【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种搅拌摩擦隧道成形装置及方法，属于搅拌摩擦隧道成形。
技术介绍
1、在新能源电动汽车中，冷却系统主要包括对驱动电机、车辆控制器和dc/dc等部件冷却和对动力电池和车载充电器冷却。当前电动汽车动力电池主要为对温度变化敏感的锂离子电池，电池包内温度环境对电芯可靠性、寿命及性能都有很大的影响，电池热管理成为新能源汽车运行的重要保障。液冷板是电池热管理液冷功能模块的核心零部件，电池工作产生多余热量，热量通过电池或者模组与板型铝质器件表面接触的方式传递，最终被器件内部流道中通过的冷却介质带走。对液冷板的技术要求一般有五点核心要求，第一散热功率大；第二可靠性高，确保冷板密封；第三散热设计精准避免系统内温差过大；第四严格控制冷板重量，避免严重拉低系统能量密度的冷却系统；第五则是成本可控。
2、目前，在铝质板材器件上制造内流道的方式主要有三种：第一种是通过开槽和盖板相结合的方式制备出内流道，相当于需要“铣削+焊接”两步来实现隧道成形，这种办法是目前最常用的方案，但其工序较为复杂，也很容易因铸造基板与锻造盖板间的腐蚀电位差导致腐蚀漏液问题的出现；第二种是埋管工艺，即通过将铜管压入到预制的铝质板材器件凹槽中，实现内流道的制备，需要指出的是，这种办法不可避免地降低了材料的利用率，提高了器件的整体结构重量；第三种是搅拌摩擦隧道成形friction stir channeling技术，利用高速旋转的搅拌摩擦隧道成形工具扎入铝质板材器件中，通过工具表面的螺纹引流槽设计，将特定路径上的热塑化铝材料向外排出，同时将工件上表面焊合，在
3、然而，该方法仍存在以下四点亟待突破的技术瓶颈：
4、1.内流道的形状取决于成形工具导流设计，因此内流道两侧通常具有不一致的高度，不利于搅拌摩擦隧道成形制备的内流道在铝质器件的排布规划；
5、2.内流道下壁面由于传统成形工具端面设计，通常具有较为明显的圆角，且下壁面粗糙度较大，导致冷却介质的流阻显著增大；
6、3.形成内流道所必须排出的铝通常堆积于铝质板材器件表面，需要二次机加工去除，增加了工序复杂度；
7、4.内流道尺寸和高度直接取决于成形工具的几何结构，流道在铝质板材器件的高度和位置难以连续调控。
8、因此，亟需提出一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置及方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置及方法，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，包括旋转工具部件和非旋转工具部件，旋转工具部件位于非旋转工具部件的内侧，非旋转工具部件的下部加工有导流槽。
4、优选的：所述非旋转工具部件包括第二过渡部和轴肩部，第二过渡部的下部侧壁加工有排料孔，若干排料孔周向等距布置，第二过渡部的底部具有轴肩部，轴肩部上加工有导流槽。
5、优选的：还包括非旋转轴套部件和配合连接件，所述非旋转轴套部件与非旋转工具部件通过配合连接件连接，非旋转轴套部件的下侧壁中部加工有避让孔，非旋转轴套部件的下侧壁上加工有若干第一装配孔，非旋转轴套部件与搅拌摩擦焊机、数控铣床、数控加工中心的主轴非旋转定子部分相连。
6、优选的：所述非旋转工具部件还包括夹持定位部和螺柱连接部，夹持定位部与第二过渡部的连接部设置有螺柱连接部，螺柱连接部上加工有若干第二装配孔，非旋转工具部件的螺柱连接部与非旋转轴套部件的下侧壁之间设置有弹簧，配合连接件穿过第二装配孔与第一装配孔连接。
7、优选的：所述旋转工具部件包括夹持部、第一过渡部和搅拌针部，所述夹持部、第一过渡部和搅拌针部从上到下顺次连接，第一过渡部的下侧设置有缩颈区，缩颈区直径小于搅拌针部的外径，搅拌针部下端伸出，夹持部与搅拌摩擦焊机、数控铣床、数控加工中心的主轴旋转转子部分连接。
8、优选的：所述搅拌针部包括螺纹区和清根区，清根区为具有切割槽口的旋转对称体，清根区位于螺纹区下侧，缩颈区位于螺纹区上侧。
9、优选的：所述夹持部的侧面加工有铣平面，第一过渡部与夹持部的连接部设置有定位凸台。
10、一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形方法，采用所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，包括以下步骤：
11、s1：准备器件：打磨并清洗器件；
12、s2：搅拌摩擦隧道成形，包括以下步骤：
13、s21：旋转工具部件以旋转速度ω旋转，旋转工具部件扎入到器件中，扎入过程持续到轴肩部接触到器件上表面为止；
14、s22：随后装置以速度v沿期望的内流道路径运动；在行进过程中，物料在搅拌针部的螺纹区的抬升作用下汇聚向缩颈区并从排料孔排出，从而形成连续贯通的内流道；
15、s23：旋转工具部件与非旋转工具部件同步抬起，完成整个内流道的加工；
16、s3：内流道清理：在加工好的内流道中持续通入混有碳化硅颗粒的氢氧化钠水溶液，进一步打磨内流道壁面。
17、优选的：s22中，通过轴肩部位于返回侧一侧的导流槽，实现等高内流道成形；
18、通过搅拌针部端面的清根区，铣削内流道下表面，抑制下壁面圆角和高粗糙度的形成；
19、搅拌摩擦隧道成形过程中排出输送的物料汇聚于缩颈区，随后从排料孔排出，避免了排出的余料在铝质板材器件表面堆积形成余高；
20、在需要内流道高度连续可调的情况下，碟簧受力压缩，使搅拌针部凸出轴肩部更多距离，从而调节内流道的高度。
21、优选的：s21中，如主轴采用逆时针旋转工作模式，则螺纹区的螺纹应为左旋螺纹；如主轴采用顺时针旋转工作模式，则螺纹区的螺纹应为右旋螺纹。
22、本专利技术具有以下有益效果：
23、本专利技术通过搅拌摩擦隧道成形工具设计，可同时实现等高内流道成形、内流道内壁面光滑成形、表面无余高、内流道高度连续可调，且只需单一工序即可完成内流道的优质加工，具有工艺简单、生产成本低、加工效率高、内流道性能优异的特点；
24、本专利技术使用范围广，可根据铝质板材器件形状特点选择不同结构尺寸，在不同领域相应的不同材料板材上均可进行针对性液冷隧道成形，对于不同领域及其不同的散热需求均能起到显著提升成效。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：包括旋转工具部件(1)和非旋转工具部件(2)，旋转工具部件(1)位于非旋转工具部件(2)的内侧，非旋转工具部件(2)的下部加工有导流槽(20401)。
2.根据权利要求1所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：所述非旋转工具部件(2)包括第二过渡部(203)和轴肩部(204)，第二过渡部(203)的下部侧壁加工有排料孔(20301)，若干排料孔(20301)周向等距布置，第二过渡部(203)的底部具有轴肩部(204)，轴肩部(204)上加工有导流槽(20401)。
3.根据权利要求2所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：还包括非旋转轴套部件(3)和配合连接件(5)，所述非旋转轴套部件(3)与非旋转工具部件(2)通过配合连接件(5)连接，非旋转轴套部件(3)的下侧壁中部加工有避让孔，非旋转轴套部件(3)的下侧壁上加工有若干第一装配孔(301)，非旋转轴套部件(3)与搅拌摩擦焊机、数控铣床、数控加工中心的主轴非旋转定子部分相连。
4.根据权利要求3所述的一种等高
5.根据权利要求4所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：所述旋转工具部件(1)包括夹持部(101)、第一过渡部(102)和搅拌针部(103)，所述夹持部(101)、第一过渡部(102)和搅拌针部(103)从上到下顺次连接，第一过渡部(102)的下侧设置有缩颈区(10202)，缩颈区(10202)直径小于搅拌针部(103)的外径，搅拌针部(103)下端伸出，夹持部(101)与搅拌摩擦焊机、数控铣床、数控加工中心的主轴旋转转子部分连接。
6.根据权利要求5所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：所述搅拌针部(103)包括螺纹区(10301)和清根区(10302)，清根区(10302)为具有切割槽口的旋转对称体，清根区(10302)位于螺纹区(10301)下侧，缩颈区(10202)位于螺纹区(10301)上侧。
7.根据权利要求5或6所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：所述夹持部(101)的侧面加工有铣平面(10101)，第一过渡部(102)与夹持部(101)的连接部设置有定位凸台(10201)。
8.一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形方法，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形方法，其特征在于：S22中，通过轴肩部(204)位于返回侧一侧的导流槽(20401)，实现等高内流道成形；
10.根据权利要求9所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形方法，其特征在于：S21中，如主轴采用逆时针旋转工作模式，则螺纹区(10301)的螺纹应为左旋螺纹；如主轴采用顺时针旋转工作模式，则螺纹区(10301)的螺纹应为右旋螺纹。
...【技术特征摘要】
1.一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：包括旋转工具部件(1)和非旋转工具部件(2)，旋转工具部件(1)位于非旋转工具部件(2)的内侧，非旋转工具部件(2)的下部加工有导流槽(20401)。
2.根据权利要求1所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：所述非旋转工具部件(2)包括第二过渡部(203)和轴肩部(204)，第二过渡部(203)的下部侧壁加工有排料孔(20301)，若干排料孔(20301)周向等距布置，第二过渡部(203)的底部具有轴肩部(204)，轴肩部(204)上加工有导流槽(20401)。
3.根据权利要求2所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：还包括非旋转轴套部件(3)和配合连接件(5)，所述非旋转轴套部件(3)与非旋转工具部件(2)通过配合连接件(5)连接，非旋转轴套部件(3)的下侧壁中部加工有避让孔，非旋转轴套部件(3)的下侧壁上加工有若干第一装配孔(301)，非旋转轴套部件(3)与搅拌摩擦焊机、数控铣床、数控加工中心的主轴非旋转定子部分相连。
4.根据权利要求3所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其特征在于：所述非旋转工具部件(2)还包括夹持定位部(201)和螺柱连接部(202)，夹持定位部(201)与第二过渡部(203)的连接部设置有螺柱连接部(202)，螺柱连接部(202)上加工有若干第二装配孔(20201)，非旋转工具部件(2)的螺柱连接部(202)与非旋转轴套部件(3)的下侧壁之间设置有弹簧(4)，配合连接件(5)穿过第二装配孔(20201)与第一装配孔(301)连接。
5.根据权利要求4所述的一种等高内流道的搅拌摩擦隧道成形装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢聿铭，胡胜男，王胜龙，黄永宪，孟祥晨，马潇天，王乃婕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。