[00721266]高性能内沟槽铜管高速充液旋压极端成形技术及应用

课题背景：机械电子等产品高热流密度热问题、能源以及环境问题对高效传热元件和相应制造技术提出需求，内沟槽铜管是其中应用最为广泛的传热元件之一，每年仅国内的产值就超过百亿元人民币。沟槽是内沟槽铜管的核心结构，大高宽比、粗糙形貌的沟槽结构能显著提升产品性能。该研究成果在广东省工业攻关计划项目“超高性能多茸状沟槽式薄壁微热管技术及产业化”(No.2005B10201002)和国家自然科学基金重点项目“机电表面功能结构及相关热物理问题的基础研究”(No.50436010)等科研项目共同资助下完成。技术原理及性能指标：利用全充液条件下电主轴技术使旋压模沿管外高速运动，引起润滑油产生流体楔动压效应，以减小成形过程中的扭矩和拉拔力，芯头刀具与管材之间产生滑动而伴随生成与轴向平行的次沟槽粗糙形貌结构，为大高宽比内沟槽铜管极端旋压成形提供了新的加工方法。此外，开发了专用制造装备，改变芯头刀具结构和尺寸，可以制造出不同结构的内螺纹或直槽等形式沟槽管。该技术充分利用了铜材的塑性成形能力极限，以直径6mm、壁厚为0.2mm的铜管为例，能实现管内壁55齿、螺旋槽深0.2-0.24mm(或直槽0.3mm)内沟槽极端制造。技术先进性：基于流体力学和传热学理论，设计出大高宽比、具有粗糙形貌特征的内沟槽来强化传热传质，归纳出基于几何特征模型与功能特性耦合的主动功能设计方法；揭示了高速充液旋压极端成形技术机理，将加工过程中出现的流体楔动压效应引起的金属塑性成形引申为新的加工方法；首次开发适用于大规模生产的高速充液旋压极端成形装备。技术的成熟程度：已达成熟应用阶段，广泛应用于石油、化工、建筑、节能、微/光电子散热等领域。应用情况：创造的直接产值超过30亿元、利税超亿元。历年获奖：相关科研成果已通过广东省科技厅组织的鉴定(粤科鉴字[2008]84号)，申请专利14项，其中发明专利7项(授权2项)；科技论文60篇，其中SCI、EI收录42篇，荣获国家自然科学基金2003年资助项目获奖优秀项目1项。