قذف الألومنيوم المستخدم في خافضات الحرارة؟

أعلم أنه من الصعب العثور على معلومات واضحة حول استخدام قواطع الألومنيوم لمبددات الحرارة. تحتاج إلى دليل يغطي سبب وكيفية ومكان استخدامها.

ستتعرف على سبب كون الألومنيوم مثاليًا، وكيفية تحسين الملامح من التبريد، ومن يستخدمها.

دعني أرشدك من المفاهيم الأساسية إلى الاستخدام الواقعي.

لماذا تُعد البثق المصنوعة من الألومنيوم مثالية لتطبيقات المشتت الحراري؟

أبدأ باختيار المواد وعملية البثق. يتميز الألومنيوم بخفة الوزن والتوصيل الحراري الجيد ومرونة التصميم.

تجمع قواطع الألومنيوم بين التكلفة والأداء الحراري وتخصيص الشكل لمبددات الحرارة.

تعمّق أكثر

يُستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في خافضات الحرارة لأنه يتمتع بتوصيل حراري عالٍ. تعطي السبائك الشائعة مثل 6063-T5 أو 6061-T6 150-205 واط/م-ك. وهذا يعني أن الحرارة تنتقل بسرعة من القاعدة إلى الزعانف.

تضيف عملية البثق فوائد التصميم. يمكننا إنشاء الزعانف وقواطع الأنابيب الحرارية والقنوات في مسار واحد. وهذا يقلل من تكلفة التصنيع ويحسن الأداء.

كما أن الألومنيوم خفيف. فالمبدد الحراري المصنوع من 6063 المبثوق يزن أقل من المصنوع من الفولاذ أو النحاس. يجعل تركيب الأنظمة أسهل ويقلل من تكلفة الشحن.

الأشكال المبثوقة قابلة للتكرار. تحصل على أجزاء متطابقة في كل مرة. وهذا أمر بالغ الأهمية للأداء الحراري للدفعات.

وأخيراً، يمكن إعادة تدوير قشور الألومنيوم. يمكن إعادة استخدام الأجزاء المنتهية الصلاحية بتكلفة منخفضة للطاقة. وهذا يدعم التصميم الأخضر.

فيما يلي ملخص:

إن بثق الألومنيوم يجعل خافضات الحرارة ميسورة التكلفة وفعالة وصديقة للبيئة.

ما هي التشكيلات الجانبية للبثق التي تزيد من أداء المشتت الحراري؟

أختار الملامح التي تزيد من مساحة السطح وتدفق الهواء. الأشكال الشائعة هي الزعانف المستقيمة، والزعانف المتوهجة، والزعانف ذات الزعانف الدبوسية، والنسب العالية.

تعمل الملامح ذات الزعانف الضيقة والطويلة والقنوات المفتوحة على زيادة تبديد الحرارة إلى أقصى حد.

تعمّق أكثر

الهدف من شكل المبدد الحراري هو الحصول على مساحة سطح أكبر وتدفق هواء جيد. وهذا يعني العديد من الزعانف والجدران الرقيقة والهياكل الطويلة والمساحة بين الزعانف.

الزعانف المستقيمة الزعانف أساسية. تحتوي على العديد من الزعانف المتوازية والقنوات المفتوحة. وهي سهلة البثق والتركيب.

تستخدم التشكيلات الجانبية ذات الزعانف الدبوسية أعمدة بدلاً من الصفائح. تعطي الدبابيس تدفق هواء في جميع الاتجاهات. وهي رائعة للتبريد المضطرب أو إعدادات الهواء القسري.

تتميز الملامح ذات النسبة الجانبية العالية بزعانف طويلة ورفيعة. فهي تعطي مساحة أكبر في عرض قاعدة أقل. الحد الأقصى هو ترهل الزعانف أو تكسر الزعانف أثناء التصنيع. يبلغ سمك الجدران النموذجية من 0.8 إلى 1.5 مم والزعانف حتى 30 مم.

تتميز المقاطع الجانبية ذات الزعانف المتوهجة بزعنفة علوية عريضة أو جانبية بزاوية. وهذا يضيف مساحة ويوجه الهواء لتحسين كفاءة التبريد.

تجمع البثق المقطعي الهجين بين القاعدة المسطحة والزعانف ذات المسامير والزعانف المستقيمة والفتحات لأنابيب الحرارة في شكل جانبي واحد. وهي توفر تبريدًا مدمجًا وعالي الأداء.

فيما يلي مخطط للملفات الشخصية الشائعة:

يستخدم تصميم الملف الشخصي أيضًا محاكاة CFD. أختبر سرعة الهواء والاضطراب وتوزيع درجة الحرارة. ثم أضبط تباعد الزعانف وسُمكها لموازنة تدفق الهواء والمساحة.

كما تسمح المقاطع الجانبية المبثوقة أيضًا بإضافة أقدام التثبيت أو رؤوس البراغي أو الفجوات للأنابيب الحرارية. وهذا يبسّط التجميع ويحسّن التلامس الحراري.

تؤدي هذه الملامح المحسّنة إلى أداء أفضل في إضاءة LED وتحويل الطاقة وأنظمة الحوسبة.

كيف يتم تحسين التوصيل الحراري في المشتتات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم؟

أركز على السبيكة، وبنية الحبيبات والسطح وإدارة الواجهة. يعزز كل عامل من هذه العوامل نقل الحرارة.

ينطوي التحسين على اختيار السبيكة المناسبة، والتحكم في البنية المجهرية، وتشطيب الأسطح، والتلامس الوثيق مع مصادر الحرارة.

تعمّق أكثر

أولاً، اختيار السبيكة مهم. 6063؟ T5 شائع في البثق. فهي تتمتع بموصلية جيدة وقابلية تشكيل وتكلفة جيدة. 6061?T6 لديه قوة أعلى قليلاً ولكن الموصلية أقل. بالنسبة للاحتياجات الحرارية العليا، يتم استخدام 1070 أو 1350 من الألومنيوم النقي؛ حيث تصل إلى 230؟ W?/ m-K تقريبًا ولكنها أكثر ليونة وأصعب في البثق.

بعد ذلك، تؤثر بنية الحبيبات على التدفق الحراري. نستخدم درجات حرارة بثق ومعدلات تبريد مناسبة. يمكن أن يؤدي التلدين إلى تحسين بنية الحبيبات وتحسين التوصيل الحراري قليلاً. نقوم بإدارة التبريد بعد البثق لتجنب الضغوط الداخلية التي تحجب الحرارة.

كما أن تشطيب السطح مهم أيضًا. تشكل الأنودة أكسيدًا له موصلية منخفضة. إذا كانت هناك حاجة إلى التلامس الحراري، نترك الزعانف الداخلية عارية أو نستخدم طبقات أكسيد رقيقة يمكن التحكم فيها. وبدلاً من ذلك، نستخدم أنودة سوداء للتبريد الإشعاعي، لأن اللون الأسود يبعث الحرارة بشكل جيد.

كما نضمن أيضًا تلامسًا محكمًا بين قاعدة المبدد الحراري ومكونات التلامس. نضيف التحكم في التسطيح (تسطيح القاعدة 0.05 مم). نحن نستخدم وسادات تغيير الطور أو مركب حراري بين MOSFET أو وحدة المعالجة المركزية والمبدد الحراري. هذا يملأ الفجوات ويحسن التوصيل.

بالنسبة للنماذج الأولية، أقوم باختبار المقاومة الحرارية Rth، مقاسة بوحدة K/W. انخفاض Rth يعني تبريدًا أفضل. أقوم بتركيب السخان على القاعدة وقياس ارتفاع درجة الحرارة عند الحمل الثابت في البيئة المحيطة. أضبط التصميم حتى يتوافق Rth مع المواصفات.

فيما يلي تفصيل ذلك:

من خلال تحسين كل جزء، أقوم بتحسين أداء المبدد الحراري لمطابقة الحمل الحراري. وتقلل هذه العملية من النقاط الساخنة وتزيد من موثوقية النظام.

ما هي الصناعات التي تستخدم خافضات الحرارة المبثوقة المصنوعة من الألومنيوم بشكل شائع؟

أرى خافضات حرارة في الإلكترونيات والإضاءة والطاقة والسيارات والاتصالات. لكل منها احتياجات فريدة، ولكن جميعها تستخدم البثق.

تشمل الصناعات الرئيسية إضاءة LED وإلكترونيات الطاقة والحوسبة والسيارات والاتصالات.

تعمّق أكثر

في إضاءة LED، توجد خافضات حرارة مقذوفة في كل مكان. تحتاج مصابيح LED عالية الطاقة إلى تبريد فعال للحفاظ على السطوع والعمر الافتراضي. وغالبًا ما نستخدم زعانف مستقيمة أو زعانف متوهجة للتكامل مع العلب العاكسة.

تعتمد إلكترونيات الطاقة، مثل العاكسات والمحولات، على خافضات حرارة مقذوفة لموزفيت وIGBTs. وتحتاج هذه إلى زعانف أو هياكل مسامير للهواء القسري أو الحمل الحراري الطبيعي. نقوم بدمج فتحات التركيب وفتحات التصريف لسهولة تركيب اللوحة وتدفق الهواء.

في مجال الحوسبة، تستخدم وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات ووحدات معالجة الرسومات ووحدات الخوادم خافضات حرارة مقذوفة مع أنابيب حرارية. يشتمل ملف تعريف مبدد الحرارة على قواطع وميزات أساسية لحمل أنابيب الحرارة والمراوح. يسمح البثق بطحن أجزاء متعددة في كتلة واحدة.

تستخدم أنظمة السيارات خافضات الحرارة المبثوقة في مصابيح LED الأمامية ووحدات الطاقة وأنظمة البطاريات والمحولات. يجب أن تتحمل الاهتزازات وصدمات درجات الحرارة. نحن نستخدم 6063 مع طلاء بأكسيد صلب لقوة التحمل.

تستخدم معدات الاتصالات، مثل أجهزة راديو 5G والمحطات القاعدية، خافضات حرارة مقذوفة لوحدات طاقة التردد اللاسلكي. وغالبًا ما تستخدم هذه الوحدات بثقًا بزعنفة دبوسية لتدفق الهواء متعدد الاتجاهات في الخزانات الخارجية.

وتشمل الاستخدامات الأخرى المحركات الصناعية ومعدات الليزر والأجهزة الطبية ومحطات شحن السيارات الكهربائية. يحافظ كل تطبيق على المبدد الحراري كجزء أساسي من التصميم الحراري.

فيما يلي الصناعات الرئيسية:

تتميز خافضات الحرارة المبثوقة بالكفاءة في الإنتاج والتكيف مع هذه المجالات. تعتمد خيارات التصميم على توافر تدفق الهواء والحمل الحراري وطرق التجميع.

الخاتمة

لقد غطينا سبب كون الألومنيوم مثاليًا، وكيف تعزز الملامح التبريد، وكيف نحسن التوصيل الحراري، ومن يستخدم خافضات الحرارة المبثوقة. يمنحك هذا نظرة كاملة عن البثق في التصميم الحراري.

إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في تصميم مبدد الحرارة أو اختيار الملف الشخصي أو الإنتاج، يمكنني مساعدتك في كل خطوة على الطريق.