新型高效散热器瓦楞状翅片表面加工成形机理及控制研究

近年来随着工作频率和电流的不断增加，电子芯片、器件、设备等的散热问题原来越严重。尽管可以采用热管等先进的散热技术，但是从价格、可靠性、易用性和小型化等方面考虑，风冷和自然冷却散热器仍是首选。课题组在多年研究铲削散热器的基础上，根据具有分形特征的瓦楞翅片的最新发现，开展"新型高效散热器瓦楞状翅片表面结构加工成形机理及控制研究"，以期获得一种低成本的高效率散热解决方案。项目将进行：1.铲削-挤切翅片（切屑）分形表面成型机理研究2.翅片（切屑）表面分形维数与散热效率的关系研究3.铲削-挤切工艺试验与理论对比研究。通过上述问题的解决，最终能实现翅片（切屑）分形表面形貌的主动设计和控制生成，为高性能整体式散热器的生产奠定基础，同时也将进一步丰富现有切削加工理论的内容。

1. 制作了简易夹具，通过进给步距、角度的调整，可以获得不同高度、厚度、间距的翅片。此装置在前期研究工作中起到了重要作用。.2. 研制了专用散热片切削机床和实验装置，为课题的顺利进行打下了良好基础。机床包括床身主体，刀架及往复进给机构，工件夹具及步进机构，驱动、控制系统及工作液系统。机床工件通过步进电机驱动能实现步进进给，刀具能在刀架中往复运动实现切削加工。通过调整进给量和刀架的倾斜角度，能控制散热片的高度、厚度、间距。.3. 揭示了翅片瓦楞成形的本质原因。由于采用独特的装夹方式，工件毛坯在步进送料过程中被夹具有规律地在表面上压出横纹 造成散热片成形时表面产生有规律的瓦楞凸起，有利于散热，其与通常加工中锯齿切屑产生的原因完全不同。.3. 提出了一种带孔翅片成形方法，显著提高散热效果。借鉴航空发动机叶片冷却原理，通过在毛坯上预制阵列孔，铲削加工后翅片表面自然带有其冷却作用的散热孔，大幅提高了散热片冷却效果。（正申请专利）.4. 应用塑性力学理论和有限元方法对翅片成形过程进行了理论仿真，并通过试验进行了对比验证。5. 对散热片的耐腐蚀性进行了初步试验，得出一些有益结论。