人工智能训练的复杂化与模型规模的扩大,使得AI服务器的计算单元(如GPU)热功耗持续攀升。传统风冷已逼近其散热极限,而液冷技术凭借其极高的导热效率,正逐渐成为数据中心的主流冷却方案。在液冷系统中,快接头是实现快速连接与断开的核心部件,其内部结构的完整性至关重要。内部存在的铸造孔隙、装配间隙、密封圈定位不当或微观裂纹等缺陷,在长期高压、冷热循环的工况下,极易发展为泄漏点,导致冷却液泄漏,引发服务器短路、算力中断乃至硬件永久性损坏,造成巨大的经济损失。
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广东三本测量获悉:本快接头内部结构复杂,多为多层金属与聚合物材料嵌套构成,传统的检测方法(如目视检查、压力测试)无法透视其内部,难以定位和量化隐藏在内部的缺陷。因此,迫切需要一种能够“透视”部件内部、且不破坏样品本身的无损检测技术。工业计算机断层扫描(工业CT)技术为解决这一难题提供了完美的解决方案。
1.工业CT检测方法论
工业CT技术的工作原理类似于医学CT,但具有更高的分辨率和辐射能量。它通过产生X射线穿透待测工件,由探测器接收衰减后的射线信号,通过工件360°旋转,采集数以千计的二维投影图像,最后运用重建算法计算出工件内部结构的三维立体模型。
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1.1 检测流程
本研究采用的检测流程如下:
样品准备: 选取待测的AI服务器液冷快接头,无需破坏或切割。
扫描参数优化: 根据快接头的材料密度(如铜合金、不锈钢、PPS塑料)和关键关注区域的尺寸(微米级孔隙),精确设置X射线电压、电流、曝光时间以及扫描分辨率。为确保捕捉到微观缺陷,空间分辨率需设定在微米级别。
数据采集: 将样品置于旋转台上,进行360°数据采集,获取完整的二维投影序列。
三维重建: 利用专业重建软件,将二维投影数据重构成反映样品内部衰减系数的三维体数据(Volume Data)。
缺陷分析与可视化: 对三维体数据进行处理与分析,实现缺陷的定位、识别与量化。
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1.2 缺陷识别与量化分析
通过对重建后的三维模型进行分析,可以清晰地识别出多种内部缺陷:
孔隙与缩松: 在铸造或注塑成型过程中产生的内部空腔。在CT三维模型中,它们表现为与母材材料密度显著不同的孤立或连通区域(见图1)。软件可自动计算每个孔隙的体积、位置、球形度,并统计总体积占比。
裂纹: 线性、尖锐的缺陷,具有极高的风险性。CT技术能够通过不同切面的切片视图,清晰地展示裂纹的走向与深度。
装配缺陷: 如密封圈扭曲、错位,内部弹簧安装不到位,各组件间的配合间隙异常等。通过与合格品的数字模型进行对比(CAD对比),可以快速定位装配偏差。
快接头内部结构的CT三维模型(左)及截面视图(右),图中高亮部分标示了内部孔隙的分布。
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2. 检测结果与价值
应用工业CT对AI服务器液冷快接头进行检测,能够获得以下几方面的关键结果与价值:
缺陷的可视化与精准定位: 生成真实的三维模型,使设计人员和质量工程师能够直观地“看到”隐藏在部件内部的任何缺陷,精确到微米级别,这是破坏性剖切无法做到的。
全面的质量评估与过程控制: 通过对一批次样品进行CT扫描和统计分析,可以追溯制造工艺(如铸造、注塑)的稳定性,识别出工艺参数的波动,从而反馈至生产端进行优化,从源头减少缺陷的产生。
失效分析的根本原因确定: 当发生泄漏等故障时,对失效件进行CT扫描,可以迅速定位失效起始点(如源于某个大型孔隙或裂纹),为失效分析提供无可辩驳的证据。
为设计与优化提供数据支撑: CT数据可以转化为有限元分析(FEA)模型,用于模拟在流体压力、热应力作用下,缺陷区域的应力集中情况,评估其长期可靠性,指导新一代快接头的结构优化设计。
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3. 工业CT技术作为一种强大的无损检测与三维表征工具,在保障AI算力基础设施关键部件的可靠性方面展现出巨大潜力。本研究论证了其在AI服务器液冷快接头内部缺陷检测中的有效性与先进性。
该方法不仅限于缺陷检测,其生成的精确三维数字模型,为后续的逆向工程、虚拟装配、公差分析以及数字化质量档案的建立提供了核心数据基础。随着AI计算向更高功率密度发展,对液冷系统可靠性的要求将愈发严苛。工业CT以其无损、精确、全面的技术特点,必将成为高可靠AI服务器研发与制造体系中不可或缺的一环,为人工智能产业的稳健发展提供坚实的硬件质量保障。
广东三本精密测量工业质量解决方案商是蔡司中国官方授权商,业务涵盖:三坐标测量仪、工业CT无损检测设备,影像测量仪、三维扫描仪、X-RAY检测设备,扫描电镜,工业显微镜等。承接代检测和租赁服务,20余年的行业经验,服务企业超过1万家,拥有技术服务中心,提供一体化、落地化的服务!
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