Hvorfor er kølelegemer af ekstruderet aluminium populære?

Uanset om du køler CPU'er, effektelektronik eller LED-moduler, er kølelegemer afgørende for at forhindre overophedning. Kølelegemer af ekstruderet aluminium er det mest almindelige valg og bruges i enheder fra computere til industrielle drev.

Kølelegemer af ekstruderet aluminium er populære, fordi ekstrudering giver omkostningseffektiv produktion, termisk ydeevne og fleksibelt design.

Jeg vil forklare, hvorfor denne proces fungerer så godt - hvordan varmeledningsevnen styrer formen, hvilke brugerdefinerede geometrier der er mulige, og hvor de bruges mest.

Hvad gør ekstrudering ideel til køleplader?

Ekstrudering er nøglen til at producere økonomiske, effektive kølelegemeprofiler i store mængder.

Ekstrudering af aluminium kan producere komplekse tværsnit, tætte lamelafstande og billigt værktøj, hvilket alt sammen er afgørende for kølelegemer.

De vigtigste fordele ved ekstrudering

Da jeg designede et køleanlæg til en industriel router, gav ekstrudering mulighed for tusindvis af finner i en slank profil - noget, der var umuligt med bearbejdning eller støbning til den pris.

Hvordan påvirker varmeledningsevnen designet?

Materialets varmeledningsevne fortæller, hvor godt det spreder varmen, hvilket er afgørende for kølelegemets effektivitet.

Aluminiums høje varmeledningsevne (~205 W/m-K) gør det til en god balance mellem ydeevne, vægt og fremstillingsmuligheder.

Sammenligning af materialer

Kobber leder varmen næsten dobbelt så godt, men koster mere og er tungere. Aluminium tilbyder enkelhed, god ledningsevne og muligheden for at blive ekstruderet.

Indvirkning på design

• Antal finner og afstand: Tættere finner øger overfladearealet. Men afstanden skal afbalancere luftstrøm og termisk modstand.
• Basens tykkelse: Tykkere baser sænker den termiske modstand, men øger vægten.
• Finnehøjde: Højere finner forbedrer varmeoverførslen, men kan svinge eller bøje.
• Orientering: Lodrette lameller understøtter naturlig konvektion; vandrette lameller kan have brug for aktiv køling.

I mit arbejde med LED-arrays lader ekstruderede kølelegemer med tætte lodrette finner LED'erne køre 30 °C køligere med samme effekt.

Hvilke tilpassede former er mulige?

Med ekstrudering kan du ikke bare forme rektangulære finner - det giver mulighed for næsten uendelige variationer i tværsnit.

Næsten ethvert 2D-tværsnit med rimelig kompleksitet kan ekstruderes: delte finner, L-beslag, varmerør, clips, flere kanaler og monteringspunkter.

Eksempel på former

1. Lige finnerækker - klassiske parallelle finner
2. Pin-finner - ekstruderede stifter eller cirkulære stolper
3. Kam- eller trappeprofiler - til specifikt fodaftryk eller luftstrøm
4. Integrerede monteringsflanger - Bolthuller og skruespor indbygget
5. Opdelte varmerørskanaler - integrerer røroverflader direkte
6. Hybride profiler - kombiner finner med chassisdele eller beslagsfunktioner

Tilføjelse af små bosser, kanaler og monteringsfunktioner i ét ekstruderet stykke eliminerer sekundær bearbejdning og samling.

I et tilfælde tilføjede jeg indbyggede monteringsflige til køleplader til strømforsyningsmoduler, hvilket sparede 15% omkostninger og samlingstid i forhold til at tilføje beslag senere.

Hvilke brancher bruger dem mest?

Kølelegemer af ekstruderet aluminium findes overalt - fra computere til solpaneler.

De bruges i høj grad inden for elektronik, LED-belysning, strømkonvertering, bilindustrien, telekommunikation og industrimaskiner.

Typiske anvendelser i industrien

Inden for solenergi-elektronik designede vi en kølelegemeprofil, der kunne vikles rundt om et chassis - en kombination af kølelegeme og hus i én ekstruderet del. Det reducerede monteringstiden og forbedrede køleevnen.

?? Dyk dybere: Hvordan formen påvirker afkølingen

1. Finner pr. tomme (FPI)

   • Højere FPI = mere overfladeareal = bedre varmeafledning
   • Men for mange finner begrænser luftstrømmen og kan forårsage opbygning af hotspots

2. Finnernes tykkelse

   • Tykkere finner spreder varmen bedre, men vejer mere

3. Forholdet mellem bund og finner

   • Ideel balance opretholder basal varmespredning og giver samtidig nok overfladeareal

4. Luftstrømmens retning

   • Naturlig konvektion vs. tvungen luft (ventilatorer) påvirker lamelafstand og -højde

5. Afstand og luftstrømskanaler

   • Profiler kan omfatte indvendige kanaler eller kombinerede layouts for at lede luften

Ved hjælp af CFD-analyse optimerede jeg en ekstruderet profil, så en ventilatorkølet LED-finne holdt sig inden for 3 °C af basistemperaturen ved en effekt på 100 W.

Quiz dig selv

Konklusion

• Ekstrudering er ideelt til kølelegemer: det giver kompleksitet, overfladeareal og omkostningseffektivitet.
• Aluminiums varmeledningsevne rammer et godt sted mellem ydeevne og praktisk anvendelighed.
• Tilpassede profiler løse virkelige tekniske problemer og reducere antallet af dele.
• Industrier fra elektronik til energi er afhængige af kølelegemer af ekstruderet aluminium hver dag.

Hvis du vil have hjælp til at optimere profildesign, vælge legeringer eller verificere termisk ydeevne, så lad mig det vide!