Proseso ng Paggawa ng Extruded Liquid Cold Plates

Ang mga extruded liquid cold plate ay mga integrated thermal management component na ginawa sa pamamagitan ng mga proseso ng aluminum alloy pagpilit. Ang mga liquid cold plate na ito ay gumagamit ng liquid cooling media—tulad ng tubig, mga pinaghalong tubig-glycol, o fluorinated fluids—upang makamit ang mahusay na pagpapalitan ng init.

Ang pangunahing katangian ng teknolohiyang ito ng cold plate liquid cooling ay ang pagbuo ng mga nakapaloob o multi-cavity internal flow channel sa loob ng iisang extruded aluminum profile. Ang istrukturang ito ay nagbibigay ng mababang flow resistance, high pressure tolerance, compact na disenyo, at kontroladong gastos, kaya malawakan itong ginagamit sa high power density electronics, battery pack, server liquid cooling, at power electronics.

Napakahalagang maunawaan kung paano gumagana ang mga liquid cold plate: ang init ay dinadala mula sa pinagmumulan ng init papunta sa katawan ng cold plate, inililipat sa mga internal na daluyan ng daloy ng likido, at pagkatapos ay dinadala palayo ng forced convection. Kung ikukumpara sa mga tubed cold plate o brazed liquid cold plate, ang mga extruded na disenyo ay nag-aalok ng mas mataas na integridad ng istruktura at nabawasang panganib ng pagtagas.

mga pangunahing teknikal na katangian

• one-piece extruded flow channels
  seamless internal channels formed during pagpilit eliminate weld seams and reduce leakage risk compared to brazed or tubed structures.

• high thermal conductivity materials
  typically manufactured from 6061 or 6063 aluminum alloys with thermal conductivity ≥ 180 w/m·k. while copper cold plates offer higher conductivity, aluminum provides a superior balance of weight, cost, and corrosion resistance.

• customizable disenyo ng daluyan ng daloys
  supports parallel channels, serpentine channels, and multi-cavity configurations, enabling flexible liquid cold plate design.

• high pressure capability
  typical operating pressure: 0.5–1.5 mpa
  presyon ng pagsabog: ≥ 3.0 mpa

• lightweight structure
  20–40% lighter than cnc-machined or plate liquid cooling solutions.

• excellent ibabaw treatment compatibility
  suitable for anodizing, electroless nickel plating, and functional coatings.

mga karaniwang senaryo ng aplikasyon

• mga sistema ng water cooling plate ng baterya ng de-kuryenteng sasakyan

• mga cold plate ng server cpu / gpu para sa electronics

• mga sistema ng paglamig na may mataas na lakas na laser

• pagpapalamig ng cold plate ng igbt at power module

• sistema ng imbakan ng enerhiya, pamamahala ng init

proseso ng paggawa ng mga extruded liquid cold plate

1. yugto ng paghahanda ng hilaw na materyales

pagpili ng aluminum billet → pagsusuri ng kemikal na komposisyon (spectrometer) → pagsubok ng mekanikal na katangian (katigasan, lakas ng tensile) → paunang pagproseso (pagputol, end-face pagmakinilya) → pag-iimbak ng materyal

• mga grado ng haluang metal: 6061-t5 / t6, 6063-t5

• diyametro ng billet: φ100–φ300 mm

• katumpakan bago ang pagproseso:

• pagpapahintulot sa haba: ±1 mm

• perpendikularidad ng dulo-mukha: ≤ 0.1 mm

2. yugto ng disenyo at paggawa ng die

disenyo ng flow channel (cfd thermal simulation optimization) → disenyo ng pagpilit die (mga butas ng port, hinang chamber, bearing land) → pagpili ng die steel (h13 hot work tool steel) → cnc rough pagmakinilya → heat treatment (quenching + triple tempering) → precision pagmakinilya (edm, wire cutting) → polishing (bearing land ra ≤ 0.4 μm) → trial pagpilit validation

Ang yugtong ito ang direktang tumutukoy sa panloob na heometriya at pagganap ng mga extruded liquid cold plate, na nagpapaiba sa mga ito mula sa mga istrukturang brazed liquid cold plate na umaasa sa post-assembly bonding.

3. yugto ng pagbuo ng pagpilit

pagpapainit ng billet na aluminyo (480–520°c) → pagpapainit ng die (450–480°c) → pag-setup ng parameter ng pagpilit → profile pagpilit (bilis 1–5 m/min) → online quenching (pagpapalamig ng hangin o ambon) → paghila at pagtutuwid → pagputol na may takdang haba → paggamot sa pagtanda (kondisyon ng t5 / t6)

Ang proseso ng pagpilit ay nagbibigay-daan sa pare-parehong mga panloob na channel ng daloy na sumusuporta sa matatag na pagganap ng plate liquid cooling.

4. yugto ng cnc precision pagmakinilya

datum ibabaw pagmakinilya (pagtatatag ng coordinate system) → end-face pagmakinilya (pagbubukas ng flow channel) → interface pagmakinilya (mga inlet/outlet port, mga mounting hole) → sealing ibabaw pagmakinilya (kapatagan ≤ 0.05 mm) → deburring → inspeksyon ng kalinisan

mga kinakailangan sa pagmachine

• mga uka ng pagbubuklod sa dulo ng mukha:

• lapad na pagpaparaya ±0.02 mm

• lalim na pagpaparaya ±0.01 mm

• mga butas na may sinulid:

• katumpakan 7 oras

• perpendikularidad ≤ 0.05 mm

• patag na ibabaw ng pagkakabit: ≤ 0.1 mm / 100 mm

• kalinisan:

• mga partikulo ≤ 100 piraso/m²

• nalalabing langis ≤ 10 mg/m²

5. pagmakinilya ng end cap at paghahanda ng hinang

pagpili ng materyal ng takip ng dulo (pareho o tugmang haluang metal) → pagtatapos ng cnc → pagtatapos ng sealing ibabaw (ra ≤ 1.6 μm) → pag-pagmakinilya ng uka ng hinang → paglilinis (paglilinis ng ultrasonic) → pagpoposisyon ng assembly (mga nakalaang fixture)

mga parameter ng disenyo ng takip ng dulo

• kapal: 3–10 mm (batay sa mga kinakailangan sa presyon)

• mga pamamaraan ng pagbubuklod:

• pagbubuklod ng uka ng o-ring

• patag na pagbubuklod

• buong pagbubuklod ng hinang

• mga opsyon sa hinang:

• friction stir hinang (fsw)

• hinang gamit ang laser

• tig hinang

6. yugto ng hinang at pagbubuklod

pagpili ng proseso ng hinang → pag-assemble ng fixture → pag-setup ng parameter ng hinang → awtomatikong pagpapatupad ng hinang → paggamot sa init pagkatapos ng hinang (pag-alis ng stress) → inspeksyon ng hitsura ng hinang

paghahambing ng proseso ng hinang

• friction stir hinang (fsw):
  no filler material, high joint strength, ideal for long straight seams

• hinang gamit ang laser:
  small heat-affected zone, high precision, suitable for complex seams

• tig hinang:
  cost-effective, flexible, suitable for small-batch custom liquid cold plate production

7. mga pagsubok sa presyon at pagbubuklod

• pagsubok sa pagtagas ng helium

• pagsubok sa presyon ng hydrostatic (1.5× presyon ng pagtatrabaho)

• pagsubok sa presyon ng pagsabog (≥ 3× presyon ng pagtatrabaho)

• pagsubok sa siklo ng presyon (100,000 na siklo)

mga pamantayan sa pagsusulit

• bilis ng pagtagas: ≤ 1×10⁻⁷ mbar·l/s (helium)

• paghawak ng presyon: 1.5 mpa × 5 min, pagbaba ng presyon ≤ 0.01 mpa

• presyon ng pagsabog: ≥ 3.0 mpa

• pag-ikot ng presyon: 0.2–1.0 mpa, 100,000 cycle nang walang tagas

8. yugto ng paggamot sa ibabaw (opsyonal)

paunang paggamot (pag-aalis ng mantika, pag-aatsara) → pag-anodize (natural / itim) → pagbubuklod → mga functional coating → pagbe-bake at pagpapatigas

mga opsyon sa paggamot sa ibabaw

• anodizing:

• kapal 10–15 μm

• lakas ng dielektriko ≥ 500 v

• kalupkop na nikel na walang kuryente:

• kapal 10–20 μm

• pinahusay na resistensya sa kalawang

• ptfe coating:
  improved chemical resistance

• insulating coatings:
  for electrical isolation requirements

9. proseso ng paglilinis at pagpapatuyo

high-pressure di water flushing → ultrasonic cleaning (neutral detergent) → triple-stage counterflow rinsing → hot air drying (80–100°c) → vacuum drying (mga aplikasyon na may mataas na pagiging maaasahan) → nitrogen filling para sa pag-iwas sa oksihenasyon

mga pamantayan sa kalinisan

• laki ng partikulo: ≤ 50 μm

• hindi pabagu-bagong residue: ≤ 10 mg/m²

• nilalaman ng ion ng klorido: ≤ 1 ppm

• kondaktibiti: ≤ 5 μs/cm

10. pag-assemble ng aksesorya

pag-install ng selyo (silicone / fkm / epdm) → pag-assemble ng mga quick-connect fitting → pag-install ng sensor ng temperatura (opsyonal) → pag-install ng sensor ng presyon (opsyonal) → paglalagay ng label (impormasyon ng produkto at direksyon ng daloy)

mga kinakailangan sa aksesorya

• mga materyales ng selyo: epdm, fkm, silicone (−40°c hanggang 150°c)

• mga pamantayan ng konektor: din, sae, jis, bspp

• katumpakan ng sensor:

• temperatura ±0.5°C

• presyon ±1% fs

11. pagsubok sa pagganap ng tapos na produkto

pagsubok sa resistensya sa init (karaniwang paraan ng pinagmumulan ng init) → pagsubok sa resistensya ng daloy (kurba ng daloy vs. pressure drop) → pagsubok sa pagkakapareho ng daloy (mga disenyong multi-channel) → pagsubok sa tibay (thermal at pressure cycling) → panghuling muling inspeksyon ng pagtagas ng helium (100% inspeksyon)

mga tagapagpahiwatig ng pagganap

• resistensya sa init: 0.01–0.05 °c/w (nakasalalay sa disenyo at daloy)

• resistensya sa daloy: ≤ 50 kpa @ 10 l/min (tipikal)

• paglihis ng pagkakapareho ng daloy: ≤ 10%

• saklaw ng temperatura ng pagpapatakbo: −40°c hanggang 120°c

12. pangwakas na inspeksyon at pagbabalot

biswal na inspeksyon → dimensional sampling (cmm) → paghahanda ng dokumentasyon → anti-corrosion packaging (vci) → shockproof packaging → label ng panlabas na karton

mga detalye ng packaging

• proteksyon sa iisang yunit: pe bag + papel na vci

• oryentasyon ng pag-iimpake: patayong pagkakalagay

• nilalaman ng etiketa: id ng produkto, petsa ng produksyon, direksyon ng daloy, pagmamarka ng marupok

• mga kondisyon ng pag-iimbak: −10°c hanggang 40°c, ≤ 70% rh

13. dokumentasyon at kakayahang masubaybayan

sertipiko ng pagsunod → mga sertipiko ng materyal → mga ulat sa pagsubok sa pagganap → mga talaan ng proseso → mga label ng pagsubaybay (qr code / barcode) → manwal ng pag-install at operasyon

mga punto ng kontrol na kritikal-sa-kalidad (ctq)

kakayahan sa proseso at kapasidad ng produksyon

• lapad ng pagpilit: 30–300 mm

• taas: 10–100 mm

• haba: 500–6000 mm

• pinakamababang kapal ng pader:

• pader ng kanal: 1.0 mm

• panlabas na dingding: 1.5 mm

• pagkamagaspang sa ibabaw:

• naka-extrude na ibabaw: ra ≤ 3.2 μm

• makinang ibabaw: ra ≤ 1.6 μm

mga alituntunin sa disenyo at mga pinakamahusay na kasanayan

disenyo ng daluyan ng daloy

• haydroliko na diyametro: 4–8 mm

• ratio ng aspeto: ≤ 10:1

• radius ng liko: ≥ 1.5× lapad ng channel

• disenyo ng pasukan/labasan na may bell-mouth

• opsyonal na panloob na palikpik para sa pinahusay na paglipat ng init

disenyo ng istruktura

• pantay na kapal ng pader

• mga reinforcement ribs sa mga kritikal na lokasyon

• layout ng pag-mount na walang stress

• pagpapahintulot sa pagpapalawak ng init

estratehiya sa pagpili ng materyal

• pangkalahatang aplikasyon: 6063-t5

• mga aplikasyon na may mataas na pagganap: 6061-t6

• malupit na kapaligiran: karagdagang mga patong

pag-optimize ng gastos

• mga istandardisadong cross-section

• pinahusay na paggamit ng materyal

• nabawasang pangalawang pagmakinilya

• mga ekonomiya ng iskala sa malawakang produksyon

Dahil sa kanilang one-piece extruded structure, mababang panganib sa pagtagas, mataas na pagiging maaasahan, at mahusay na kahusayan sa gastos, ang mga extruded liquid cold plate ay gumaganap ng isang hindi mapapalitang papel sa mga aplikasyon ng high power density cold plate cooling. Habang patuloy na lumalago ang mga industriya tulad ng mga electric vehicle, data center, 5G communications, at renewable energy, ang mga custom cold plate at custom liquid cold plate solution ay mag-uunlad patungo sa mas mataas na performance, mas magaan, at mas matalinong thermal management—na nagbibigay ng matatag at scalable na mga solusyon para sa mga susunod na henerasyon ng liquid cooling system.