如何製造機架式歧管？ | 液冷歧管

隨著資料中心在人工智慧 (AI)、雲端運算和高效能運算 (HPC) 領域的不斷擴展，液冷技術已成為應對日益增長的熱負荷的終極解決方案。雖然液冷板和冷卻液分配單元 (CDU) 往往是業界關注的焦點，但機架歧管同樣至關重要。它有助於實現穩定的冷卻液分配，支援伺服器熱插拔連接，並支援高密度機架架構，從而確保整個設施的無縫且高效運作。

什麼是機架歧管？

機架式冷卻液分配器是一種精密設計的流體分配組件，專為散熱管理而設計。它通過優化的液壓迴路，利用液體作為冷卻介質，有效地將冷卻液分配到每個需要冷卻的伺服器或設備。其精密的內部通道設計確保冷卻液能夠均勻且快速地分佈到每個散熱單元，有效帶走熱量，從而維持系統穩定、低運作溫度。

圖片來源： Flex的

優點

• 卓越的散熱性能：透過利用液體介質進行熱傳導，該系統實現了比空氣冷卻方案更高的傳熱係數。
• 卓越的穩定性：每台設備均在 ISO 級潔淨室中製造和組裝，並經過 100% 氦氣洩漏測試，以主動防止液體洩漏。
• 高可擴展性：可配置為單組或雙組歧管。單組單元支援 10–30 kW、端口少於 12 個的機架；雙組單元專為 50–120 kW、端口超過 16 個的高密度機架而設計。
• 簡化部署和維護：具有整合自動排氣功能，可實現無氣運行，並支援線上維護。

為什麼流形很重要

機架歧管可將冷卻液精確輸送到所需位置，確保高密度機架以最高效率運作。它保證每個設備流量和散熱性能的一致性，並透過並行流路降低壓降。

快速斷開 (QD) 接頭的整合是模組化機架設計和持續正常運作的關鍵。這些接頭採用公母設計，兩者均配備流體切斷功能。接合時，流體迴路建立，為冷板供液；斷開時，流體立即切斷，不會發生洩漏，從而允許在不關閉整個系統的情況下添加、移除或升級伺服器。這種與泵式系統（例如，冷配電單元）的協同作用，在保持可靠流體動力學的同時，優化了空間利用率和維護便利性。

機架歧管的材質選擇

機架式歧管的設計使用壽命為10至25年，因此需要使用能夠在持續應力下保持物理和化學穩定性的材料。材料的選擇決定了冷卻迴路的結構完整性和電化學平衡。

金屬材料

• 304/304L/316L不鏽鋼：歧管的全球標竿。 304L不銹鋼的碳含量較低，可防止焊接過程中碳化物析出，消除晶間腐蝕。 316L不銹鋼 含有鉬，在高濕度環境或冷卻液品質波動的情況下，具有優異的抗點蝕性能。

• 6061鋁合金：因其輕質和高導熱性而備受青睞。然而，在含有銅或金的電路中，它極易發生電偶腐蝕。鋁製歧管需要進行內部陽極氧化處理，並在冷卻液中添加高濃度緩蝕劑。

高分子材料

在低電壓環境或對金屬離子敏感的環境中，通常會採用聚偏二氟乙烯（PVDF）。 PVDF 化學性質穩定，其超光滑的內壁能夠抑制細菌生物膜的生長。此外，它還符合資料中心防火等級標準，例如 UL 94 V-0。

工程應用

在以下三種主要應用場景中，歧管是資料中心液冷解決方案的核心組件：

• 高密度運算群集：專為大規模人工智慧中心設計，可將 CDU 輸出分配到冷板，流量精度為 ± 2%。這種精度可防止 GPU 和 CPU 局部過熱，從而支援 100 kW 以上機櫃的穩定輸出。
• 邊緣資料中心解決方案：需要輕巧、小型化的歧管設計，在有限的空間內提供高精度流量和穩定的壓力調節。
• 專用設施：對於軍事或研究環境，歧管必須滿足額外的抗干擾和環境腐蝕要求，通常使用專用冷卻介質。

機架歧管製造

高科技歧管的製造依賴高精度方法，以最大限度地減少流體阻力並確保零洩漏完整性。

數控加工

這是業界公認的精密標準。加工公差控制在 0.05 毫米以內，拋光錶面粗糙度要求為 Ra 0.8 微米，高精度需求可達 Ra 0.6 微米。光滑的表面對於壓力穩定性至關重要。

選角

適用於複雜的多腔歧管結構。鑄造精度可達±0.1mm。鑄件必須無砂孔或氣孔，以免影響密封性能。 退火 消除內部應力、增強結構穩定性是必須的。

真空釬焊

在無助焊劑真空環境下進行，以防止氧化和污染。可形成高強度、氣密性良好的接頭，適用於複雜的流路和高壓環境。真空釬焊的公差控制在0.1毫米以內。

機架歧管的表面處理

對於鋁製歧管，陽極氧化可以形成一層緻密的氧化膜（厚度為 5-20 μm），硬度為 300-500 HV，從而保護基材免受腐蝕。

對於不鏽鋼而言，鈍化是一種化學反應，會在表面形成一層鈍化層（0.1–0.3 μm）。這層鈍化層能使材料對氯離子腐蝕的抵抗力提高三倍，使其成為乙二醇或去離子水介質的理想選擇。

電解拋光透過電化學溶解去除微觀表面凸起。與標準鈍化相比，這可以將耐腐蝕性提高30倍以上，同時顯著降低表面粗糙度。

品質保證和檢驗

為防止現場故障，必須進行嚴格的測試（100% 檢查）：

• 壓力與安全：額定工作壓力大於 100 psi（約 6.9 巴）。必須通過 3 倍額定壓力的靜態強度測試。
• 氦氣洩漏檢測（ASTM E499）：成品需進行100%氦氣真空測試。氦氣分子尺寸小，能夠偵測出微裂紋，從而確保產品在整個使用壽命週期內絕對密封。
• 清潔度控制：由於冷板微通道只有幾百微米寬，歧管必須經過認證，不含銲渣、金屬屑或密封磨損顆粒，以防止致命的系統堵塞。

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