एक्सट्रूडेड लिक्विड कोल्ड प्लेट्स निर्माण प्रक्रिया

एक्सट्रूडेड लिक्विड कोल्ड प्लेट्स, एल्युमीनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित एकीकृत थर्मल मैनेजमेंट घटक हैं। ये लिक्विड कोल्ड प्लेट्स कुशल ऊष्मा विनिमय प्राप्त करने के लिए तरल शीतलन माध्यमों—जैसे पानी, पानी-ग्लाइकॉल मिश्रण, या फ्लोरीनयुक्त तरल पदार्थों—का उपयोग करती हैं।

इस कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक की प्रमुख विशेषता एक ही एक्सट्रूडेड एल्युमीनियम प्रोफाइल के भीतर संलग्न या बहु-गुहा वाले आंतरिक प्रवाह चैनलों का निर्माण है। यह संरचना कम प्रवाह प्रतिरोध, उच्च दबाव सहनशीलता, कॉम्पैक्ट डिज़ाइन और नियंत्रित लागत प्रदान करती है, जिससे इसका उपयोग उच्च शक्ति घनत्व वाले इलेक्ट्रॉनिक्स, बैटरी पैक, सर्वर लिक्विड कूलिंग और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से किया जाता है।

लिक्विड कोल्ड प्लेट्स की कार्यप्रणाली को समझना अत्यंत महत्वपूर्ण है: ऊष्मा स्रोत से ऊष्मा कोल्ड प्लेट बॉडी में प्रवाहित होती है, आंतरिक तरल प्रवाह चैनलों में स्थानांतरित होती है, और फिर बलपूर्वक संवहन द्वारा बाहर निकल जाती है। ट्यूबयुक्त कोल्ड प्लेट्स या ब्रेज़्ड लिक्विड कोल्ड प्लेट्स की तुलना में, एक्सट्रूडेड डिज़ाइन उच्च संरचनात्मक मजबूती और रिसाव के कम जोखिम प्रदान करते हैं।

मुख्य तकनीकी विशेषताएँ

• one-piece extruded flow channels
  seamless internal channels formed during एक्सट्रूज़न 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 प्रवाह चैनल डिजाइनs
  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
  विस्फोट दबाव: ≥ 3.0 एमपीए

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

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

विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक वाटर कूलिंग प्लेट सिस्टम

• इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सर्वर सीपीयू/जीपीयू कोल्ड प्लेट्स

• उच्च-शक्ति लेजर शीतलन प्रणाली

• आईजीबीटी और पावर मॉड्यूल कोल्ड प्लेट कूलिंग

• ऊर्जा भंडारण प्रणाली तापीय प्रबंधन

एक्सट्रूडेड लिक्विड कोल्ड प्लेट्स निर्माण प्रक्रिया

1. कच्चा माल तैयार करने का चरण

एल्युमीनियम बिलेट का चयन → रासायनिक संरचना विश्लेषण (स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा) → यांत्रिक गुणों का परीक्षण (कठोरता, तन्यता शक्ति) → पूर्व-प्रसंस्करण (काटना, अंतिम सतह की मशीनिंग) → सामग्री भंडारण

• मिश्रधातु श्रेणी: 6061-t5 / t6, 6063-t5

• बिलेट का व्यास: φ100–φ300 मिमी

• पूर्व-प्रसंस्करण सटीकता:

• लंबाई में सहनशीलता: ±1 मिमी

• अंतिम सतह की लंबवतता: ≤ 0.1 मिमी

2. डाई डिजाइन और निर्माण चरण

फ्लो चैनल डिजाइन (सीएफडी थर्मल सिमुलेशन ऑप्टिमाइजेशन) → एक्सट्रूज़न डाई डिजाइन (पोर्ट होल, वेल्डिंग चैंबर, बेयरिंग लैंड) → डाई स्टील का चयन (एच13 हॉट वर्क टूल स्टील) → सीएनसी रफ मशीनिंग → हीट ट्रीटमेंट (क्वेंचिंग + ट्रिपल टेम्परिंग) → प्रिसिजन मशीनिंग (ईडीएम, वायर कटिंग) → पॉलिशिंग (बेयरिंग लैंड आरए ≤ 0.4 μm) → ट्रायल एक्सट्रूज़न वैलिडेशन

यह चरण सीधे तौर पर एक्सट्रूडेड लिक्विड कोल्ड प्लेट्स की आंतरिक ज्यामिति और प्रदर्शन को निर्धारित करता है, जो उन्हें पोस्ट-असेंबली बॉन्डिंग पर निर्भर ब्रेज़्ड लिक्विड कोल्ड प्लेट संरचनाओं से अलग करता है।

3. एक्सट्रूज़न निर्माण चरण

एल्युमीनियम बिलेट का पूर्व-तापन (480–520° सेल्सियस) → डाई का पूर्व-तापन (450–480° सेल्सियस) → एक्सट्रूज़न पैरामीटर सेटअप → प्रोफाइल एक्सट्रूज़न (गति 1–5 मीटर/मिनट) → ऑनलाइन शमन (वायु या धुंध शीतलन) → खींचना और सीधा करना → निश्चित लंबाई में काटना → एजिंग उपचार (टी5 / टी6 स्थिति)

एक्सट्रूज़न प्रक्रिया से लगातार आंतरिक प्रवाह चैनल बनते हैं जो स्थिर प्लेट तरल शीतलन प्रदर्शन को बनाए रखने में सहायक होते हैं।

4. सीएनसी प्रेसिजन मशीनिंग चरण

डेटम सतह मशीनिंग (निर्देशांक प्रणाली की स्थापना) → एंड-फेस मशीनिंग (प्रवाह चैनल खोलना) → इंटरफ़ेस मशीनिंग (इनलेट/आउटलेट पोर्ट, माउंटिंग होल) → सीलिंग सतह मशीनिंग (समतलता ≤ 0.05 मिमी) → डिबरिंग → सफाई निरीक्षण

मशीनिंग आवश्यकताएँ

• अंतिम सतह पर सीलिंग खांचे:

• चौड़ाई में ±0.02 मिमी की सहनशीलता

• गहराई में ±0.01 मिमी की सहनशीलता

• थ्रेडेड छेद:

• सटीकता 7 घंटे

• लंबवतता ≤ 0.05 मिमी

• माउंटिंग सतह की समतलता: ≤ 0.1 मिमी / 100 मिमी

• स्वच्छता:

• कण ≤ 100 पीस/मीटर²

• तेल अवशेष ≤ 10 मिलीग्राम/मी²

5. एंड कैप की मशीनिंग और वेल्डिंग की तैयारी

एंड कैप सामग्री का चयन (समान या संगत मिश्र धातु) → सीएनसी फिनिशिंग → सीलिंग सतह फिनिशिंग (आरए ≤ 1.6 μm) → वेल्डिंग ग्रूव मशीनिंग → सफाई (अल्ट्रासोनिक सफाई) → असेंबली पोजिशनिंग (विशेष फिक्स्चर)

एंड कैप डिज़ाइन पैरामीटर

• मोटाई: 3–10 मिमी (दबाव की आवश्यकताओं के आधार पर)

• सील करने की विधियाँ:

• ओ-रिंग ग्रूव सीलिंग

• फ्लैट सीलिंग

• पूर्ण वेल्डिंग सीलिंग

• वेल्डिंग के विकल्प:

• फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग (एफएसडब्ल्यू)

• लेसर वेल्डिंग

• टंग्स्टन गैस से होने वाली वेल्डिंग

6. वेल्डिंग और सीलिंग चरण

वेल्डिंग प्रक्रिया का चयन → फिक्स्चर असेंबली → वेल्डिंग पैरामीटर सेटअप → स्वचालित वेल्डिंग निष्पादन → वेल्डिंग के बाद की ऊष्मा उपचार (तनाव निवारण) → वेल्ड की दिखावट का निरीक्षण

वेल्डिंग प्रक्रिया तुलना

• फ्रिक्शन स्टिर वेल्डिंग (एफएसडब्ल्यू):
  no filler material, high joint strength, ideal for long straight seams

• लेसर वेल्डिंग:
  small heat-affected zone, high precision, suitable for complex seams

• टंग्स्टन गैस से होने वाली वेल्डिंग:
  cost-effective, flexible, suitable for small-batch custom liquid cold plate production

7. दबाव और सीलिंग परीक्षण

• हीलियम रिसाव परीक्षण

• हाइड्रोस्टैटिक दबाव परीक्षण (कार्यशील दबाव का 1.5 गुना)

• विस्फोट दबाव परीक्षण (कार्यशील दबाव से ≥ 3 गुना)

• दबाव चक्र परीक्षण (100,000 चक्र)

परीक्षण मानक

• रिसाव दर: ≤ 1×10⁻⁷ मिलीबार·लीटर/सेकंड (हीलियम)

• दबाव बनाए रखने की अवधि: 1.5 एमपीए × 5 मिनट, दबाव में गिरावट ≤ 0.01 एमपीए

• विस्फोट दबाव: ≥ 3.0 एमपीए

• दबाव चक्रण: 0.2–1.0 एमपीए, रिसाव के बिना 100,000 चक्र

8. सतह उपचार चरण (वैकल्पिक)

पूर्व-उपचार (ग्रीस हटाना, पिकलिंग) → एनोडाइजिंग (प्राकृतिक / काला) → सीलिंग → कार्यात्मक कोटिंग्स → बेकिंग और क्योरिंग

सतह उपचार विकल्प

• एनोडाइजिंग:

• मोटाई 10–15 माइक्रोमीटर

• परावैद्युत सामर्थ्य ≥ 500 वोल्ट

• इलेक्ट्रोलेस निकेल प्लेटिंग:

• मोटाई 10–20 μm

• बेहतर संक्षारण प्रतिरोध

• ptfe coating:
  improved chemical resistance

• insulating coatings:
  for electrical isolation requirements

9. सफाई और सुखाने की प्रक्रिया

उच्च दाब वाले डीआई जल से फ्लशिंग → अल्ट्रासोनिक सफाई (न्यूट्रल डिटर्जेंट) → त्रिस्तरीय काउंटरफ्लो रिंसिंग → गर्म हवा से सुखाना (80–100° सेल्सियस) → वैक्यूम सुखाने (उच्च विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों के लिए) → ऑक्सीकरण रोकथाम के लिए नाइट्रोजन भरना

स्वच्छता मानक

• कण का आकार: ≤ 50 μm

• अवाष्पशील अवशेष: ≤ 10 मिलीग्राम/मी²

• क्लोराइड आयन की मात्रा: ≤ 1 पीपीएम

• चालकता: ≤ 5 μs/cm

10. सहायक असेंबली

सील लगाना (सिलिकॉन / एफकेएम / ईपीडीएम) → क्विक-कनेक्ट फिटिंग असेंबली → तापमान सेंसर लगाना (वैकल्पिक) → दबाव सेंसर लगाना (वैकल्पिक) → लेबलिंग (उत्पाद जानकारी और प्रवाह दिशा)

सहायक उपकरण आवश्यकताएँ

• सील सामग्री: ईपीडीएम, एफकेएम, सिलिकॉन (-40° सेल्सियस से 150° सेल्सियस)

• कनेक्टर मानक: DIN, SAE, JIS, BSPP

• सेंसर की सटीकता:

• तापमान ±0.5° सेल्सियस

• दबाव ±1% fs

11. तैयार उत्पाद प्रदर्शन परीक्षण

तापीय प्रतिरोध परीक्षण (मानक ताप स्रोत विधि) → प्रवाह प्रतिरोध परीक्षण (प्रवाह बनाम दबाव गिरावट वक्र) → प्रवाह एकरूपता परीक्षण (बहु-चैनल डिजाइन) → स्थायित्व परीक्षण (तापीय और दबाव चक्रण) → अंतिम हीलियम रिसाव पुनर्निरीक्षण (100% निरीक्षण)

प्रदर्शन सूचक

• ऊष्मीय प्रतिरोध: 0.01–0.05 ° सेल्सियस/सप्ताह (डिजाइन और प्रवाह पर निर्भर)

• प्रवाह प्रतिरोध: ≤ 50 kpa @ 10 l/min (सामान्य)

• प्रवाह एकरूपता विचलन: ≤ 10%

• परिचालन तापमान सीमा: −40° सेल्सियस से 120° सेल्सियस

12. अंतिम निरीक्षण और पैकेजिंग

दृश्य निरीक्षण → आयामी नमूनाकरण (सीएमएम) → दस्तावेज़ीकरण तैयारी → जंगरोधी पैकेजिंग (वीसीआई) → शॉकप्रूफ पैकेजिंग → बाहरी कार्टन लेबलिंग

पैकेजिंग विनिर्देश

• एकल इकाई सुरक्षा: पीई बैग + वीसीआई पेपर

• पैकेजिंग अभिविन्यास: ऊर्ध्वाधर स्थिति

• लेबल पर दी गई जानकारी: उत्पाद आईडी, उत्पादन तिथि, प्रवाह दिशा, नाजुकता का चिह्न

• भंडारण की शर्तें: −10° सेल्सियस से 40° सेल्सियस, ≤ 70% आर्द्रता

13. प्रलेखन और पता लगाने की क्षमता

अनुरूपता प्रमाणपत्र → सामग्री प्रमाणपत्र → प्रदर्शन परीक्षण रिपोर्ट → प्रक्रिया अभिलेख → ट्रेसबिलिटी लेबल (क्यूआर कोड / बारकोड) → स्थापना एवं संचालन मैनुअल

गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण (सीटीक्यू) नियंत्रण बिंदु

प्रक्रिया क्षमता और उत्पादन क्षमता

• एक्सट्रूज़न चौड़ाई: 30–300 मिमी

• ऊंचाई: 10–100 मिमी

• लंबाई: 500–6000 मिमी

• न्यूनतम दीवार की मोटाई:

• चैनल की दीवार: 1.0 मिमी

• बाहरी दीवार: 1.5 मिमी

• सतह की खुरदरापन:

• एक्सट्रूडेड सतह: ra ≤ 3.2 μm

• मशीनीकृत सतह: ra ≤ 1.6 μm

डिजाइन दिशानिर्देश और सर्वोत्तम अभ्यास

प्रवाह चैनल डिजाइन

• हाइड्रोलिक व्यास: 4–8 मिमी

• आस्पेक्ट रेशियो: ≤ 10:1

• मोड़ की त्रिज्या: ≥ 1.5× चैनल की चौड़ाई

• बेल-माउथ इनलेट/आउटलेट डिज़ाइन

• बेहतर ऊष्मा स्थानांतरण के लिए वैकल्पिक आंतरिक पंख

संरचनात्मक डिजाइन

• एकसमान दीवार की मोटाई

• महत्वपूर्ण स्थानों पर सुदृढ़ीकरण पसलियां

• तनाव-मुक्त माउंटिंग लेआउट

• तापीय विस्तार भत्ता

सामग्री चयन रणनीति

• सामान्य अनुप्रयोग: 6063-टी5

• उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोग: 6061-टी6

• कठोर वातावरण: अतिरिक्त कोटिंग्स

लागत अनुकूलन

• मानकीकृत क्रॉस-सेक्शन

• सामग्री के उपयोग में सुधार

• द्वितीयक मशीनिंग में कमी

• बड़े पैमाने पर उत्पादन में पैमाने की अर्थव्यवस्थाएँ

अपनी एकल-टुकड़ा एक्सट्रूडेड संरचना, कम रिसाव जोखिम, उच्च विश्वसनीयता और उत्कृष्ट लागत दक्षता के साथ, एक्सट्रूडेड लिक्विड कोल्ड प्लेट्स उच्च शक्ति घनत्व वाले कोल्ड प्लेट कूलिंग अनुप्रयोगों में एक अपरिहार्य भूमिका निभाती हैं। इलेक्ट्रिक वाहन, डेटा सेंटर, 5जी संचार और नवीकरणीय ऊर्जा जैसे उद्योगों के निरंतर विकास के साथ, कस्टम कोल्ड प्लेट्स और कस्टम लिक्विड कोल्ड प्लेट समाधान उच्च प्रदर्शन, कम वजन और बेहतर थर्मल प्रबंधन की ओर विकसित होंगे - अगली पीढ़ी के लिक्विड कूलिंग सिस्टम के लिए मजबूत और स्केलेबल समाधान प्रदान करेंगे।