Aluminium-Extrusion in Kühlkörpern verwendet?

Ich weiß, dass es schwierig ist, klare Informationen über die Verwendung von Aluminium-Strangpressprofilen für Kühlkörper zu finden. Sie brauchen einen Leitfaden, der beschreibt, warum, wie und wo sie verwendet werden.

Sie werden erfahren, warum Aluminium ideal ist, wie Profile die Kühlung verbessern und wer sie verwendet.

Ich führe Sie von den grundlegenden Konzepten bis hin zur Anwendung in der Praxis.

Warum sind Aluminium-Strangpressprofile ideal für Kühlkörperanwendungen?

Ich beginne mit der Materialauswahl und dem Strangpressverfahren. Aluminium bietet geringes Gewicht, gute Wärmeleitfähigkeit und Designflexibilität.

Aluminium-Strangpressprofile vereinen Kosten, thermische Leistung und Formanpassung bei Kühlkörpern.

Tiefer eintauchen

Aluminium wird häufig für Kühlkörper verwendet, da es eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Gängige Legierungen wie 6063-T5 oder 6061-T6 erreichen 150-205?W/m-K. Das bedeutet, dass sich die Wärme schnell von der Basis zu den Lamellen bewegt.

Das Extrusionsverfahren bietet zusätzliche Designvorteile. Wir können Rippen, Ausschnitte für Wärmerohre und Kanäle in einem einzigen Arbeitsgang herstellen. Das reduziert die Bearbeitungskosten und verbessert die Leistung.

Außerdem ist Aluminium leicht. Ein Kühlkörper aus stranggepresstem 6063 wiegt weniger als einer aus Stahl oder Kupfer. Dadurch lassen sich die Systeme leichter montieren und die Transportkosten senken.

Extrudierte Formen sind wiederholbar. Sie erhalten bei jedem Durchlauf identische Teile. Dies ist entscheidend für die thermische Leistung einer Charge.

Schließlich sind Aluminium-Strangpressprofile recycelbar. Ausgediente Teile können mit geringen Energiekosten wiederverwendet werden. Das unterstützt grünes Design.

Hier ist eine Zusammenfassung:

Die Aluminiumextrusion macht Kühlkörper erschwinglich, effizient und umweltfreundlich.

Welche Extrusionsprofile maximieren die Leistung von Kühlkörpern?

Ich wähle Profile, die die Oberfläche und den Luftstrom vergrößern. Übliche Formen sind gerade Rippen, aufgeweitete Rippen, Stiftrippen und Profile mit hohem Seitenverhältnis.

Profile mit schmalen, hohen Rippen und offenen Kanälen maximieren die Wärmeableitung.

Tiefer eintauchen

Das Ziel eines Kühlkörperprofils ist es, eine größere Oberfläche und einen guten Luftstrom zu erreichen. Das bedeutet viele Rippen, dünne Wände, hohe Strukturen und Platz zwischen den Rippen.

Extrusionsprofile mit geraden Rippen sind einfach. Sie haben viele parallele Rippen und offene Kanäle. Sie sind leicht zu extrudieren und zu montieren.

Bei Lamellenprofilen werden Säulen anstelle von Platten verwendet. Die Stifte sorgen für einen Luftstrom in alle Richtungen. Sie eignen sich hervorragend für die turbulente Kühlung oder für Zwangslufteinrichtungen.

Profile mit hohem Streckungsverhältnis haben hohe, dünne Lamellen. Sie bieten mehr Fläche bei geringerer Basisbreite. Das Problem ist, dass die Lamellen bei der Herstellung durchhängen oder brechen. Typische Wände sind 0,8-1,5 mm dick und die Lamellen bis zu 30 mm hoch.

Aufgeweitete Lamellenprofile haben eine breitere Lamellenoberseite oder eine abgewinkelte Seite. Dies vergrößert die Fläche und leitet die Luft für eine bessere Kühleffizienz.

Hybridprofile kombinieren flache Böden, Stiftrippen, gerade Rippen und Aussparungen für Wärmerohre in einem einzigen Profil. Es bietet eine kompakte, leistungsstarke Kühlung.

Hier finden Sie eine Übersicht über gängige Profile:

Bei der Profilgestaltung kommen auch CFD-Simulationen zum Einsatz. Ich teste Luftgeschwindigkeit, Turbulenzen und Temperaturverteilung. Dann passe ich die Lamellenabstände und -dicken an, um Luftstrom und Fläche auszugleichen.

Extrudierte Profile ermöglichen auch das Hinzufügen von Montagefüßen, Schraubdomen oder Aussparungen für Wärmerohre. Dies vereinfacht die Montage und verbessert den Wärmekontakt.

Diese optimierten Profile führen zu einer besseren Leistung bei LED-Beleuchtung, Energieumwandlung und Computersystemen.

Wie wird die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumkühlkörpern optimiert?

Ich konzentriere mich auf die Legierung, die Kornstruktur, die Oberfläche und das Schnittstellenmanagement. Jeder Faktor verbessert die Wärmeübertragung.

Zur Optimierung gehören die Wahl der richtigen Legierung, die Kontrolle des Gefüges, die Oberflächenbearbeitung und der enge Kontakt mit Wärmequellen.

Tiefer eintauchen

Zunächst ist die Wahl der Legierung wichtig. 6063-T5 ist für das Strangpressen üblich. Sie hat eine gute Leitfähigkeit, ist gut formbar und kostengünstig. 6061?T6 hat eine etwas höhere Festigkeit, aber eine geringere Leitfähigkeit. Für höchste thermische Anforderungen werden 1070 oder 1350 Reinaluminium verwendet; sie erreichen ~230?W/m-K, sind aber weicher und schwieriger zu strangpressen.

Außerdem beeinflusst die Kornstruktur den Wärmefluss. Wir verwenden die richtigen Extrusionstemperaturen und Abkühlraten. Das Glühen kann die Kornstruktur verfeinern und die Leitfähigkeit leicht verbessern. Wir steuern die Abkühlung nach dem Strangpressen, um innere Spannungen zu vermeiden, die die Wärme blockieren.

Auch die Oberflächenbeschaffenheit spielt eine Rolle. Beim Eloxieren bildet sich Oxid, das eine geringe Leitfähigkeit aufweist. Wenn ein Wärmekontakt erforderlich ist, lassen wir die inneren Rippen blank oder verwenden dünne, kontrollierte Oxidschichten. Alternativ verwenden wir eine schwarze Eloxierung für die Strahlungskühlung, da Schwarz die Wärme gut ableitet.

Außerdem sorgen wir für einen engen Kontakt zwischen der Kühlkörperbasis und den Kontaktkomponenten. Wir fügen eine Ebenheitskontrolle hinzu (0,05 mm Ebenheit der Basis). Wir verwenden Phase-Change-Pads oder Wärmeleitpaste zwischen MOSFET oder CPU und Kühlkörper. Dies füllt Lücken und verbessert die Leitfähigkeit.

Bei Prototypen prüfe ich den Wärmewiderstand Rth, gemessen in K/W. Ein niedriger Rth bedeutet eine bessere Kühlung. Ich montiere die Heizung auf der Basis und messe den Temperaturanstieg bei gleichmäßiger Belastung und Umgebungstemperatur. Ich passe das Design an, bis Rth den Spezifikationen entspricht.

Hier ist eine Aufschlüsselung:

Durch die Optimierung jedes einzelnen Teils bringe ich die Leistung des Kühlkörpers an die thermische Belastung heran. Dieser Prozess reduziert Hotspots und erhöht die Zuverlässigkeit des Systems.

In welchen Branchen werden stranggepresste Aluminiumkühlkörper am häufigsten verwendet?

Ich sehe Kühlkörper in den Bereichen Elektronik, Beleuchtung, Energie, Automobil und Telekommunikation. Jeder hat seine eigenen Bedürfnisse, aber alle verwenden Strangpressprofile.

Zu den wichtigsten Branchen gehören LED-Beleuchtung, Leistungselektronik, Computer, Automobil und Telekommunikation.

Tiefer eintauchen

In der LED-Beleuchtung sind stranggepresste Kühlkörper allgegenwärtig. Hochleistungs-LEDs benötigen eine effiziente Kühlung, um Helligkeit und Lebensdauer zu erhalten. Für die Integration in Reflektorgehäuse verwenden wir häufig Strangpressprofile mit geraden oder ausgestellten Rippen.

In der Leistungselektronik, z. B. bei Wechselrichtern und Umrichtern, werden stranggepresste Kühlkörper für MOSFETs und IGBTs verwendet. Diese benötigen Rippen oder Stiftstrukturen für erzwungene Luft oder natürliche Konvektion. Wir integrieren Montageschlitze und Abflusslöcher für eine einfache Leiterplattenmontage und Luftströmung.

Im Computerbereich werden für Desktop-CPUs, GPUs und Servermodule extrudierte Kühlkörper mit Kühlrohren verwendet. Das Profil des Kühlkörpers enthält Ausschnitte und Sockelmerkmale zur Aufnahme von Kühlrohren und Lüftern. Durch die Extrusion können mehrere Teile in einem Block gefräst werden.

In Automobilsystemen werden extrudierte Kühlkörper in LED-Scheinwerfern, Leistungsmodulen, Batteriesystemen und Wechselrichtern verwendet. Diese müssen Vibrationen und Temperaturschocks standhalten. Wir verwenden 6063 mit Harteloxierung für lange Haltbarkeit.

Telekommunikationsgeräte, wie 5G-Funkgeräte und Basisstationen, verwenden extrudierte Kühlkörper für HF-Leistungsmodule. Diese verwenden oft Pin-Fin-Extrusion für multidirektionalen Luftstrom in Outdoor-Schränken.

Andere Anwendungen sind industrielle Antriebe, Lasergeräte, medizinische Geräte und EV-Ladestationen. Bei jeder Anwendung ist der Kühlkörper ein wichtiger Bestandteil des thermischen Designs.

Das sind die wichtigsten Branchen:

Stranggepresste Kühlkörper lassen sich effizient herstellen und an diese Bereiche anpassen. Die Wahl des Designs hängt von der Verfügbarkeit des Luftstroms, der Wärmebelastung und den Montagemethoden ab.

Schlussfolgerung

Wir haben uns damit beschäftigt, warum Aluminium ideal ist, wie Profile die Kühlung verbessern, wie wir die Leitfähigkeit optimieren und wer stranggepresste Kühlkörper verwendet. So erhalten Sie einen umfassenden Überblick über das Strangpressen im Wärmedesign.

Wenn Sie Hilfe bei der Konstruktion von Kühlkörpern, der Auswahl von Profilen oder der Produktion benötigen, kann ich Sie bei jedem Schritt unterstützen.