Ekstruderet aluminium brugt i kølelegemer?

Jeg ved, at det er svært at finde klar information om brug af aluminiumsprofiler til køleplader. Du har brug for en guide, der dækker hvorfor, hvordan og hvor de bruges.

Du vil lære, hvorfor aluminium er ideelt, hvordan profiler forbedrer kølingen, og hvem der bruger dem.

Lad mig guide dig fra grundlæggende koncepter til brug i den virkelige verden.

Hvorfor er aluminiumsprofiler ideelle til kølelegemer?

Jeg starter med materialevalg og ekstruderingsproces. Aluminium giver lav vægt, god varmeledningsevne og designfleksibilitet.

Ekstruderet aluminium kombinerer pris, termisk ydeevne og formtilpasning til kølelegemer.

Dyk dybere

Aluminium bruges i vid udstrækning i kølelegemer, fordi det har en høj varmeledningsevne. Almindelige legeringer som 6063-T5 eller 6061-T6 giver 150-205?W/m-K. Det betyder, at varmen bevæger sig hurtigt fra basen til lamellerne.

Ekstruderingsprocessen giver designfordele. Vi kan lave finner, udskæringer til varmerør og kanaler i en enkelt arbejdsgang. Det reducerer bearbejdningsomkostningerne og forbedrer ydeevnen.

Aluminium er også let. En kølelegeme af ekstruderet 6063 vejer mindre end en, der er lavet af stål eller kobber. Det gør systemerne lettere at montere og sænker forsendelsesomkostningerne.

Ekstruderede former kan gentages. Du får identiske dele hver gang. Det er afgørende for batchens termiske ydeevne.

Endelig er aluminiumsprofiler genanvendelige. Udtjente dele kan genbruges med lave energiomkostninger. Det understøtter grønt design.

Her er et sammendrag:

Ekstrudering af aluminium gør kølelegemer overkommelige, effektive og miljøvenlige.

Hvilke ekstruderingsprofiler maksimerer kølelegemets ydeevne?

Jeg vælger profiler, der øger overfladearealet og luftstrømmen. Almindelige former er lige finner, udvidede finner, pin-finner og høje aspektforhold.

Profiler med smalle, høje finner og åbne kanaler maksimerer varmeafledningen.

Dyk dybere

Målet med en kølelegemeprofil er at få mere overfladeareal og god luftgennemstrømning. Det betyder mange finner, tynde vægge, høje strukturer og plads mellem finnerne.

Profiler med lige finner er grundlæggende. De har mange parallelle finner og åbne kanaler. De er nemme at ekstrudere og montere.

Pin-fin-profiler bruger søjler i stedet for plader. Pins giver luftstrøm i alle retninger. De er gode til turbulent køling eller opsætninger med tvungen luft.

Profiler med højt aspektforhold har høje, tynde finner. De giver mere areal på mindre basisbredde. Begrænsningen er, at finnerne hænger eller går i stykker under fremstillingen. Typiske vægge er 0,8-1,5 mm tykke, og finnerne er op til 30 mm høje.

Flared fin profiler har en bredere fin top eller vinklet side. Det øger arealet og styrer luften for bedre køleeffektivitet.

Hybridprofiler kombinerer flad bund, pin-finner, lige finner og udskæringer til varmerør i en enkelt profil. Det giver kompakt, højtydende køling.

Her er en oversigt over almindelige profiler:

Profildesign bruger også CFD-simulering. Jeg tester lufthastighed, turbulens og temperaturfordeling. Derefter justerer jeg finnernes afstand og tykkelse for at skabe balance mellem luftstrøm og areal.

Ekstruderede profiler gør det også muligt at tilføje monteringsfødder, skruebosser eller huller til varmerør. Det forenkler monteringen og forbedrer den termiske kontakt.

Disse optimerede profiler fører til bedre ydeevne i LED-belysning, strømkonvertering og computersystemer.

Hvordan optimeres varmeledningsevnen i køleplader af aluminium?

Jeg fokuserer på legering, kornstruktur, overflade og grænsefladehåndtering. Hver faktor øger varmeoverførslen.

Optimering indebærer valg af den rigtige legering, kontrol af mikrostruktur, efterbehandling af overflader og tæt kontakt med varmekilder.

Dyk dybere

For det første er valget af legering vigtigt. 6063?T5 er almindelig til ekstrudering. Den har god ledningsevne, formbarhed og pris. 6061?T6 har lidt højere styrke, men lavere ledningsevne. Til de højeste varmebehov bruges 1070 eller 1350 ren aluminium; de når op på ~230?W/m-K, men er blødere og sværere at ekstrudere.

Dernæst påvirker kornstrukturen det termiske flow. Vi bruger de rette ekstruderingstemperaturer og afkølingshastigheder. Udglødning kan forfine kornstrukturen og forbedre ledningsevnen en smule. Vi styrer afkølingen efter ekstrudering for at undgå indre spændinger, der blokerer for varmen.

Overfladefinishen har også betydning. Anodisering danner oxid, som har lav ledningsevne. Hvis der er brug for termisk kontakt, lader vi de indvendige finner være nøgne eller bruger tynde, kontrollerede oxidlag. Alternativt bruger vi sort anodisering til strålekøling, da sort afgiver varme godt.

Vi sikrer også tæt kontakt mellem kølelegemets base og kontaktkomponenterne. Vi tilføjer fladhedskontrol (0,05 mm basefladhed). Vi bruger faseændringspuder eller termisk forbindelse mellem MOSFET eller CPU og kølepladen. Dette udfylder huller og forbedrer ledningen.

For prototyper tester jeg den termiske modstand Rth, målt i K/W. Lavere Rth betyder bedre køling. Jeg monterer et varmelegeme på basen og måler temperaturstigningen ved konstant belastning i omgivelserne. Jeg justerer designet, indtil Rth opfylder specifikationen.

Her er en oversigt:

Ved at optimere hver enkelt del får jeg kølelegemets ydeevne til at matche den termiske belastning. Denne proces reducerer hotspot og øger systemets pålidelighed.

Hvilke industrier bruger oftest kølelegemer af ekstruderet aluminium?

Jeg ser kølelegemer inden for elektronik, belysning, strøm, bilindustrien og telekommunikation. De har hver især unikke behov, men alle bruger ekstrudering.

De største industrier omfatter LED-belysning, effektelektronik, computere, biler og telekommunikation.

Dyk dybere

I LED-belysning er ekstruderede kølelegemer overalt. Kraftige LED'er har brug for effektiv køling for at bevare lysstyrken og levetiden. Vi bruger ofte lige eller udvidede profiler til at integrere med reflektorhuse.

Effektelektronik som invertere og omformere er afhængige af ekstruderede kølelegemer til MOSFET'er og IGBT'er. Disse har brug for finner eller pin-strukturer til tvungen luft eller naturlig konvektion. Vi integrerer monteringsslidser og drænhuller for at gøre det nemt at montere på kortet og få luftgennemstrømning.

I computere bruger desktop-CPU'er, GPU'er og servermoduler ekstruderede kølelegemer med varmerør. Kølelegemets profil indeholder udskæringer og basisfunktioner til at holde varmerør og blæsere. Ekstrudering gør det muligt at fræse flere dele i én blok.

Bilsystemer bruger ekstruderede kølelegemer i LED-forlygter, strømmoduler, batterisystemer og invertere. De skal kunne klare vibrationer og temperaturchok. Vi bruger 6063 med hård anodisering for holdbarhedens skyld.

Telekommunikationsudstyr som 5G-radioer og basestationer bruger ekstruderede kølelegemer til RF-strømforsyningsmoduler. Disse bruger ofte pin-fin-ekstrudering til luftstrøm i flere retninger i udendørs kabinetter.

Andre anvendelser omfatter industrielle drev, laserudstyr, medicinsk udstyr og ladestationer til elbiler. Alle anvendelser har kølelegemer som en vigtig del af det termiske design.

Her er de vigtigste brancher:

Ekstruderede kølelegemer er effektive at producere og tilpasse til disse områder. Valg af design afhænger af tilgængelighed af luftstrøm, termisk belastning og monteringsmetoder.

Konklusion

Vi dækkede, hvorfor aluminium er ideelt, hvordan profiler øger kølingen, hvordan vi optimerer ledningsevnen, og hvem der bruger ekstruderede kølelegemer. Dette giver dig et fuldt overblik over ekstrudering i termisk design.

Hvis du har brug for hjælp til design af kølelegemer, valg af profiler eller produktion, kan jeg hjælpe dig hele vejen.