【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 真實(shí)的 AEM 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)考慮確定熱源 /散熱器熱阻的數(shù)量級(jí)，對(duì)熱管集成設(shè)計(jì)和制造非常有用。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上開發(fā)的數(shù)值工具考慮了 AEM 中熱管的優(yōu)化和集成。 Nguyen 給出了桌式服務(wù)器中的熱解決方法的例子：將扁平矩形熱管或蒸汽槽系在散熱器的基板底下以保持穿過(guò)散熱器基板溫度的均勻性。這將會(huì)減少散熱器基板的擴(kuò)展熱阻 ，從而改善了散熱器性能。實(shí)驗(yàn)表明對(duì)安裝有蒸汽槽的長(zhǎng)度 110mm、寬度 、高度 50mm 基板厚度 7mm 的散熱器能達(dá)到 45%的性能改善。 ⑦ 與電子冷卻相關(guān)聯(lián)的高熱流需要任何傾角下有超高傳熱的熱管，因此需要改進(jìn)吸液芯結(jié)構(gòu)。特別，許多筆記本制造廠需要在垂直方式下的運(yùn)行通過(guò)常規(guī)系統(tǒng)減少30%到 50%的熱阻。開發(fā)新的毛細(xì)結(jié)構(gòu)以使毛細(xì)通道增加而對(duì)熱管滲透性的影響很小。使用這個(gè)新的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則， Sauciuc 等人開發(fā)和測(cè)試了電子冷卻用超級(jí)纖維熱管。制造中使用了線徑從 到 變化，最大輸入功率為 16W。 測(cè)試結(jié)果也表明蒸汽空間 /液體空間的比率是這種類型熱管的一個(gè)重要參數(shù)，熱管的熱阻是位置的強(qiáng)函數(shù)。制造的熱管比以前常規(guī)熱管的熱阻要小 2 到 5 倍。比較了其它類型的吸液芯結(jié)構(gòu)，觀察到垂直方式下的熱阻低到 176。 C/W，水平方式下 176。 C/W。 ⑧ 功率器件如 IGBTS耗散出非常大的熱流，對(duì)它們的性能和可靠性而言，熱環(huán)境已經(jīng)成為一個(gè)主要問(wèn)題。為了改善傳熱，高熱導(dǎo)率材料似乎非常有用，但由于它們的成本高，選擇性價(jià)比比較好的溝槽毛細(xì)和燒結(jié)金屬粉末毛細(xì)熱管來(lái)代替。 Avenas等人 [提出了使用扁平熱管作為功率電阻器件冷卻散熱片， 功率電子器件的熱模擬表明這些結(jié)構(gòu)能滿足散熱需求，并比較了熱管和平面材料構(gòu)成的均熱片。最后進(jìn)行了銅/水熱管的實(shí)驗(yàn)研究，與熱模擬進(jìn)行了比較。 ⑨ 功耗電子設(shè)備的熱損失日益增加，同時(shí)它們的尺寸日益減小，要求散熱器必須散失大熱流密度。為了將集中熱源經(jīng)過(guò)大的表面積，可以用熱管增加熱導(dǎo)途徑。Avenas 等人研究了功率電子器件冷卻用硅散熱片，描述了熱管極限的分析模型，提出了實(shí)驗(yàn)研究和測(cè)試結(jié)果。 Im 等人研究了高密度存儲(chǔ)模塊的微冷卻應(yīng)用。對(duì)大功率存儲(chǔ)器摸數(shù)的幾種均熱片的熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和兩種實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于數(shù)值研究，邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 使用 Flotherm 對(duì) 1G 的 DDR 存儲(chǔ)器摸數(shù)陣列建摸，分析了存儲(chǔ)器摸數(shù)的固體均熱片在氣流條件下的對(duì)流傳熱。對(duì)于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，檢查了固體盤和立體型擴(kuò)散片以獲得各種條件下的固體共扼傳熱的熱阻。為闡清液體傳熱的熱特性和冷卻性能，提出并設(shè)計(jì)了液體冷卻設(shè)備和嵌入式熱管片和微吸液芯結(jié)構(gòu)蒸汽槽，并估計(jì)了在絕緣條件的水冷盤的傳熱實(shí)驗(yàn)。 ⑩ 每年處理器性能和熱耗散趨勢(shì)增加很大 。 2021 年，筆記本中使用的處理器時(shí)鐘速度接近 1Ghz，熱耗散接近 20W， 2021 年處理器時(shí)鐘速度高于 20Ghz，熱耗散高于 50W， 2021 您接近 100W。熱耗散增加 但與之相反的是，處理器的尺寸減少，導(dǎo)致熱流非常高。 2021 年的熱流大約在 1015W/cm2, 到 2021 年達(dá)到 100 W/cm2。 Wuttijumnong 等人綜述了受限空間筆記本中使用熱管和蒸汽槽冷卻最新技術(shù)。 研究目的 為了鍛煉綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的能力，為了培養(yǎng)分析和解決機(jī)械工程實(shí)際的問(wèn)題，我們進(jìn)行本專業(yè)的重要環(huán)節(jié) —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)。 由于本人的課題是翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度的選擇，這是一個(gè)與機(jī)械加工方向的課題，因此為了很好地做好這個(gè)課題，我首先對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的基礎(chǔ)課程《概率統(tǒng)計(jì)》，專業(yè)課程《機(jī)械制造 技術(shù)基礎(chǔ)》進(jìn)行詳細(xì)的復(fù)習(xí)，做好理論準(zhǔn)備；然后通過(guò)在校辦工廠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到有用的數(shù)據(jù)；最后實(shí)踐與理論綜合完成自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)本人大學(xué)四年所學(xué)理論知識(shí)是一個(gè)很好的檢驗(yàn)與鞏固。培養(yǎng)了綜合運(yùn)用課本知識(shí)及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。通過(guò)確定翅狀熱溝犁削的刀具最佳切削速度，分析各速度階段對(duì)熱管散熱片翅狀切削的影響，其結(jié)果可以供給廠家、商家使用其最底加工成本，而產(chǎn)生最高的經(jīng)濟(jì)效益。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 2 理論基礎(chǔ) 金屬切削過(guò)程是機(jī)械制造過(guò)程的一個(gè)重要組成部分。金屬切削過(guò)程的優(yōu)劣，直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率與 生產(chǎn)成本。金屬切削過(guò)程是指通過(guò)切削運(yùn)動(dòng)，使刀具從工件上切下多余的金屬層，形成切屑和已加工表面的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生一系列的現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。研究這些現(xiàn)象的成因、作用與變化規(guī)律，對(duì)于合理使用與設(shè)計(jì)刀具、夾具和機(jī)床、保證切削加工質(zhì)量，減少消耗，提高生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展等方面起著重要的作用。 切削變形 金屬切削過(guò)程與金屬受壓縮（拉伸）過(guò)程比較：塑性金屬受壓時(shí)，隨著外力的增加，金屬先后產(chǎn)生彈性變形、塑性變形，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移，而后斷裂。以直角自由切削為例，如果 忽略了摩擦、溫度和應(yīng)變速度的影響，金屬切削過(guò)程如同壓縮過(guò)程，切削層受刀具擠壓后也產(chǎn)生塑性變形。 為了方便進(jìn)一步分析切削層變形的特殊規(guī)律，通常把切削刃作用部位的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)。 第Ⅰ變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)； 第Ⅱ變形區(qū) 與前刀面接觸的切削層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)； 第Ⅲ變形區(qū) 近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)。 三個(gè)變形區(qū)各具特點(diǎn)，又存在著相互聯(lián)系、相互影響。切削過(guò)程中產(chǎn)生的諸現(xiàn)象均與金屬層變形密切相關(guān)。 變形切削的形成及其特點(diǎn) （ 1）第一變形區(qū)金屬的剪切滑移變形 切削層受刀具的作 用，經(jīng)過(guò)第一變形區(qū)的塑性變形后形成了切 屑。第一變形區(qū)就是形成切屑的變形區(qū)，其變形特點(diǎn)是切削層產(chǎn)生剪切滑移變形。 （ 2）第二變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦變形 經(jīng)過(guò)第一變形后，形成的切削要沿前刀面方向排出，還必須克服刀具前刀面對(duì)切屑擠壓而產(chǎn)生的摩擦力。切屑在受前刀面擠壓摩擦過(guò)程中進(jìn)一步發(fā)生變形（第二變邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 形區(qū)的變形）這個(gè)變形重要集中在與前刀面摩擦的切屑底面一薄層金屬里，表現(xiàn)為該處晶粒纖維的方向和前刀面平行。這種作用離前刀面愈遠(yuǎn)影響愈小。應(yīng)該指出，第一變形區(qū)與第二變形區(qū)是相互聯(lián)系的。前刀面上的摩擦力大時(shí)，切屑排出不順，擠 壓變形加劇，以至第一變形區(qū)的剪切滑移變形增大。 （ 3）第三變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦變形 已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓摩擦，造成纖維 化與加工硬化。 切 屑 的類型 由于工件材料不同，切削的條件不同，切削過(guò)程的變化也不同，所形成的切 屑多種多樣。通常將切屑分為四類： （ 1）帶狀切屑 它是經(jīng)過(guò)上述塑性變形過(guò)程形成的切屑，外形呈帶狀。切削塑性較高的金屬材料，例如碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金時(shí)，常出現(xiàn)這類切屑。 （ 2）擠裂切屑 在形成切屑的過(guò)程中，剪切面上局部位置處的剪切應(yīng)力τ達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，使切屑 上與前刀面接觸的一面較光潔，其背面局部開裂成節(jié)狀。切削黃銅或用低速切削鋼，較易得到這類切屑 （ 3）單元切屑 當(dāng)剪切面上的剪應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生了剪切破壞，使切屑沿厚度斷裂成均勻的顆粒狀。切削鉛或用很低的速度切削鋼時(shí)可得到這類切屑。 （ 4）崩碎切屑 在切削脆性金屬時(shí)，例如鑄鐵、黃銅等材料，切削層幾乎不經(jīng)過(guò)塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂，得到的切屑呈不規(guī)則的細(xì)顆粒。 切屑的類型是由材料的應(yīng)力 應(yīng)變特征和塑性變形的程度決定的。如加工條件相同，塑性高的材料不易斷裂，易形成帶狀切屑；改變加工條件，使材料產(chǎn)生的塑性變形程度隨之變化，切屑的類型便會(huì)相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)塑性變形尚未達(dá)到斷裂點(diǎn)就被切離時(shí)出現(xiàn)了帶狀切屑、變形后達(dá)到斷裂就形成擠裂切屑或單元切屑。 因此，在生產(chǎn)中常常利用切屑轉(zhuǎn)化條件，使之得到較為有利的屑型。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 切削變形的變化規(guī)律 切削變形是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，通常利用先進(jìn)的測(cè)試儀器和手段，才能描繪出變形過(guò)程。目前，研究切削變形的方法較多，例如通過(guò)試件側(cè)面網(wǎng)絡(luò)來(lái)觀察變形，分析切屑根部試樣中金相組織，高速拍攝變形過(guò)程，用掃描電鏡觀察切屑形成過(guò)程以及用 X射線測(cè)定變形程度等。 從相對(duì)滑移ξ、變形系數(shù)計(jì)算式中可以知道，切屑變 形的程度取決于剪切角φ和摩擦系數(shù)μ的大小。改變加工條件，促進(jìn)φ增大、μ減小，就能減小切屑變形。 影響切屑變形的因素很多，下面介紹的是其中最主要的、起決定作用的幾個(gè)因素。 （ 1）前角 增大前角，使剪切角增大，變形系數(shù)減小，因此，切屑變形減小。生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用大前角刀具切削，刀刃鋒利，切入金屬容易，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度 lf減短，流屑阻力小，因此，切屑變形小、切削省力。 （ 2）切削速度 切削速度 vc 是通過(guò)積屑瘤使剪切角φ改變和通過(guò)切削溫度使摩擦系數(shù)μ變化而影響切削變形的。 以中碳鋼為例。 vc 在 320m/min 范圍內(nèi)提高，積屑瘤高度隨著增加，刀具實(shí)際前角增大，是剪切角 φ 增大，故變形系數(shù) Л h 減??； vc=20m/min 左右時(shí)， Л h 值最?。辉?2040m/min 范圍內(nèi)提高，積屑瘤逐漸消失，刀具實(shí)際前角減小，使 φ 減小，Л h 增大。 vc 超過(guò) 40m/min 繼續(xù)增高，由于切削溫度逐漸升高，致使摩擦系數(shù) μ 下降，故變形系數(shù) Л h 減小。此外，在高速時(shí)，也由于切削層受力小，切削速度又快，切削變形不充分而使切屑變形減小。 （ 3）進(jìn)給量 進(jìn)給量 f 對(duì)切屑變形的影響規(guī)律如下，即進(jìn)給量增 f 大，使變形系數(shù)減小。這是由于進(jìn)給量 f 增大后，使切削厚度 hD 增加，正壓力 Fn 增大，平均正應(yīng)力 σ av增大，因此摩擦系數(shù)下降，剪切角增大所致。 從另一方面來(lái)說(shuō)。在一定切削厚度 hD 的切屑中，各切削層的變形的應(yīng)力分布是不均勻的。近前刀面處的金屬層變形和應(yīng)力大，離前刀面越遠(yuǎn)的金屬層，變形和應(yīng)力邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 越小。因此，切削厚度 hD 增加，切屑中平均變形減?。环粗?，薄切屑的變形量大。 （ 4）工件材料 工件材料的機(jī)械性能不同，切屑變形也不同。材料的強(qiáng)度、硬度提高，正壓力Fn 增大，平均正應(yīng)力 σ av 增大，因此，摩擦系數(shù)μ下降，剪切角 φ 增大，切屑變形減小。所以，切削強(qiáng)度、硬度高的材料，不易產(chǎn)生變形，若 需達(dá)到一定變形量，應(yīng)施較大作用力和消耗較多的功率。而切削塑性較高的材料，則變形較大。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 3 翅狀熱溝犁削的刀具速度對(duì)加工熱管散熱片影響的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備及其設(shè)備 工件材料的選擇 為了得到