开展了曲面共形天线液冷板的3D打印结构协同设计,形成了适合于3D打印成型的曲面液冷产品结构。梳理了曲面液冷板3D打印成型工艺流程并划分为3个主要阶段。研究了曲面液冷板残余应力及宏观变形控制、微细流道尺寸精度控制技术,开展了微细流道粉末清除试验,成功制备了满足尺寸精度与散热需求的曲面共形天线液冷板。

结合3D打印成形特点进行成形精度与表面粗糙度控制,开展了液冷板流道工艺适应性改进设计及工艺模型设计。提出了一种适用于3D打印液冷板的液态磨粒流抛光、化学循环抛光的流道后处理工艺。基于瞬态平面热源法(hot disk)测量得到了3D打印AlSi10Mg材料的导热系数。经仿真与试验分析表明,3D打印液冷板流阻性能、环境适应性能满足产品质量要求,具备工程项目应用可行性。

针对电子设备工作时局部温度过高问题,提出了翅柱与流道相结合的结构设计。分别将平行四边形翅柱、沙漏型翅柱、双层平行四边形翅柱内置于流道中,保证相同的流道截面积、冷却液进口流量与温度,借助仿真软件ICEPAK分别对这三种液冷板的散热性能进行仿真分析,并利用试验来加以验证仿真结果的可靠性。结果表明三种优化后的冷板散热性能都优于常规通道冷板。其中,平行四边形翅柱冷板散热性能最差;双层平行四边形翅柱冷板散热性能最好,但流阻较大;沙漏型翅柱冷板散热性能适中,流阻明显小于前两者。

针对液冷板在进行真空钎焊工艺后机加工变形量难控制的问题,从液冷板的结构设计、有限元仿真、铝材质的焊接工艺方法、热处理工艺、加工工艺方面进行分析,并提出具体解决方案,控制好每一道工序的变形量,最终验证方案的可行性。