Làm cách nào để kiểm tra các kênh bên trong của tấm làm mát pin in 3D?

Một khách hàng nhận được Tấm làm mát pin in 3D tuyệt đẹp. Bề ngoài trông hoàn hảo, các bề mặt sạch sẽ và các lỗ lắp thẳng hàng. Tuy nhiên, trong quá trình kiểm tra hệ thống, lưu lượng chất làm mát thấp hơn dự kiến, mức giảm áp suất cao hơn mức thiết kế cho phép hoặc tệ hơn là-rò rỉ chậm. Vấn đề hầu như luôn nằm bên trong các kênh mà không ai có thể nhìn thấy. Bột dư, lối đi bị thu hẹp, thành gồ ghề hoặc biến dạng hình học nhẹ có thể phá hủy hiệu suất nhiệt ngay cả khi bề ngoài của bộ phận hoàn hảo. Bài viết này giải thích lý do tại sao rất khó kiểm tra các kênh nội bộ, năm phương pháp thực tế hiện có, cách chọn sự kết hợp phù hợp, những khiếm khuyết mà chúng tôi thường tìm thấy nhất và những câu hỏi cần hỏi nhà cung cấp trước khi bạn đặt hàng.

Tại sao các kênh bên trong khó kiểm tra

Sản xuất bồi đắp kim loại tạo ra các kênh làm mát phù hợp phức tạp mà gia công truyền thống không thể tạo ra. Những kênh tương tự cũng là những tính năng khó xác minh nhất. Chúng xoắn, phân nhánh, thay đổi đường kính và thường chạy sâu vào bên trong chi tiết. Sau khi quá trình xây dựng kết thúc, các kênh sẽ được bao bọc hoàn toàn. Bạn không thể đặt thước cặp hoặc đầu dò CMM vào bên trong chúng.

Các vấn đề sản xuất thông thường làm cho vấn đề trở nên tồi tệ hơn. Bột còn sót lại có thể bị giữ lại sau khi khử bột. Các bề mặt-hướng xuống có xu hướng gồ ghề hơn nhiều so với các bề mặt-hướng lên. Quá nhiệt cục bộ hoặc hỗ trợ không đủ có thể khiến mặt cắt kênh-bị co lại hoặc biến dạng. Ngay cả việc giảm một chút đường kính thủy lực hoặc tăng độ nhám bề mặt cũng làm tăng lực cản dòng chảy và làm giảm hiệu suất truyền nhiệt.

Quản lý nhiệt pin là không thể tha thứ. Nghiên cứu từ NREL và các phòng thí nghiệm khác cho thấy nhiệt độ tế bào tăng cao và độ dốc nhiệt độ lớn làm tăng tốc độ suy giảm công suất và tăng nguy cơ thoát nhiệt. Giữ gói hàng trong khoảng nhiệt độ chật hẹp (thường khoảng 15–35 độ) là rất quan trọng đối với cả tính mạng và sự an toàn. Tấm làm mát có các kênh bên trong bị chặn một phần hoặc có kích thước nhỏ không thể cung cấp khả năng thải nhiệt theo thiết kế, do đó toàn bộ gói sẽ bị ảnh hưởng.

5 cách để kiểm tra các kênh nội bộ

Quét CT

Chụp cắt lớp vi tính công nghiệp hiện là phương pháp-không phá hủy duy nhất có thể đo hình học ba{{1} chiều đầy đủ của các kênh bên trong. Máy quét tạo ra một tập dữ liệu thể tích cho thấy bột còn sót lại, các hạn chế cục bộ, sự thay đổi độ dày-của tường và độ lệch so với mô hình CAD. Độ phân giải điển hình cho tấm làm mát kim loại nằm trong khoảng từ 50 µm đến 100 µm tùy thuộc vào kích thước bộ phận và mật độ vật liệu. Quét CT cho các bộ phận in 3D là tiêu chuẩn vàng khi bạn cần Đo kích thước kênh nội bộ định lượng.

Kiểm tra dòng chảy

Dòng nước hoặc chất làm mát được kiểm soát được đẩy qua các kênh ở áp suất hoặc tốc độ dòng xác định. Tốc độ dòng đo được sẽ được so sánh với giá trị thiết kế. Thử nghiệm này nhanh, không tốn kém và liên quan trực tiếp đến hiệu suất. Nó không thể nói cho bạn biếtỞ đâuhạn chế là hình học đã thay đổi bao nhiêu nhưng nó nhanh chóng gắn cờ các phần sẽ-hoạt động kém.

Kiểm tra giảm áp suất

Cảm biến áp suất được đặt ở đầu vào và đầu ra trong khi chất lỏng chảy với tốc độ không đổi. Sự sụt giảm áp suất cao bất ngờ hầu như luôn cho thấy sự tắc nghẽn, độ gồ ghề hoặc mặt cắt-giảm. Giống như thử nghiệm dòng chảy, nó không-có tính phá hủy và thân thiện với sản xuất-, tuy nhiên nó không cung cấp chi tiết hình học.

Borescope / Nội soi

Một ống nội soi mềm hoặc cứng có thể được đưa vào các kênh lớn hơn, tương đối thẳng. Kiểm tra bằng mắt có thể phát hiện ra bột còn sót lại, bề mặt gồ ghề hoặc tàn dư hỗ trợ. Phương pháp này được giới hạn ở những đoạn có thể tiếp cận được và không thể đo kích thước một cách chính xác.

Cắt-Mở phần

Các bộ phận được chọn sẽ được cắt và các mặt cắt được kiểm tra dưới kính hiển vi hoặc CMM quang học. Đây là cách trực tiếp nhất để xác nhận những gì CT hoặc kiểm tra dòng chảy đang nhìn thấy, nhưng bộ phận đó sẽ bị phá hủy. Nó thường chỉ được sử dụng để xác thực quy trình hoặc tương quan-bài viết đầu tiên.

Bạn nên chọn phương pháp nào?

Để xác thực nguyên mẫu và lô nhỏ,-hầu hết người mua đều kết hợp quét CT trên một mẫu các bộ phận với thử nghiệm giảm-áp suất hoặc dòng chảy 100%. Trong sản xuất hàng loạt, sự kết hợp thường chuyển sang thử nghiệm chức năng cộng với kiểm tra CT định kỳ. Khi bản vẽ yêu cầu dung sai bên trong chặt chẽ hoặc các kênh rất phức tạp,Kiểm tra kênh làm mátvới CT vẫn là cách đáng tin cậy nhất để xác nhận Đo kích thước kênh nội bộ.

Các vấn đề thường gặp chúng tôi tìm thấy bên trong các kênh

Dư lượng bột và tắc nghẽn– Quá trình khử bột không hoàn toàn sẽ làm bột bị lỏng hoặc bị thiêu kết một phần làm hạn chế dòng chảy. Cần phải có các quy trình làm sạch bằng rung,-khí nén hoặc hóa chất kỹ lưỡng sau khi xây dựng.

Các kênh có kích thước nhỏ hơn hoặc bị méo– Sự tích tụ nhiệt hoặc thiếu lớp hỗ trợ có thể thu nhỏ mặt cắt-hàng chục hoặc hàng trăm micron. Việc tối ưu hóa-tham số quy trình và các chiến lược hỗ trợ tốt hơn sẽ giảm thiểu vấn đề.

Độ nhám bên trong quá mức– Đặc biệt,-bề mặt da phía dưới có thể rất thô ráp, làm tăng độ sụt áp. Xây dựng định hướng và-đánh bóng sau quá trình (dòng chảy mài mòn hoặc hóa chất) để cải thiện tình hình.

Hỗ trợ tàn dư– Hỗ trợ nội bộ không được loại bỏ hoàn toàn sẽ tạo ra trở ngại cục bộ. Thiết kế các kênh tự hỗ trợ hoặc loại bỏ hỗ trợ một cách cẩn thận là điều cần thiết.

Sự thay đổi độ dày của tường-– Quá nhiệt cục bộ hoặc bám dính bột có thể làm cho tường dày hơn hoặc mỏng hơn thiết kế, ảnh hưởng đến cả độ bền và hiệu suất tản nhiệt.

Mỗi lỗi trong số này có thể vượt qua quá trình kiểm tra trực quan bên ngoài nhưng lại khiến tấm làm mát hoạt động kém hiệu quả hoặc bị rò rỉ sau khi lắp đặt.

Một trường hợp có thật từ Sunhingstones

Một-nhà cung cấp phương tiện năng lượng mới cần một dòng Tấm làm mát pin in 3D bằng nhôm với các kênh phù hợp phức tạp. Các nguyên mẫu ban đầu cho thấy kích thước bên ngoài tốt nhưng thử nghiệm dòng chảy không thành công: lưu lượng đo được thấp hơn mục tiêu 18–22% và độ sụt áp tương ứng cao. Quét CT cho thấy bột còn sót lại trong một số kênh nhánh và mặt cắt ngang cục bộ giảm-lên tới 0,3 mm.

Nhóm đã điều chỉnh các thông số laser và chiến lược quét cho các vùng kênh quan trọng, giới thiệu trình tự làm sạch siêu âm và khử bột nhiều giai đoạn, đồng thời triển khai lấy mẫu CT trên mỗi tấm bản dựng cùng với thử nghiệm dòng chảy 100%. Sau khi khóa quá trình-, các lô tiếp theo đã đạt được tốc độ dòng chảy trong khoảng 5 % so với giá trị thiết kế và mức giảm-áp suất bên trong cửa sổ được chỉ định. Hiệu suất kích thước trên các tính năng quan trọng bên trong đã tăng trên 95%.

Những điều cần hỏi nhà cung cấp của bạn trước khi đặt hàng

Trước khi đặt hàng, hãy yêu cầu câu trả lời rõ ràng về các điểm sau:

Những phương pháp kiểm tra nào sẽ được sử dụng trên các kênh nội bộ (CT, dòng chảy, giảm áp suất hoặc kết hợp)?

Báo cáo thứ nguyên hoặc phân tích CT có được cung cấp cho-các phần đầu tiên của bài viết không?

Quy trình loại bỏ bột và làm sạch nào được áp dụng và lượng bột còn lại được xác minh như thế nào?

Nhà cung cấp có thể hiển thị dữ liệu trước đó liên quan đến kết quả CT với hiệu suất-giảm lưu lượng hoặc áp suất không?

Khả năng xử lý các kích thước kênh nội bộ trên các bộ phận tương tự là gì?

Việc chọn Nhà sản xuất máy in 3D kim loại hoặc Nhà máy sản xuất tấm làm mát pin có đủ năng lực và hiểu rõ những vấn đề này sẽ giúp giảm nguy cơ phát hiện muộn. Nhà cung cấp có kinh nghiệm về Dịch vụ in 3D kim loại cho các ứng dụng Pin EV sẽ coi việc xác minh kênh nội bộ là một phần tiêu chuẩn của quy trình thay vì phải suy nghĩ lại. Sự chú ý của ngành đối với việc kiểm tra chất lượng của các bộ phận làm mát được sản xuất bằng-phụ gia tiếp tục tăng lên khi ngày càng có nhiều nền tảng xe điện chuyển sang sản xuất số lượng lớn.

Câu hỏi thường gặp

Làm cách nào để kiểm tra bên trong chi tiết được in 3D mà không cần cắt nó?
Phương pháp-không phá hủy chính là quét CT công nghiệp để tạo ra bản đồ 3D hoàn chỉnh của các kênh nội bộ. Kiểm tra dòng chảy và kiểm tra giảm áp suất-cung cấp xác nhận về chức năng mà không làm hỏng bộ phận.

Quét CT cho các kênh làm mát chính xác đến mức nào?
Tùy thuộc vào kích thước bộ phận, vật liệu và thông số quét, CT công nghiệp thường phân giải các đặc điểm trong phạm vi 50–100 µm và có thể định lượng đường kính kênh, độ dày thành và vị trí bột dư với độ tin cậy đo lường tốt.

Kiểm tra dòng chảy có thể thay thế quét CT không?
Kiểm tra luồng xác nhận rằng các kênh hoạt động theo yêu cầu nhưng không thể xác định vị trí lỗi hoặc đo hình dạng thực tế. Hai phương pháp này bổ sung cho nhau; nhiều dự án sử dụng cả hai.

Làm cách nào để biết bột có còn bị kẹt bên trong các kênh hay không?
Quét CT là cách đáng tin cậy nhất để phát hiện bột còn sót lại. Kiểm tra chức năng dòng chảy hoặc áp suất-giảm cũng sẽ đánh dấu tắc nghẽn nghiêm trọng, nhưng bột dư nhẹ vẫn có thể vượt qua kiểm tra dòng chảy trong khi làm giảm độ tin cậy-lâu dài.

Bạn có cung cấp tấm làm mát tùy chỉnh với số lượng bán buôn không?
Đúng. Sau khi quy trình được xác nhận bằng CT và thử nghiệm chức năng, các thông số tương tự và kế hoạch kiểm tra sẽ mở rộng theo khối lượng sản xuất đối với nguồn cung cấp Bán buôn tấm làm mát tùy chỉnh.

Sẵn sàng để xác minh các kênh tấm làm mát của bạn?

Gửi cho chúng tôi mô hình hoặc bản vẽ 3D của bạn. Chúng tôi sẽ xem xét thiết kế kênh nội bộ, đề xuất sự kết hợp thích hợp giữa quét CT và kiểm tra chức năng, đồng thời cung cấp kế hoạch kiểm tra và DFM rõ ràng. Việc xác minh chính xác bên trong Tấm làm mát pin in 3D sẽ bảo vệ cả hiệu suất nhiệt và tiến trình của dự án.