向水道，再在两端横向间隔铣通，再利用搅拌摩擦焊将水道密封连接。在向更耐压强度与更薄厚度方向，成份基本接近的材质以及无添加焊料的搅拌摩擦焊工艺，使硬质阳极的表面处理工艺应用变成了可能。通过硬质阳极处理后水冷板，可使光纤激光器更能经受恶劣使用环境与长时间流体冲刷、磨蚀的考验。 | 水冷箱体类 一体成型的腔体具有更高的结构强度与电磁疲敝性能。在箱体底面CNC加工出水道，再用搅拌摩擦焊焊接，使用箱体集成了水冷板与腔体的双重功能。搅拌摩擦焊水冷腔体对于军事设备，激光设备，汽车控制器等是一个良好的选择。 |
1. 业务范围：
水冷板定制业务：包括设计开发、打样、包工包材料、CNC加工+搅拌摩擦焊、表面处理、检测等，可提供的搅拌摩擦焊水冷板/水冷散热器产品整体解决方案。
2. 业务流程：
加工中心车间 搅拌摩擦焊接车间
水冷板打样 水冷板焊接 水冷板焊接
宁波晶成机械制造有限公司主要业务范围是搅拌摩擦焊，与宁波友智合作开发电子散热方面的搅拌摩擦焊接设备及专用的搅拌摩擦焊接夹具。宁波晶成机械制造有限公司，在水冷和风冷散热方面，拥有丰富的经验，另外在热沉器产品的焊接研究方面，已经有成熟的搅拌摩擦焊接整体解决方案。
目前，公司已开发各种形式、材料散热器400余种，实现了面向工业客户的“交钥匙”工程。
