Какво представляват радиаторите и как се изработват?

Знам, че е предизвикателство да се разберат радиаторите и тяхното производство. Искате ясно ръководство стъпка по стъпка.

Топлоотделящият радиатор е устройство, което отвежда топлината от електрониката и я предава на въздуха. Те се изработват чрез екструдиране, CNC обработка, леене под налягане или залепване на ребра към основа.

Нека ви покажа какво правят, как се изработват и как да ги изберете.

Какви са основните функции на радиатора?

Започвам с това защо радиаторите са важни: контролират температурата, защитават компонентите и поддържат производителността.

Топлоотделящите елементи абсорбират топлината от електрониката и я отделят във въздуха, като поддържат компонентите хладни и надеждни.

Потопете се по-дълбоко

Електрониката генерира топлина по време на работа. Ако не бъде отстранена, тази топлина може да причини повреда или да намали продължителността на живота. Топлоотделящите елементи са топлопроводи, които отвеждат топлината далеч от чувствителните части.

Основните функции включват:

1. Абсорбиране на топлина
   Основната плоча се допира до устройството и абсорбира топлина.
2. Разпространение на топлина
   Материалът пренася топлината през основата към ребрата.
3. Освобождаване на топлина
   Плавниците увеличават площта на повърхността, за да може въздухът да разсейва топлината.
4. Подобряване на конвекцията
   Въздушният поток над ребрата (естествен или принудителен) отвежда топлината.

Ефективният дизайн на радиатора балансира топлинните характеристики и размера.

В много приложения се добавят вентилатори, топлинни тръби или термични интерфейсни подложки. В светодиодните лампи, процесорите, захранващите устройства и автомобилните модули радиаторите са от решаващо значение за охлаждането и надеждността.

Кои материали се използват за производството на радиатори?

Сравнявам материали като алуминий и мед и обяснявам защо често се избират сплави.

Повечето радиатори използват алуминий или мед, избрани с оглед на топлопроводимостта, теглото и цената.

Потопете се по-дълбоко

• Алуминиеви сплави (6063-T5, 6061-T6)
  Проводимост: 150-205W/m-K. Лесен за екструдиране, лек, рентабилен. Обикновено се използва за общи нужди за охлаждане.

• Мед (C11000, C12200)
  Проводимост: ~400W/m-K. Отлично охлаждане, по-тежък и по-скъп. Използва се, когато производителността е от решаващо значение.

• Алуминиево-медни хибриди
  Комбинирайте медна основа с алуминиеви ребра, за да балансирате разходите и производителността.

• Други метали (стомана, магнезий)
  Рядко се използват поради по-ниска проводимост или висока цена.

Изборът на материал влияе върху метода на производство, теглото, цената и топлинното поведение. Алуминият е най-популярен заради балансираните си характеристики.

По какви производствени методи се произвеждат радиатори?

Очертавам екструдиране, CNC обработка, леене под налягане, щамповане, изрязване, свързани ребра и топлинни тръби.

Методите включват екструдиране, механична обработка, щамповане, изрязване, леене под налягане и лепене на ребра.

Потопете се по-дълбоко

1. Екструдиране

Алуминиевите заготовки се нагряват и се прекарват през матрица, за да се образуват ребра. По този начин се получават постоянни напречни сечения. Подходящо за прости и дълги радиатори.

2. CNC обработка

Радиаторите са изработени от масивни заготовки. Предлагат се нестандартни форми, изрези и детайли на ребрата. Прецизност, но по-скъпо на част.

3. Леене под налягане

Разтопеният метал се впръсква в калъпи, за да се оформят сложни форми. Подходящ за големи обеми и сложни форми. Повърхностното покритие може да се нуждае от подобрение.

4. Щамповане и формоване

Тънките метални листове се щамповат, щамповат се и се оформят в стекове от ребра. Ниска цена за прости нископрофилни мивки.

5. Скивинг

Плавниците се изрязват директно от твърд блок и се огъват нагоре. Предлагат се фини ребра и висока производителност, но износването на инструментите е голямо.

6. Свързани или запоени ребра

Отделните ребра са залепени към основната плоча. Индивидуално разстояние между перките за плътно прилепване на радиатора. Трудоемко и подходящо за прототипи.

7. Интегриране на топлинни тръби

Металните тръби отвеждат топлината към отдалечените перки. Използват се в процесори или охладители за лаптопи. Обикновено се комбинират с други методи.

Ето една таблица:

Комбинацията от материали и методи определя цената, производителността и външния вид.

Как да изберете правилния дизайн на радиатора?

Напътствам ви при избора на геометрия, материал, въздушен поток и баланс на разходите.

Изберете радиатор въз основа на топлинното натоварване на устройството, въздушния поток, геометрията, материала и цената.

Потопете се по-дълбоко

1. Определяне на термичните изисквания
   Идентифицирайте мощността (W), максималната температура на устройството и температурата на околната среда. Използвайте топлинното съпротивление (Rth = ΔT / мощност), за да оразмерите ребрата.

2. Изберете материал
   Алуминий за леко/достатъчно охлаждане; мед или хибриди за по-високи топлинни нужди.

3. Изберете геометрия на перката
   Естествена конвекция: по-малко широки ребра. Принудителен въздушен поток: високи, плътни ребра. Скъсените или щифтови ребра са подходящи за компактни конструкции.

4. Изберете метод на производство
   Екструзия за прави ребра, CNC за нестандартни форми, леене под налягане за обем.

5. Обмислете посоката на въздушния поток
   Подравнете ребрата с пътя на въздушния поток. Вертикални ребра за вертикален въздушен поток, щифтови ребра за многопосочен поток.

6. Тегло и монтаж
   Баланс между теглото и силата. CNC или хибридните конструкции могат да имат лека, но твърда структура.

7. Създаване на прототип и изпитване
   Моделите CFD или прототипите потвърждават ефективността. Използвайте термични камери за изпитване в реални условия.

8. Разходи и обем
   Голям обем = леене под налягане или екструдиране. Малки обеми или по поръчка = CNC или залепени ребра.

Ето едно обобщение:

Изберете дизайн, който да отговаря на топлинните нужди, да отговаря на размера и въздушния поток и да е в рамките на бюджета. Тестването гарантира, че той работи по предназначение.

Заключение

Топлоотделящите радиатори са ключови за охлаждането на електрониката, като предават топлина чрез ребра и въздушен поток. Изработени са от алуминий или мед чрез методи като екструдиране, CNC или изрязване и се предлагат в различни форми. Правилният дизайн зависи от натоварването на мощността, въздушния поток, материала, размера и цената. Внимателното изчисляване и изпитване водят до надеждни топлинни решения.

Ако имате нужда от помощ при определянето на термичните спецификации, избора на материали или оценката на производствените методи, мога да ви напътствам от концепцията до производството.