摘要
先在图纸上分清中空芯体、完成开孔和接口加工后的芯体、歧管总成以及液冷系统。内高压成形评审只覆盖选定的芯体特征,不能用芯体成形结果代替总成或系统结论。
封闭截面过渡、局部胀大和分支凸台能否成形,要结合实际管材、壁厚、焊缝、分支高度与间距、轴向补料路径、管端密封、反向支撑冲头和模具空间判断。简单 T 形、X 形试样只能提供有条件的参考。
开孔、连接和清洗属于后续工序;泄漏、产品压力、流量、压降、耐久和系统验证是否实施、在哪一阶段实施,由项目规范、交付范围和验收要求确定。
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图纸对应的交付范围
内高压成形评审只针对图纸中选定的芯体特征,例如封闭截面过渡、局部胀大或分支凸台。图纸评审时,应先界定本次交付对象,再判断哪些特征属于芯体成形,不能把完整歧管或液冷系统一并计入成形范围。
- 中空芯体:承担主流道功能的封闭管件,可能带有截面过渡、偏置或尚未开孔的分支凸台。
- 后加工芯体:完成开孔、翻孔、机加工、去毛刺或规定表面处理后的芯体,但不一定已经安装全部接头和密封件。
- 歧管总成:芯体与接头、快接、阀、传感器、支架、密封及其他连接件完成装配后的部件。
- 液冷系统:歧管总成接入 CDU、冷板、机架管路、控制和现场冷却回路后的系统。
若交付物只是中空芯体,评审重点是这些封闭特征的成形可行性。若交付物还包括后加工或总成,则要另行写明每个接口的制造方法以及相应检验。泄漏、产品压力、流量、压降、耐久和系统验证是否属于供方范围,均应按照项目规范、交付范围和验收要求确定。
OCP 文件分别说明机架歧管、冷却回路和接口的功能与检验要求,并没有把管材内高压成形规定为芯体的默认制造路线。因此,图纸、报价范围和验收文件应使用一致的部件名称,避免把芯体试样的结果扩大为歧管总成或液冷系统的结果。
接口与制造工序的对应关系
分支凸台、出口孔和成品接头不是同一道工序。分支凸台由封闭管壁胀出;出口孔通过切割、冲孔或机加工去除材料;翻孔会再次改变孔边形状;焊接、钎焊、螺纹或压配则形成总成接口。交付图纸应标明每个接口采用哪一种方法。
| 图纸特征 | 拟采用的工序 | 工艺确定前要核对的内容 | 后续工作 |
|---|---|---|---|
| 封闭截面过渡或偏置 | 预成形、胀形和最终整形 | 截面变化、圆角、初始壁厚、折叠风险、轴向补料路径及最终整形所需的模具空间 | 按图纸要求检查尺寸、壁厚、表面和安装基准 |
| 封闭分支凸台 | 内压胀形,必要时配合轴向进给和反向支撑冲头 | 实际管材、分支高度与间距、壁厚分布、补料距离、管端密封以及冲头和模具拼块空间 | 再决定开孔、接口加工和接头安装方式 |
| 局部浅胀大或容积增大区 | 局部胀形和最终整形 | 管壁面积增量、材料能否补入、局部减薄、排液条件和模具空间 | 按功能要求检查最小壁厚、内部容积和清洁情况 |
| 重复出口孔 | 胀形后切割、冲孔、机加工或翻孔 | 孔位、孔边公差、相邻孔之间的剩余连接宽度、加工可达性;采用热切割时另查热影响 | 去毛刺、异物控制、清洗以及规定的孔边和连接区检验 |
| 螺纹口、快接、阀、排气口、排液口或传感器座 | 成形后加装或连接 | 新增零件、连接方式、局部芯体几何、载荷和维护空间 | 按照项目规范、交付范围和验收要求安排密封与泄漏检验 |
| 双流道或内部分隔结构 | 先选择可形成所需流道的坯料方案或其他制造路线 | 常规单腔管坯不能直接胀出内部隔板;需明确流道隔离、内部连接和检验可达性 | 按总成设计处理流道隔离、连接、清洗和后续检验 |
若设计允许用后加工孔替代成形分支,压力循环中就不必把该处管壁胀成凸台;工艺评审则应增加孔边质量、剩余连接宽度、碎屑控制和清洗要求。只有采用激光等热切割方法时,才需要另外评估热影响。
用于密封或压配接口的局部过渡,应先确认加工过程能够稳定达到所需公差和表面要求,且结果可以测量,再确定芯体几何与成形工艺。外形相近的接口,因承载路径、连接方式和检验方法不同,不能共用一条笼统的验收要求。
重复分支的补料与工装条件
重复分支会增加局部胀形量,各分支还依赖同一管段的材料补入。某一分支获得的材料增多,可能会减少相邻分支可用的补料量;管坯较长、弯曲或较早贴模时,端部轴向进给也未必能把材料送到远端位置。因此要把实际牌号和材料状态、制管及焊缝状态、壁厚、分支高度与间距、管端至分支区的补料路径放在一起核对。
工装空间也会限制分支位置。管端要留出密封和轴向进给空间,分支区可能需要反向支撑冲头,模具拼块还要能够开合和退出。最终整形所需的模具空间若被相邻接口占用,即使名义胀大量不大,也可能需要调整零件布局或制造路线。
公开综述分别讨论了闭合截面变化、分支、预成形、轴向进给、壁厚分布和二次工序(Bell 等,2020)。另一项研究在直铜管、规定的试样几何、成形内压和端部冲头轴向进给条件下制作了简单 T 形、X 形分支,并把分支高度和壁厚实测结果与有限元计算对照(Ray 和 Mac Donald,2005)。
这些结果说明简单分支可以通过试验和仿真研究,不代表密集多出口机架歧管已经具备量产工艺。具体芯体是否需要仿真或试模,应根据实际材料、几何、加载曲线、工装方案和验证计划确定;进入样件验证后,再核对分支高度、壁厚、尺寸和表面。
内高压成形与其他制造路线的比较
机架歧管可以采用机加工块体、焊接或钎焊集管、挤压件、铸件、管件组合、聚合物分配单元等不同结构。OCP 产品目录中也有聚合物机架歧管实例,说明聚合物歧管也是可选结构之一,但不能据此判断哪种路线更优。
| 比较项 | 需要结合图纸确认的问题 |
|---|---|
| 芯体结构 | 是单流道、双流道还是带内部隔板;常规单腔管坯能否形成所需内部结构,还是需要其他坯料方案 |
| 接口与接头 | 哪些接口可由芯体几何预留,哪些仍需开孔、翻孔、连接或安装独立零件 |
| 材料与批量 | 实际管材或坯料是否有稳定来源,路线是否适合目标数量和变更频率 |
| 检验与维护 | 内部是否可清洗、可检查,连接件能否更换,出现不合格时如何返修或处置 |
减少接头可以是设计目标,却不是采用内高压成形后的必然结果。来料管可能本身带有纵向焊缝,芯体成形后也可能继续连接端口、支架或接头。路线比较应以实际零件、接口、验收和维护要求为准,不能只比较外观是否一体。
芯体、后加工、总成与系统的分阶段检验
检验要对应样件所处的工序。各项检验是否实施、在哪个阶段实施以及采用什么条件,均须按照项目规范、交付范围和验收要求确定,并非所有机架歧管项目采用相同流程。
| 样件阶段 | 可安排的检查或试验 | 这一步能说明什么 |
|---|---|---|
| 胀形和最终整形后的芯体 | 尺寸、壁厚、表面、封闭凸台及可测量性 | 只能说明芯体成形结果,不能代表后加接口或歧管总成 |
| 完成开孔、翻孔或连接加工后的芯体 | 孔边、毛刺、连接区、异物和清洁情况;根据交付范围确定是否安排泄漏或产品压力试验 | 试验配置、介质、压力、时间、温度、仪器和判定标准按项目文件执行 |
| 歧管总成 | 若上述项目文件要求,则安排泄漏、产品压力、流量、压降或耐久试验 | 结果只适用于规定的总成配置、冷却液、温度、流量和压力工况 |
| 接入 CDU、冷板和机架管路后的液冷系统 | 若上述项目文件要求,则安排控制、运行工况和系统验证 | 系统结果不能由单件芯体或歧管总成试验推定 |
成形循环中的内压是制造参数。循环中出现破裂或明显掉压,只能暴露部分缺陷,不能替代上述项目文件定义的泄漏、产品压力、爆破、疲劳、耐久或系统验证。开孔、连接、热处理、表面处理和最终装配都可能改变零件完整性,后续形成的接口和连接部位仍需在相应交付阶段检查。
芯体外观平滑,不能说明各出口流量相同或压降符合要求。流量还受主流道截面、供回液布置、出口间距、支路与接头阻力、冷却液和运行工况影响。OCP 冷却回路要求列出了流量分配和压降等设计要求,并未说明采用某种芯体成形方式即可达到这些指标。若项目规范和交付范围要求确认这些指标,可用流动分析辅助开发,但应按验收要求在规定工况下测量实际歧管总成。
材料能否成形,也不能说明它与冷却液相容。OCP 的 Open Rack V3 Blind Mate Manifold Specification针对其规定对象列出了接液材料、表面、密封、流体相容性、腐蚀和使用条件;这不等于所有不锈钢都适用。定版图纸仍要写明牌号、制管与焊缝状态、表面和后处理、连接材料、弹性体、冷却液化学性质及可能的电偶组合。
清洁要求应覆盖成形介质、润滑剂、切割颗粒、毛刺和连接残留。是否需要清洗、酸洗、钝化或其他处理,以及采用何种方法和验收值,应按照项目规范、交付范围和验收要求确定;OCP 文件不能替代具体制造工艺的确认。
图纸评审所需资料
图纸评审使用的几何、材料、接口和验收资料应来自同一个受控版本。资料不全时,可以先列出需要补充的项目,但不能用通用限值代替项目规定值。
- 芯体三维模型、剖面图、图纸版本以及所有内部隔板;
- 来料管或坯料规范,包括实际牌号、交货状态、实测尺寸、壁厚公差、制管方式、焊缝和表面;
- 每一处截面过渡、偏置、局部胀大、分支凸台、切孔、翻孔、接头、支架和连接接口的位置与制造方法;
- 端口数量、间距、方向、基准以及每个端口连接的零件;
- 分别定义胀形芯体、后加工芯体和歧管总成的交付内容;
- 冷却液、温度和压力工况、流量范围、压降及流量分配目标;
- 按照项目规范、交付范围和验收要求确定的尺寸、最小壁厚、清洁、腐蚀、泄漏、产品压力、耐久和系统验证项目;
- 各阶段的责任归属、样件计划、试验程序和判定标准;
- 样件验证范围,以及后续量产所需的来料和工艺控制。
这些资料用来确认评审对象是一个局部特征、一件完整中空芯体,还是包括接口加工与装配的歧管总成。责任划分清楚后,再决定是否进入成形仿真、接口样件或试模。概念外形本身不能说明量产是否可行。
提交芯体或部件图纸、实际管材规范、接口位置和制造方法、计划交付阶段及验收要求,可通过水艺源官网申请数据中心液冷管路和歧管芯体图纸评审。评审先判断选定芯体特征是否需要进行仿真或试模,不据此确认完整液冷系统设计或量产条件。
常见问题
机架分水歧管通常都用内高压成形吗?
管材内高压成形能做 T 形分支吗?
内高压成形能一次做出所有出口吗?
内高压成形能保证各出口流量一致吗?
内高压成形时的压力,能不能算产品压力试验?
不锈钢芯体天然就适合液冷系统吗?
参考文献
- Open Compute Project. Rack Manifold Requirements and Qualification Guideline.
- Open Compute Project. Cold Plate Cooling Loop Requirements, Revision 2.
- Open Compute Project. Open Rack V3 Blind Mate Manifold Specification.
- Open Compute Project. Liquid Cooling Integration and Logistics White Paper.
- Ray, P., and Mac Donald, B. J. “Experimental study and finite element analysis of simple X- and T-branch tube hydroforming processes.” International Journal of Mechanical Sciences 47(10), 1498–1518 (2005).
- Open Compute Project. “Georg Fischer LiquidCore In-rack Manifold.”
- Bell, C., Corney, J., Zuelli, N., and Savings, D. “A state of the art review of hydroforming technology.” International Journal of Material Forming 13, 789–828 (2020).

