Изисквания за проводимост на алуминиеви екструдирани профили?

Електрическите и термичните характеристики често не отговарят на изискванията в реалните проекти. Много екипи избират алуминиеви профили, без да проверяват проводимостта. Това води до натрупване на топлина, загуба на сигнал или риск за безопасността. Тези проблеми са скъпи и трудни за отстраняване впоследствие.

Изискванията за проводимост на алуминиевите екструзии зависят от електрическото използване, термичното натоварване, избора на сплав и обработката на повърхността. С правилни стандарти и контрол на сплавите, алуминиевите екструзии могат да отговорят както на електрическите, така и на термичните нужди в изискващите системи.

Много купувачи първо се фокусират върху формата и цената. Проводимостта често се проверява твърде късно. Тази статия обяснява как работи проводимостта при екструдирането на алуминий. Тя също така обяснява как стандартите, сплавите и покритията влияят върху производителността в реални проекти.

Какви стандарти за проводимост се прилагат за електрически приложения?

Електрическите системи се повреждат, когато проводимостта е твърде ниска. Това може да доведе до спад на напрежението, прегряване и дори риск от пожар. Много купувачи смятат, че алуминият винаги работи по един и същи начин. Това не е вярно.

Електрическата проводимост за алуминиеви екструзии обикновено се посочва като процент от IACS, а повечето електрически проекти изискват стойности между 55% и 62% IACS в зависимост от сплавта и температурата.

Защо съществуват електрически стандарти

Стандартите за електропроводимост помагат на инженерите да сравняват материалите. Те дават ясна стойност, вместо приблизителна оценка. За алуминия най-често използваната референция е IACS. Тази скала сравнява материалите с чиста отгрята мед.

Повечето алуминиеви сплави, използвани за екструдиране, не са чист алуминий. Легиращите елементи подобряват якостта. В същото време те намаляват проводимостта. Поради това стандартите са по-важни от маркетинговите термини.

Общи еталони за проводимост

По-долу е представена проста таблица, използвана от много купувачи и инженери.

Тази таблица показва защо изборът на сплав е важен. Силен профил може да се провали в електрическа роля. Профил с висока проводимост може да се провали под натоварване.

Често цитирани стандарти

Електрическите проекти често следват национални или индустриални правила. Тези правила не винаги посочват конкретна сплав. Те определят минимална проводимост или производителност.

Примери за това са:

• Минимална проводимост за заземителни системи
• Граници на съпротивление за релси за разпределение на електроенергия
• Ограничения за повишаване на температурата при текущо натоварване

На практика купувачите трябва да изискват данни от тестове за проводимост. Само сертификатът от фабриката може да не е достатъчен. Тестовете за проводимост след екструдиране дават по-голяма увереност.

Практически съвети от производството

В реалните фабрики проводимостта варира в зависимост от контрола на процеса. Температурата на екструдиране, скоростта на охлаждане и стареенето са от значение. Два профила с една и съща сплав могат да покажат различна проводимост.

Поради тази причина сериозните електротехнически проекти трябва:

• Определяне на минималната стойност на IACS в чертежите
• Искане на доклади за тестове на ниво партида
• Избягвайте смесването на доставчици за една система

Този подход намалява риска и подобрява дългосрочната стабилност на системата.

Как се определя топлинната проводимост за охлаждащите компоненти?

Неизправност в охлаждането води до изключване на системата. Много алуминиеви части се използват като радиатори. Въпреки това, купувачите често бъркат топлинната проводимост с електрическата проводимост.

Топлинната проводимост се измерва във ватове на метър Келвин, а алуминиевите екструзии, използвани за охлаждане, обикновено варират от 150 до 220 W на метър Келвин, в зависимост от сплавта и температурата.

Разбиране на стойностите на топлинната проводимост

Топлинната проводимост измерва колко бързо се предава топлината през даден материал. По-високите стойности означават по-добро пренасяне на топлината. Алуминият е популярен, защото предлага баланс между тегло, цена и топлинен поток.

Чистият алуминий има много висока топлопроводимост. Но е мек. Структурните сплави жертват част от топлинните си характеристики в полза на якостта.

Типични стойности, използвани в проектирането

Таблицата по-долу показва често използвани референтни стойности от инженерите-термотехници.

Тези цифри са средни стойности. Действителните резултати зависят от процеса и състоянието на повърхността.

Дизайнерски фактори, които надхвърлят материала

Само топлинната проводимост не определя охлаждащата способност. Формата и повърхността често са по-важни.

Ключовите фактори включват:

• Височина и разстояние между перките
• Посока на въздушния поток
• Контактно съпротивление на съединенията

Екструзия с по-ниска проводимост може да надмине такава с по-висока проводимост, ако геометрията е оптимизирана.

Често срещани грешки на купувачите

Много купувачи изискват само името на сплавта. Те предполагат, че това гарантира термични резултати. Това е рисковано. Ефективността на радиатора зависи от цялостния дизайн на системата.

В реални проекти добрите практики включват:

• Заявка за поддръжка на термична симулация
• Тестване на прототипи под натоварване
• Избягване на прекомерно анодиране, когато не е необходимо

Това намалява циклите на препроектиране и подобрява живота на продукта.

Могат ли повърхностните покрития да повлияят на проводимостта?

Повърхностната обработка подобрява външния вид и устойчивостта на корозия. В същото време тя може да намали проводимостта. Този компромис често се пренебрегва.

Повърхностните покрития като анодиране и прахово покритие намаляват както електрическата, така и топлинната проводимост, като добавят резистивен слой върху алуминиевите екструзии.

Как покритията влияят върху електрическия поток

Анодирането създава оксиден слой. Този слой е твърд и защитен. Той е и електрически изолатор. Дори тънките анодни филми блокират протичането на ток.

Праховото покритие добавя по-дебел полимерен слой. Това напълно изолира повърхността. Електрическият контакт трябва да бъде проектиран около него.

Термично въздействие на покритията

Покритията забавят преноса на топлина по повърхността. Това не променя общата топлинна проводимост. Но влияе върху отделянето на топлина във въздуха.

Тънкото прозрачно анодиране има ограничено въздействие. Дебелото декоративно анодиране или боя намалява ефективността на охлаждането.

Сравнение на обичайните покрития

Тази таблица помага на купувачите да изберат подходящото покритие за функционалност.

Дизайнерски решения, използвани в практиката

Инженерите често маскират контактните зони. Това позволява заземяване или пренос на топлина, където е необходимо. Друг метод е обработката след нанасяне на покритието.

Добрата комуникация между купувача и производителя е от решаващо значение. Повърхностната обработка трябва да се определя от функционалните зони, а не само от цвета или дебелината.

Кои сплави отговарят на високите изисквания за проводимост?

Изборът на неправилната сплав води до загуба на производителност. Много от силните сплави са лоши проводници. Високата проводимост изисква ясни приоритети.

Алуминиевите екструзии с висока проводимост обикновено използват сплави 1xxx или 6xxx с контролиран състав и температура, за да се постигне баланс между якост и проводимост.

Семейства сплави и проводимост

Чистият алуминий е най-добрият проводник. Той обаче не е достатъчно здрав. Легиращите елементи намаляват свободните електрони. Това понижава проводимостта.

Най-често срещаният компромис е серията 6xxx. Тя предлага добра якост, устойчивост на корозия и приемлива проводимост.

Често използвани сплави

По-долу е дадено практическо сравнение.

Тази таблица показва защо нито една сплав не е идеална за всички задачи.

Контрол на температурата и процеса

Температурата влияе на проводимостта. Прекомерното стареене намалява якостта, но подобрява проводимостта. Недостатъчното стареене има обратния ефект.

Екструдерите регулират времето за стареене, за да постигнат целите. Купувачите трябва да посочат изискванията си за проводимост в ранна фаза. Късните промени са скъпи.

Реален опит в проекти

В един проект купувачът избра силна сплав. По-късно тестовете показаха прекомерно нагряване. Поправката наложи промяна на сплавта и актуализиране на инструментите. Това забави пускането на продукта на пазара.

Ясните цели за проводимост на етапа на запитването за оферта избягват този риск. Това също помага на доставчиците да изберат подходящия процес.

Заключение

Проводимостта на алуминиевите екструдирани профили зависи от стандартите, сплавта, температурата и повърхностната обработка. Електрическите и термичните изисквания трябва да бъдат определени предварително. Ясните спецификации и тестове помагат да се избегнат повреди и препроектиране.