لماذا يحظى مبدد حرارة الألومنيوم المبثوق بشعبية كبيرة؟

سواءً كنت تقوم بتبريد وحدات المعالجة المركزية أو إلكترونيات الطاقة أو وحدات LED، فإن خافضات الحرارة ضرورية لمنع ارتفاع درجة الحرارة. إن خافضات الحرارة المصنوعة من الألومنيوم المبثوق هي الخيار الأكثر شيوعًا، وتستخدم في الأجهزة من أجهزة الكمبيوتر إلى محركات الأقراص الصناعية.

تعتبر خافضات الحرارة المصنوعة من الألومنيوم المبثوق شائعة لأن البثق يوفر إنتاجًا فعالاً من حيث التكلفة والأداء الحراري والتصميم المرن.

سأشرح لماذا تعمل هذه العملية بشكل جيد - كيف توجه الموصلية الحرارية الشكل، وما هي الأشكال الهندسية المخصصة الممكنة، وأين يتم استخدامها أكثر من غيرها.

ما الذي يجعل البثق مثاليًا للمبددات الحرارية؟

البثق هو المفتاح لإنتاج مقاطع جانبية اقتصادية وفعالة لمبدد الحرارة بكميات كبيرة.

يمكن أن ينتج قذف الألومنيوم مقاطع عرضية معقدة، وتباعد الزعانف القريب، وأدوات منخفضة التكلفة، وكلها أمور ضرورية لتطبيقات المبددات الحرارية.

المزايا الرئيسية للبثق

عندما قمت بتصميم مصفوفة تبريد لجهاز توجيه صناعي، سمح البثق بآلاف الزعانف في شكل جانبي رفيع - وهو أمر مستحيل مع التصنيع الآلي أو الصب بهذه التكلفة.

كيف تؤثر الموصلية الحرارية على التصميم؟

توضح الموصلية الحرارية للمادة مدى جودة توزيعها للحرارة، وهو أمر حاسم في كفاءة المبدد الحراري.

إن الموصلية الحرارية العالية للألومنيوم (~205 واط/م-ك) تجعله متوازنًا جيدًا بين الأداء والوزن وقابلية التصنيع.

مقارنة المواد

يقوم النحاس بتوصيل الحرارة بشكل أفضل مرتين تقريبًا ولكن تكلفته أعلى وهو أثقل وزنًا. أما الألومنيوم فيتميز بالبساطة والتوصيل الجيد والقدرة على البثق.

التأثير على التصميم

• عدد الزعانف وتباعدها: تزيد الزعانف الأقرب من مساحة السطح. ولكن يجب أن توازن المسافات بين تدفق الهواء والمقاومة الحرارية.
• سُمك القاعدة: قواعد أكثر سماكة تقلل من المقاومة الحرارية ولكنها تزيد من الوزن.
• ارتفاع الزعنفة: تعمل الزعانف الأطول على تحسين نقل الحرارة، ولكنها قد تتأرجح أو تنحني.
• التوجيه: تدعم الزعانف العمودية الحمل الحراري الطبيعي؛ وقد تحتاج الزعانف الأفقية إلى تبريد نشط.

في عملي على صفائف مصابيح LED، تتيح خافضات الحرارة المبثوقة ذات الزعانف الرأسية الكثيفة تشغيل مصابيح LED بدرجة حرارة أبرد 30 درجة مئوية تحت الطاقة نفسها.

ما هي الأشكال المخصصة الممكنة؟

لا يتيح لك البثق تشكيل الزعانف المستطيلة فحسب، بل يتيح لك تشكيل زعانف مستطيلة - فهو يتيح لك تنويعات لا نهاية لها تقريبًا في المقطع العرضي.

يمكن بثق أي مقطع عرضي ثنائي الأبعاد تقريبًا مع تعقيد معقول: الزعانف المنقسمة، والأقواس على شكل حرف L، وأنابيب الحرارة، والمشابك، والقنوات المتعددة، ونقاط التركيب.

أمثلة على الأشكال

1. مصفوفات الزعانف المستقيمة - زعانف متوازية كلاسيكية
2. زعانف الدبوس - دبابيس مقذوفة أو أعمدة دائرية
3. ملامح المشط أو السلالم - للبصمة المحددة أو تدفق الهواء
4. حواف تركيب مدمجة - ثقوب مسامير وفتحات براغي مدمجة
5. قنوات الأنابيب الحرارية المنقسمة - دمج أسطح الأنابيب مباشرة
6. الملامح الهجينة - دمج الزعانف مع أجزاء الهيكل أو ميزات الدعامة

إن إضافة الرؤوس الصغيرة والقنوات وميزات التثبيت في قطعة واحدة مبثوقة تغني عن التصنيع الآلي والتجميع الثانوي.

في إحدى الحالات، قمت بإضافة ألسنة تثبيت مدمجة إلى خافضات الحرارة لوحدات الطاقة، مما وفر تكلفة 15% ووقت التجميع مقارنة بإضافة الأقواس لاحقًا.

ما هي الصناعات التي تستخدمها أكثر من غيرها؟

تنتشر خافضات الحرارة المصنوعة من الألومنيوم المبثوق في كل مكان - من أجهزة الكمبيوتر إلى الألواح الشمسية.

تُستخدم بكثرة في الإلكترونيات وإضاءة LED وتحويل الطاقة والسيارات والاتصالات والآلات الصناعية.

التطبيقات الصناعية النموذجية

في مجال إلكترونيات الطاقة الشمسية، قمنا بتصميم شكل مبدد حراري للالتفاف حول الهيكل - يجمع بين مبدد حراري ومبيت في جزء واحد مقذوف. وقد قلل ذلك من وقت التجميع وحسّن أداء التبريد.

?? تعمق أكثر: كيف يؤثر الشكل على التبريد؟

1. زعانف لكل بوصة (FPI)

   • واجهة معالجة حرارية أعلى = مساحة سطح أكبر = تبديد أفضل للحرارة
   • لكن كثرة الزعانف تحد من تدفق الهواء ويمكن أن تتسبب في تراكم النقاط الساخنة

2. سُمك الزعنفة

   • زعانف أكثر سمكاً تنشر الحرارة بشكل أفضل ولكن وزنها أكبر

3. نسبة القاعدة إلى الزعنفة

   • توازن مثالي يحافظ على انتشار الحرارة الأساسية مع توفير مساحة سطح كافية

4. اتجاه تدفق الهواء

   • يؤثر الحمل الحراري الطبيعي مقابل الهواء القسري (المراوح) على تباعد الزعانف وارتفاعها

5. قنوات التباعد وتدفق الهواء

   • يمكن أن تشتمل الملامح على قنوات داخلية أو تخطيطات ممشطة لتوجيه الهواء

باستخدام تحليل CFD، قمت بتحسين المظهر الجانبي المبثوق بحيث تبقى زعانف LED المبردة بالمروحة في حدود 3 درجات مئوية من درجة الحرارة الأساسية عند طاقة 100 واط.

اختبر نفسك

الخاتمة

• البثق مثالي للمبددات الحرارية: فهي توفر التعقيد ومساحة السطح وفعالية التكلفة.
• الموصلية الحرارية للألومنيوم يحقق التوازن المثالي بين الأداء والتطبيق العملي.
• ملفات تعريف مخصصة حل المشاكل الهندسية الحقيقية وتقليل عدد الأجزاء.
• الصناعات من الإلكترونيات إلى الطاقة الاعتماد على خافضات الحرارة المصنوعة من الألومنيوم المبثوق يومياً.

إذا كنت تريد المساعدة في تحسين تصميم الملف الشخصي، أو اختيار السبائك، أو التحقق من الأداء الحراري، فأخبرني بذلك!