Время публикации: 2025-10-21 Происхождение: Работает
Спрос на высокомощное терморегулирование быстро растет во многих требовательных секторах. От серверов искусственного интеллекта следующего поколения и новых энергетических модулей IGBT до аккумуляторных батарей для электромобилей — для этих критически важных приложений требуются пластины с жидкостным охлаждением, которые обеспечивают не только высокую производительность, но и бескомпромиссную надежность.
Общая производительность жидкостной охлаждающей пластины зависит от нескольких взаимосвязанных факторов. Хотя выбор материала (например, медь или алюминий) имеет основополагающее значение, процесс соединения , используемый для герметизации каналов охлаждения, имеет решающее значение. Этот процесс обеспечивает механическую целостность холодной пластины, ее герметичность и минимальное тепловое сопротивление между опорной плитой и теплоносителем.
В Winshare Thermal в основе производства высокоэффективных холодных пластин лежат две доминирующие технологии производства: сварка трением с перемешиванием ( FSW ) и вакуумная пайка . Оба метода обеспечивают прочные, герметичные связи, но они действуют на совершенно разных физических принципах, что приводит к явным преимуществам и ограничениям в применении продуктов.
В этой статье будет представлено четкое и углубленное сравнение FSW и вакуумной пайки с точки зрения производства Winshare Thermal. Мы сосредоточимся на четырех основных областях: тепловые характеристики, прочность конструкции, стоимость производства и применимость материалов. Это руководство предназначено для того, чтобы дать инженерам возможность сделать наиболее обоснованный выбор процесса для решения их конкретных задач по управлению температурным режимом.
Обязательства Winshare Thermal:
Мы обладаем глубокими знаниями в области технологий FSW и вакуумной пайки. Наше современное оборудование и опытные инженерные команды позволяют нам предлагать индивидуальные варианты обработки. Это гарантирует, что мы предоставляем оптимальное термическое решение для конкретных потребностей каждого клиента – мы не просто выбираем один метод; мы стратегически применяем лучший метод для работы, легко интегрируясь в вашу цепочку поставок.
Сварка трением с перемешиванием ( FSW ) является краеугольным методом в производственном портфолио Winshare Thermal, особенно для прочных алюминиевых холодных пластин. Это процесс соединения в твердом состоянии, то есть материал никогда не достигает температуры плавления. Это фундаментальное отличие наделяет FSW уникальными структурными преимуществами, которые имеют решающее значение для компонентов высокой надежности.
Наш процесс FSW использует точно контролируемое трение и механическую силу для достижения исключительно прочного соединения без плавления основного металла.
Принцип твердотельного соединения:
В Winshare Thermal мы используем неплавкий инструмент, точно спроектированный со штифтом и буртиком, который вращается с высокой скоростью. Этот инструмент погружается в шов между двумя точно подготовленными заготовками. Генерируется тепло трения, в результате чего материал становится мягким и пластичным, но не расплавляется.6 Когда штифт пересекает линию соединения, он механически перемешивает и перемешивает пластифицированный материал с обеих сторон.7 При охлаждении это перемешивающее действие образует высокопрочную металлургическую связь с мелкозернистой структурой.
Ключевые технические преимущества FSW Winshare Thermal:
| Техническая особенность | Описание | Преимущества холодной пластины Winshare Thermal |
| Твердотельный процесс | Соединение происходит при температуре ниже точки плавления в нашей контролируемой среде с ЧПУ . | Устраняет распространенные дефекты сварки плавлением, такие как газовая пористость и усадка, обеспечивая герметичность. |
| Минимальная зона термического влияния ( ЗТВ ) | Поступление тепла локализовано и точно контролируется. | Свойства основного металла в значительной степени сохраняются; минимальное коробление и искажение, обеспечивающее высокую плоскостность. |
| Мелкозернистая структура | Механическое перемешивание улучшает зеренную структуру в зоне сварного шва. | Прочность сварного шва часто превышает 90% прочности основного материала, что имеет решающее значение для целостности конструкции. |
| Нет расходных материалов | Нет необходимости в присадочном металле, флюсе или защитном газе. | Снижение материальных затрат, повышение экологичности и чистая внутренняя поверхность канала. |
Этот твердотельный процесс имеет большое преимущество на нашем предприятии, поскольку он позволяет избежать проблем, связанных с традиционной сваркой плавлением, таких как растрескивание при затвердевании и газовая пористость, обеспечивая превосходное качество соединения.
Свойства процесса FSW компании Winshare Thermal делают его идеальным для производства высоконадежных компонентов холодных пластин, выдерживающих самые суровые условия.
Исключительная структурная целостность и устойчивость к давлению:
Сварной шов, созданный с помощью нашего процесса FSW, полностью плотный и очень непроницаем для утечек. Холодные пластины Winshare Thermal FSW на 100% герметичны, и это утверждение мы подтверждаем строгими испытаниями. Эти холодные пластины могут постоянно выдерживать очень высокое давление, до 300 бар в некоторых конфигурациях. Эта беспрецедентная устойчивость к высокому давлению имеет решающее значение для аэрокосмической, военной и промышленной системы охлаждения с высоким расходом, где безопасность и производительность не могут быть достигнуты. скомпрометирован.
Низкие искажения и высокая повторяемость:
Наш точный контроль над локализованным тепловложением в FSW приводит к минимальным тепловым искажениям. Это позволяет нашим инженерам легко поддерживать высокую степень плоскостности монтажной поверхности охлаждающей пластины – решающий фактор для обеспечения низкого термического сопротивления на контактной поверхности с источником тепла. Поскольку процесс контролируется ЧПУ, мы гарантируем высокую точность размеров и постоянство при больших производственных партиях, отвечая строгим требованиям массового производства.
Идеально подходит для алюминиевых сплавов:
Возможности Winshare Thermal FSW превосходны при работе с различными алюминиевыми сплавами, включая серии 1xxx, 5xxx и 6xxx. Алюминий является предпочтительным материалом для изготовления холодных листов из-за его легкого веса и экономической эффективности. Процесс FSW также дает уникальную возможность соединять алюминиевые сплавы, которые традиционными методами сварки считаются несвариваемыми, что расширяет возможности проектирования.
Практика Winshare Thermal:
Мы стратегически используем FSW для изготовления крупноформатных охлаждающих пластин индивидуальной формы, которые часто используются в аккумуляторных блоках электромобилей и системах ESS. Исключительная структурная прочность гарантирует, что эти холодные пластины выдерживают работу в автомобильной среде с высокой вибрацией, а этот процесс обеспечивает высокую эффективность герметизации больших и сложных каналов в алюминиевых компонентах.
Вакуумная пайка — еще одна основная, хорошо зарекомендовавшая себя технология соединения, доступная Winshare Thermal. В нем используется жидкий присадочный металл в точно контролируемой вакуумной среде, что обеспечивает беспрецедентную гибкость конструкции, особенно для очень сложных внутренних конструкций, требующих превосходных тепловых характеристик.
Вакуумная пайка, используемая Winshare Thermal, представляет собой форму соединения в жидком состоянии, при которой основной материал не плавится во время процесса.
Принцип соединения жидкого состояния:
Компоненты тщательно собираются с использованием присадочного металла, выбранного из-за его более низкой температуры плавления, чем у основных материалов. Затем сборку помещают в одну из наших современных вакуумных печей. Температура печи осторожно повышается, плавя присадочный материал, сохраняя при этом основные металлы твердыми. Благодаря капиллярному действию расплавленный наполнитель течет точно в мельчайшие зазоры между компонентами. Наполнитель смачивает поверхность основного материала и диффундирует с основным металлом, образуя прочную, непрерывную металлургическую связь. Решающая вакуумная среда предотвращает окисление, что имеет решающее значение для таких материалов, как алюминий и медь.
Ключевые технические преимущества вакуумной пайки Winshare Thermal:
| Техническая особенность | Описание | Преимущества холодной пластины Winshare Thermal |
| Полное склеивание поверхности | Припой растекается по всем контактным поверхностям, создавая полное соединение. | Минимальное термическое сопротивление интерфейса; максимизирует эффективность теплопередачи для критически важных приложений. |
| Без загрязнений | Процесс происходит в высоком вакууме без флюса. | Внутренние каналы охлаждения остаются чрезвычайно чистыми и устойчивыми к коррозии, что обеспечивает долгосрочную надежность. |
| Комплексная сборка | Несколько соединений можно паять одновременно за один цикл. | Позволяет создавать очень сложные, многокомпонентные или многослойные конструкции холодных пластин (например, микроканалы, гофрированные ребра). |
| Универсальность материала | Подходит для меди, алюминия, а иногда и для соединения разнородных металлов. | Обеспечивает максимальную гибкость в выборе материала в зависимости от конкретных тепловых потребностей и стоимости. |
Вакуумная пайка является предпочтительным методом в Winshare Thermal, когда тепловые характеристики являются абсолютным и бескомпромиссным приоритетом, что позволяет нам разрабатывать решения для самых требовательных приложений с тепловым потоком.
Превосходные тепловые характеристики благодаря цельнометаллургическому соединению:
Наш процесс вакуумной пайки обеспечивает бесшовное соединение металла с металлом по всей контактной поверхности. Это важное отличие, поскольку оно по своей сути сводит к минимуму тепловое сопротивление между опорной пластиной и сложными внутренними элементами охлаждения. Именно такое превосходное соединение является причиной того, что паяные холодные пластины Winshare Thermal выбираются для применений с самым высоким тепловым потоком, гарантируя максимальную эффективность передачи тепла охлаждающей жидкости.
Гибкость для сложных внутренних путей потока:
Вакуумная пайка предлагает высочайшую степень свободы дизайна. Это дает нашим инженерам возможность создавать очень сложные внутренние структуры, включая интегрированные гофрированные ребра или сложные микроканальные структуры. Эти особенности значительно увеличивают площадь поверхности теплопередачи, максимизируя конвективную передачу тепла внутри охлаждающей пластины. Припой точно обтекает и склеивает эти тонкие внутренние детали, одновременно герметизируя всю сборку.
Идеально подходит для микроканальных конструкций и конструкций с высокой плотностью размещения:
Вакуумная пайка — идеальный процесс для изготовления микроканальных холодных пластин и приклеивания медных ребер высокой плотности к базовой пластине. Эти усовершенствованные конструкции абсолютно необходимы для охлаждения мощных модулей ЦП и графических процессоров, которые часто имеют чрезвычайно высокие значения расчетной тепловой мощности (TDP).
Практика Winshare Thermal:
Мы регулярно используем вакуумную пайку медных холодных пластин CPU/GPU и охлаждающих оснований IGBT, требующих сложной внутренней геометрии.25 Этот процесс обеспечивает высокую надежность компонентов, работающих на самом краю температурных пределов, что является свидетельством нашей точности производства.
Выбор между возможностями Winshare Thermal FSW и вакуумной пайкой предполагает стратегический баланс структурной целостности, экономической эффективности и требований к термическим характеристикам. Не существует универсального лучшего метода; скорее, речь идет о применении правильного инструмента для правильной работы.
Стоимость и скорость производства часто являются решающими факторами в крупносерийных отраслях, где Winshare Thermal преуспевает в обоих процессах.
Инвестиции в тепловые системы Winshare и эксплуатационные затраты:
| Параметр | Сварка трения (FSW) | Вакуум | Тепловое заключение Winshare |
| Стоимость оборудования | Относительно низкий (наши станки с ЧПУ с головками FSW ) | Чрезвычайно высокая (наши большие вакуумные печи требуют значительных инвестиций, часто > ϵ 1 миллионов) | FSW выигрывает по первоначальным инвестициям. |
| Время цикла | Быстрая (линейная скорость сварки 0,5-1,5 м/мин ) | Медленный (длительные циклы печи, обычно 6–10 часов на партию) | FSW выигрывает по скорости и времени выполнения отдельных деталей. |
| Расходные материалы | Нет (нерасходный инструмент) | Высокая (пайка присадочным металлом, инертный газ для охлаждения) | FSW выигрывает по эксплуатационным затратам на деталь. |
Вывод по стоимости: FSW , как правило, 2 в 10 несколько раз более рентабельна, чем пайка для небольших и средних партий, из-за меньших первоначальных инвестиций и более быстрого производства. Тем не менее, установки вакуумной пайки Winshare Thermal достигают значительной экономии за счет масштаба при очень крупных стандартизированных производственных циклах, поскольку несколько деталей можно укладывать и обрабатывать одновременно в одном цикле печи, что делает стоимость каждой детали очень конкурентоспособной.
Фундаментальное принципиальное различие между FSW и вакуумной пайкой приводит к явному компромиссу между производительностью и надежностью, который тщательно оценивают инженеры Winshare Thermal.
Winshare: компромисс между тепловыми характеристиками и надежностью:
| Фактор | Сварка трения (FSW) | Вакуум | Область применения Winshare Thermal |
| Термическое сопротивление интерфейса | Очень хорошо (металлургическая связка шва) | Отлично (металлургическая связь по всей поверхности) | Пайка компонентов с пиковым TDP и микроканалов. |
| Структурная целостность (утечка/давление) | Высочайшее ( 100% отсутствие утечек, до 300 бар ) | Высокий (Надежно, но существует риск пористости/разрушения пайки в слишком сложных соединениях) | FSW для систем с высокой вибрацией и высоким давлением, таких как аккумуляторные батареи электромобилей . |
| Твердость после сварки | Нет значительного падения (низкая HAZ ) | Значительное падение (требуется повторная термообработка, что увеличивает стоимость и сложность) | FSW лучше подходит для сохранения целостности материала без последующей обработки. |
| Гибкость дизайна | Нижний (ограничен доступом к инструменту и линейными путями сварки) | Самый высокий (позволяет использовать сложные ребра, микроканалы и сложные внутренние перегородки) | Пайка для индивидуальной термической оптимизации и максимальной площади поверхности. |
Инженерное решение Winshare Thermal: Если приложение требует структурных требований – требуется высокая вибрация и устойчивость к высокому давлению (например, электромобили , авиакосмическая промышленность) – FSW предлагает лучшую структурную гарантию . Если приложение требует экстремального теплового потока и сложных внутренних микроканалов, где тепловая эффективность имеет приоритет превыше всего (например, процессоры искусственного интеллекта , IGBT), вакуумная пайка является лучшим выбором..
Производственное решение между FSW и вакуумной пайкой не связано с поиском универсально превосходящей технологии. Вместо этого речь идет об опыте Winshare Thermal в выборе оптимальной технологии, адаптированной к конкретным ограничениям продукта и целям производительности.
FSW дает явное преимущество, когда главными приоритетами являются Это наш золотой стандарт для охлаждающих пластин аккумуляторов структурная прочность, высокая надежность в суровых условиях и экономичное производство крупных алюминиевых деталей . электромобилей .
Вакуумная пайка является важным процессом для достижения максимальных тепловых характеристик . Он превосходно подходит для микроканальной конструкции, сложной многокомпонентной сборки и ситуаций, когда требуется минимальное термическое сопротивление интерфейса. Это наш выбор для высокопроизводительных охлаждающих пластин для процессоров и графических процессоров .
В Winshare Thermal мы даем инженерам возможность принять это важное решение на основе четырех основных критериев:
Плотность теплового флюса: (высокая плотность при пайке для превосходного соединения между интерфейсами)
Рабочее давление/вибрация: (Высокая нагрузка на FSW для целостности монолитной конструкции)
Годовой объем производства: (высокий, стандартизирован для пайки для эффективности партии; средний/нестандартный для FSW для гибкости инструментов)
Требуемый материал: (большие алюминиевые пластины для FSW ; медные/гибридные/сложные ребра для пайки)
Не оставляйте свое технологическое решение на волю случая. Проконсультируйтесь с опытной командой Winshare Thermal. Мы используем наши передовые возможности проектирования, моделирования и DFM (Проектирование для технологичности), чтобы обеспечить выбор наиболее подходящего процесса изготовления холодных пластин для вашего проекта. Это гарантирует высочайшую производительность и надежность вашей системы IGBT, ESS или AI, подкрепленную нашей сертификацией TS16949 и проверенным опытом.
Паярная тарелка Медная труба пластина Пламя сварки Сварная пластина трения