一种工业用冷却铜背板制造方法与流程

1.本发明涉及冷却用铜背板制造领域，特别涉及工业用冷却铜背板制造方法。


背景技术：

2.冷却用铜背板被广泛应用于工业，具有很高效率的冷却功能。比如在制造液晶的真空室里进行作业时，溅镀靶材会产生大量的热量，如不进行冷却会影响成膜质量和性能，因此在制造液晶时需要使用冷却背板对其进行冷却。又如在新能源汽车领域，使用冷却背板对新能源汽车的电池进行冷却。
3.所述冷却背板主要结构为：使用非铁金属(铜或者铜合金或者铝或者铝合金等)制成的板材，内部含有水槽，板材上有通向进水水槽的进水口和出水口，接着盖上盖板，与本体通过焊接密封，最后制成的背板可作为冷却用背板使用。
4.目前，背板的本体与盖板的焊接可采用摩擦搅拌结合机来完成。这种摩擦搅拌结合机主要依靠旋转头的焊针对焊接区域的摩擦搅拌，使得该区域的金属发生熔合。但传统的冷却铜背板制造方法存在以下不足之处：冷却铜背板在使用一段时间后，冷却效果明显下降。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是提供一种工业用冷却铜背板制造方法，该方法制造出的工业用冷却铜背板可长期稳定的保持较好的冷却效果。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种工业用冷却铜背板制造方法，包括：
8.s100、在工业用冷却铜背板本体上加工出阶梯槽，所述阶梯槽的上部为盖板放置槽，阶梯槽的下部为冷却水槽，阶梯槽的弯角处设置有圆弧角，
9.s200、将盖板放置在盖板放置槽里，将压块或压条压在盖板上实现盖板的固定，
10.s300、调整旋转头的焊针的角度，逐渐旋转入盖板与工业用冷却铜背板本体的拼接处，旋转头的焊针与盖板表面和工业用冷却铜背板本体的表面接触，旋转头的焊针沿盖板和工业用冷却铜背板本体熔合的拼接处进行移动且焊针在旋转头带动下进行旋转使用摩擦产生的能量进而使盖板和工业用冷却铜背板本体熔合。
11.本申请中，上述阶梯槽的弯角处设置有圆弧角，该圆弧角的圆弧长度以及圆弧半径可根据冷却槽结构进行调整，这样在焊接过程中更便于焊接操作，焊接后密度以及密封性更好，此处的材料硬度值显著提高。可避免缺陷的产生。有利于工业用冷却铜背板长期稳定的工作，进而可保证工业用冷却铜背板长期稳定的保持较好的冷却效果。
12.在其中一个实施例中，其中，所述步骤s300中，通过旋转头的焊针，在所述阶梯槽的延伸方向的端部对应的盖板的一侧加工出一段第一类熔接区，所述第一类熔接区的一端将对应的盖板的端部覆盖，所述第一类熔接区的另一端远离对应的盖板且位于工业用冷却铜背板本体上，且第一类熔接区的起始端为远离对应的盖板的一端。
13.在其中一个实施例中，所述阶梯槽包括多个间隔设置的直线部，各个直线部通过多个连接部依次首尾相连，相邻两个直线部之间的距离为20mm至30mm，所述阶梯槽的深度在4mm至8mm，所述工业用冷却铜背板本体的硬度为hv40至hv70，焊接环境温度为20
‑
30摄氏度，旋转头的焊针的转速为1000
‑
1500prm，旋转头的焊针朝旋转头的前进方向的反向倾斜，倾斜角度为1度至8度。
14.在其中一个实施例中，还包括步骤s400，所述步骤s400为：将加工后的工业用冷却铜背板进行清理、打磨和去毛刺。
15.在其中一个实施例中，步骤s200完成后先进行点焊再进行步骤s300，所述点焊包括：先在盖板与工业用冷却铜背板本体拼接处周向选取多个点焊点，然后将旋转头的焊针从每个点焊点定点旋转使得盖板和工业用冷却铜背板本体熔合固定。
16.在其中一个实施例中，点焊完成后，在盖板与工业用冷却铜背板本体拼接处周向选取多个位置进行条焊，所述每段条焊长度为3
‑
4cm。
17.在其中一个实施例中，所述步骤s300中，将工业用冷却铜背板本体固定后，旋转头附近安装有冷气喷射头，在旋转头高速运转过程中，向旋转头上部喷射冷气。
18.在其中一个实施例中，所述步骤s300中，在对一个盖板熔合完成后，更换新的旋转头进行下一个盖板的熔合。
附图说明
19.图1是本申请的实施例的制造方法的流程图。
20.图2是本申请的实施例的方法制造出的一种工业用冷却铜背板的示意图，其中，在圆弧过渡部一侧设置有第二类熔接区，在阶梯槽端部设置有第一类熔接区，图中只画出了部分区域的盖板。
21.图3是本申请的实施例的方法制造出的另一种工业用冷却铜背板的示意图，其中，在阶梯槽的两端分别设置有第一类熔接区，图中只画出了部分区域的盖板。
22.图中标记为：
23.110、第一类熔接区
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120、第二类熔接区
24.131、盖板
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132、盖板
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140、阶梯槽
25.141、直线部
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142、连接部
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143、圆弧过渡部
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150、背板本体。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
27.如图1所示，本申请的实施例提供了一种工业用冷却铜背板制造方法，该方法包括：
28.s100、在工业用冷却铜背板本体上加工出阶梯槽，所述阶梯槽的上部为盖板放置槽，阶梯槽的下部为冷却水槽，阶梯槽的弯角处设置有圆弧角。
29.s200、将盖板放置在盖板放置槽里，将压块或压条压在盖板上实现盖板的固定。
30.s300、调整旋转头的焊针的角度，逐渐旋转入盖板与工业用冷却铜背板本体的拼接处，旋转头的焊针与盖板表面和工业用冷却铜背板本体的表面接触，旋转头的焊针沿盖板和工业用冷却铜背板本体熔合的拼接处进行移动且焊针在旋转头带动下进行旋转使用
摩擦产生的能量进而使盖板和工业用冷却铜背板本体熔合。
31.本申请中，上述阶梯槽的弯角处设置有圆弧角，该圆弧角的圆弧长度以及圆弧半径可根据冷却槽结构进行调整，这样在焊接过程中更便于焊接操作，焊接后密度以及密封性更好，此处的材料硬度值显著提高。可避免缺陷的产生。有利于工业用冷却铜背板长期稳定的工作，进而可保证工业用冷却铜背板长期稳定的保持较好的冷却效果。
32.本实施例中，如图2和图3所示，所述步骤s300中，通过旋转头的焊针，在所述阶梯槽的延伸方向的端部对应的盖板的一侧加工出一段第一类熔接区，所述第一类熔接区的一端将对应的盖板的端部覆盖，所述第一类熔接区的另一端远离对应的盖板且位于工业用冷却铜背板本体上，且第一类熔接区的起始端为远离对应的盖板的一端。
33.本申请通过长期研究发现，使冷却铜背板冷却效果下降的其中一个主要原因在于其盖板131与背板本体150的某些部位的焊接处容易因变形发生细微开裂等缺陷，这会导致被盖板131封住的阶梯槽140内的冷却水容易由这些细微开裂处外溢，随着时间的延长，这些缺陷在冷却水的腐蚀下会逐渐严重化，进而使得冷却铜背板的冷却效果明显下降。
34.本申请的上述冷却铜背板由于设置有第一类熔接区110，使得阶梯槽140上位于延伸方向端部的盖板131与背板本体150之间的连接更加牢靠，在长期使用过程中，不易出现开裂等缺陷。从而有效保证了阶梯槽140的密封性，使得冷却水可在阶梯槽140内良好运行，从而可保证冷却铜背板长期稳定的保持较好的冷却效果。
35.具体的，如果一个阶梯槽140沿其延伸方向有多个端部，可以将其中某些端部外侧设置上述第一类熔接区110，也可以将所有端部外侧都设置上述第一类熔接区110。
36.本实施例中，所述阶梯槽140包括两个直线部141以及位于相邻两个直线部141之间的连接部142，所述连接部142与所述直线部141的相交处为圆弧过渡部143，也就是阶梯槽的弯角处设置有圆弧角。
37.例如，两个直线部141平行设置，一个直线部141的一端通过竖直设置的连接部142与另一个直线部141相连。连接部142与对应的直线部141的相交处为圆弧过渡部143。
38.通过实验发现，在通过摩擦搅拌焊的方式对盖板进行焊接时，连接部142与直线部141相接处如果是直角形状，则这里的材料硬度值较低，也就是此处较软，这容易出现空洞等缺陷。而改为圆弧过渡部143后，此处的硬度值明显提高，不容易出现空洞等缺陷。这也有利于保证冷却铜背板长期稳定的工作。
39.在上述基础上，在所述直线部141远离连接部142的一端对应的盖板的一侧设置有所述第一类熔接区110。也就是直线部141的一端设置有连接部142，直线部141的另一端对应的盖板的一侧设置有所述第一类熔接区110。
40.本实施例中，在所述连接部142与直线部141的相交处对应的盖板的一侧设置有第二类熔接区120，所述第二类熔接区120的一端与所述圆弧过渡部143对应的盖板132接触，所述第二类熔接区120的另一端远离对应的盖板132且位于背板本体150上。这样，使得相交处对应的盖板132与其它结构之间的焊接十分牢靠。
41.具体的，上述第二类熔接区120可将圆弧过渡部143对应的盖板132的弧形外缘覆盖。通过研究发现，这个部位是容易出现缺陷的位置。
42.本实施例中，所述背板本体150的一个对角线的两端分别设置有所述第一类熔接区110或第二类熔接区120。
43.例如，背板本体150为矩形，在背板本体150上设置有阶梯槽140。在背板本体150的一个对角线的两端分别设置有所述第一类熔接区110或第二类熔接区120。
44.这样设置，使得背板本体150的对角线的两端的强度较高。由于冷却铜背板在安装时，经常需要吊装，也就是通过起重设备将冷却铜背板的一个角吊起，使得冷却铜背板容易产生一个扭矩，该扭矩容易使冷却铜背板的对角线的端部产生变形。而本申请由于设置有熔接区，熔接区的硬度较高，可以有效抵抗变形，也就是使冷却铜背板不容易因局部变形而产生一些缺陷。这也有利于提高冷却铜背板的使用寿命。
45.具体的，所述阶梯槽140包括多个间隔设置的直线部141，各个直线部141通过多个连接部142依次首尾相连。在上述基础上，所述背板本体150的一个对角线的两端分别设置有所述第一类熔接区110。
46.本实施例中，所述第一类熔接区110为摩擦搅拌焊式熔接区，且第一类熔接区110的起始端为远离对应的盖板的一端。也就是通过摩擦搅拌接合装置来形成上述第一类熔接区110。
47.具体的，摩擦搅拌接合装置的焊针先在远离对应盖板的背板本体150上进行旋转，然后沿着盖板本体逐渐靠近盖板，接着将盖板的端部与对应的结构之间熔合。这样就形成了上述第一类熔接区110。相应的，第一类熔接区110的起始端为远离对应的盖板的一端。
48.本实施例中，所述第二类熔接区120为摩擦搅拌焊式熔接区，且第二类熔接区120的起始端为远离对应的盖板的一端。
49.具体的，摩擦搅拌接合装置的焊针先在远离对应盖板的背板本体150上进行旋转，然后沿着盖板本体逐渐靠近盖板，接着将盖板的端部与对应的结构之间熔合。这样就形成了上述第二类熔接区120。相应的，第二类熔接区120的起始端为远离对应的盖板的一端。
50.需要说明的是，上述第一类熔接区110以及第二类熔接区120的形状可以是包含多个弯曲部的条形，或为弧形等形状。第一类熔接区110以及第二类熔接区120需要具有一定的长度。
51.本实施例中，所述阶梯槽包括多个间隔设置的直线部，各个直线部通过多个连接部依次首尾相连，相邻两个直线部之间的距离为20mm至30mm，所述阶梯槽的深度在4mm至8mm，所述工业用冷却铜背板本体的硬度为hv40至hv70。
52.本申请对上述结构的工业用冷却铜背板进行了深入研究，上述结构的工业用冷却铜背板本体在焊接时，一些因素会对焊接质量起到决定性作用。本申请通过对比实验发现，焊接环境温度为20
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30摄氏度，旋转头的焊针的转速为1000
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1500prm，旋转头的焊针朝旋转头的前进方向的反向倾斜，倾斜角度为1度至8度。这样焊接出来的工业用冷却铜背板的焊缝质量较好，相应的焊缝缺陷少，且焊接完成的工业用冷却铜背板在受到极端外界力以及高温环境作用下，局部焊缝出现严重缺陷的几率较小。
53.进一步的是，本申请做了对比实验，通过对焊接后工业用冷却铜背板施加较大扭矩，然后在一定高温环境下进行测试。这主要是模拟工业用冷却铜背板在吊装后，在高温环境下工作。具体实验包括：条件1：焊接环境温度为20摄氏度，旋转头的焊针的转速为1000prm；条件2：焊接环境温度为20摄氏度，旋转头的焊针的转速为1200prm；条件3：焊接环境温度为20摄氏度，旋转头的焊针的转速为1500prm；条件4:焊接环境温度为23摄氏度，旋转头的焊针的转速为1000prm；条件5：焊接环境温度为23摄氏度，旋转头的焊针的转速为
1200prm；条件6：焊接环境温度为23摄氏度，旋转头的焊针的转速为1500prm；条件7：焊接环境温度为25摄氏度，旋转头的焊针的转速为1000prm；条件8：焊接环境温度为25摄氏度，旋转头的焊针的转速为1200prm；条件9：焊接环境温度为25摄氏度，旋转头的焊针的转速为1500prm；条件10：焊接环境温度为30摄氏度，旋转头的焊针的转速为1000prm；条件11：焊接环境温度为30摄氏度，旋转头的焊针的转速为1200prm；条件12：焊接环境温度为30摄氏度，旋转头的焊针的转速为1500prm。
54.实验结果发现，优选条件为：焊接环境温度为23摄氏度，旋转头的焊针的转速为1200prm。该条件下，通过对比实验发现，焊接完成的工业用冷却铜背板在受到较大扭矩作用下，并在高温环境长期工作下，工业用冷却铜背板整体变形量很小，焊缝质量稳定，没有出现严重的缺陷。这可能主要是因为上述结构的工业用冷却铜背板在焊接时，对焊接环境温度以及旋转头的焊针的转速极为敏感。
55.本实施例中，还包括步骤s400，所述步骤s400为：将加工后的工业用冷却铜背板进行清理、打磨和去毛刺。
56.本实施例中，步骤s200完成后先进行点焊再进行步骤s300，所述点焊包括：先在盖板与工业用冷却铜背板本体拼接处周向选取多个点焊点，然后将旋转头的焊针从每个点焊点定点旋转使得盖板和工业用冷却铜背板本体熔合固定。
57.本实施例中，点焊完成后，在盖板与工业用冷却铜背板本体拼接处周向选取多个位置进行条焊，所述每段条焊长度为3
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4cm。所述每段条焊的长度根据实时环境温湿度、材料质地(硬度)、阶梯槽内部冷却回路的结构和深度，进而选择对应长度和直径的焊针进行设置，再从控制焊针转速对工业用冷却铜背板本体和盖板在条焊时摩擦产生的热能，阻止材料变形。
58.本实施例中，所述步骤s300中，将工业用冷却铜背板本体固定后，旋转头附近安装有冷气喷射头，在旋转头高速运转过程中，向旋转头上部喷射冷气。
59.本实施例中，所述步骤s300中，在对一个盖板熔合完成后，更换新的旋转头进行下一个盖板的熔合。
60.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。