Alumiiniumprofiilide juhtivuse nõuded?

Elektrilised ja termilised omadused ei vasta sageli tegelikes projektides nõuetele. Paljud meeskonnad valivad alumiiniumprofiilid ilma juhtivust kontrollimata. See põhjustab soojuse kogunemist, signaali kadu või ohutusriski. Need probleemid on kulukad ja hiljem raske parandada.

Alumiiniumprofiilide juhtivuse nõuded sõltuvad elektrilisest kasutusest, soojuskoormusest, sulami valikust ja pinnatöötlusest. Õigete standardite ja sulami kontrolli abil võivad alumiiniumprofiilid vastata nii elektrilistele kui ka soojuslikele nõuetele nõudlikes süsteemides.

Paljud ostjad keskenduvad esmalt kujule ja hinnale. Juhtivust kontrollitakse sageli liiga hilja. Käesolevas artiklis selgitatakse, kuidas juhtivus alumiiniumprofiilides toimib. Samuti selgitatakse, kuidas standardid, sulamid ja kattekihid mõjutavad tegelike projektide tulemuslikkust.

Millised juhtivusstandardid kehtivad elektriliste rakenduste puhul?

Elektrisüsteemid riknevad, kui juhtivus on liiga madal. See võib põhjustada pingelangust, kuumenemist ja isegi tulekahjuohtu. Paljud ostjad eeldavad, et alumiinium toimib alati ühtmoodi. See ei ole tõsi.

Alumiiniumprofiilide elektrijuhtivus määratakse tavaliselt protsendina IACS-ist ja enamik elektrilisi konstruktsioone nõuab sõltuvalt sulamist ja karastamisest väärtusi vahemikus 55–62 protsenti IACS-ist.

Miks elektristandardid eksisteerivad

Elektrijuhtivuse standardid aitavad inseneridel materjale võrrelda. Need annavad selge numbri, mitte oletuse. Alumiiniumi puhul on kõige levinum viide IACS. See skaala võrdleb materjale puhta lõõmutatud vasega.

Enamik ekstrusiooniks kasutatavaid alumiiniumsulamid ei ole puhas alumiinium. Sulamielemendid parandavad tugevust. Samal ajal vähendavad nad juhtivust. Seetõttu on standardid olulisemad kui turundustingimused.

Üldised juhtivuse võrdlusalused

Allpool on lihtne tabel, mida kasutavad paljud ostjad ja insenerid.

See tabel näitab, miks sulami valik on oluline. Tugev profiil võib elektrilises funktsioonis ebaõnnestuda. Kõrge juhtivusega profiil võib koormuse all ebaõnnestuda.

Sageli viidatud standardid

Elektriprojektid järgivad sageli riiklikke või tööstusharu eeskirju. Need eeskirjad ei nimeta alati ühtegi konkreetset sulamit. Nad määratlevad minimaalse juhtivuse või toimivuse.

Näited:

• Maandussüsteemide minimaalne juhtivus
• Voolu jaotussüsteemi raudteede takistuse piirangud
• Soojuse tõusu piirangud praeguse koormuse juures

Praktikas peaksid ostjad nõudma juhtivuse katseandmeid. Ainult tehase sertifikaat ei pruugi olla piisav. Ekstrusioonijärgne juhtivuse katse annab suurema kindluse.

Praktilised nõuanded tootmisest

Tegelikes tehastes varieerub juhtivus protsessi juhtimise järgi. Ekstrusioonitemperatuur, jahutamise kiirus ja vanandamine on kõik olulised. Kahel profiilil, mis on valmistatud samast sulamist, võib olla erinev juhtivus.

Seetõttu peaksid tõsised elektriprojektid:

• Määrake joonistel minimaalne IACS-väärtus
• Taotlege partii taseme testiaruandeid
• Vältige ühe süsteemi jaoks erinevate tarnijate kasutamist.

Selline lähenemisviis vähendab riski ja parandab süsteemi pikaajalist stabiilsust.

Kuidas määratakse jahutuskomponentide soojusjuhtivus?

Jahutuse rike põhjustab süsteemi seiskumise. Paljud alumiiniumosad kasutatakse soojusvahetitena. Siiski segavad ostjad sageli soojusjuhtivuse ja elektrijuhtivuse mõisted.

Soojusjuhtivus on määratud vattides meetri kelvini kohta ning jahutamiseks kasutatavate alumiiniumprofiilide soojusjuhtivus on tavaliselt vahemikus 150–220 W meetri kelvini kohta, sõltuvalt sulamist ja karastamisest.

Soojusjuhtivuse väärtuste mõistmine

Soojusjuhtivus mõõdab, kui kiiresti soojus materjalis levib. Kõrgemad väärtused tähendavad paremat soojusülekannet. Alumiinium on populaarne, kuna see tasakaalustab kaalu, hinna ja soojusvoo.

Puhas alumiiniumil on väga kõrge soojusjuhtivus. Kuid see on pehme. Konstruktsioonisulamid ohverdavad osa soojusjuhtivusest tugevuse nimel.

Projekteerimisel kasutatavad tüüpilised väärtused

Allpool olev tabel näitab soojustehnika inseneride poolt kasutatavaid tavalisi võrdlusväärtusi.

Need numbrid on keskmised. Tegelikud tulemused sõltuvad protsessist ja pinna seisukorrast.

Materjalist väljaspool olevad disainifaktorid

Soojusjuhtivus üksi ei määra jahutusvõimsust. Kuju ja pindala on sageli olulisemad.

Peamised tegurid on järgmised:

• Uimede kõrgus ja vahekaugus
• Õhuvoolu suund
• Ühenduskohtade kontaktresistentsus

Madalama juhtivusega ekstrusioon võib ületada kõrgema juhtivusega ekstrusiooni, kui geomeetria on optimeeritud.

Ostjate levinumad vead

Paljud ostjad küsivad ainult sulami nime. Nad eeldavad, et see tagab soojuslikud tulemused. See on riskantne. Soojusvaheti jõudlus sõltub kogu süsteemi konstruktsioonist.

Tegelikes projektides hõlmab hea tava järgmist:

• Soojussimulatsiooni toe taotlemine
• Prototüüpide testimine koormuse all
• Vältige liigset anodeerimist, kui see pole vajalik.

See vähendab ümberkujundamise tsükleid ja pikendab toote eluiga.

Kas pinnakatted võivad mõjutada juhtivust?

Pinnatöötlus parandab välimust ja korrosioonikindlust. Samal ajal võib see vähendada juhtivust. Seda kompromissi ignoreeritakse sageli.

Pinnakatted, nagu anodeerimine ja pulbervärvimine, vähendavad nii elektri- kui ka soojusjuhtivust, lisades alumiiniumprofiilidele takistuskihi.

Kuidas kattekihid mõjutavad elektrivoolu

Anodeerimine loob oksiidikihi. See kiht on kõva ja kaitsev. Samuti on see elektriline isolatsioonimaterjal. Isegi õhuke anoodiline kile takistab voolu liikumist.

Pulberkattega lisatakse paksem polümeerikiht. See isoleerib pinna täielikult. Elektriline kontakt peab olema selle ümber projekteeritud.

Kattekihtide termiline mõju

Katted aeglustavad soojuse ülekandumist pinnal. See ei muuda materjali soojusjuhtivust, kuid mõjutab soojuse eraldumist õhku.

Õhuke läbipaistev anodeerimine on mõju piiratud. Paks dekoratiivne anodeerimine või värv vähendab jahutamise efektiivsust.

Tavaliste katete võrdlus

See tabel aitab ostjatel valida funktsiooni jaoks sobiva viimistluse.

Praktikas kasutatavad disainilahendused

Insenerid katavad sageli kontaktpinnad. See võimaldab vajadusel maandamist või soojuse ülekannet. Teine meetod on töötlemine pärast katmist.

Ostja ja ekstruderi vaheline hea suhtlus on väga oluline. Pinnaviimistlus tuleks määratleda funktsionaalsete tsoonide, mitte ainult värvi või paksuse järgi.

Millised sulamid vastavad kõrgetele juhtivusnõuetele?

Vale sulami valik põhjustab jõudluse langust. Paljud tugevad sulamid on halvad juhtijad. Kõrge juhtivus nõuab selgeid prioriteete.

Kõrge juhtivusega alumiiniumprofiilides kasutatakse tavaliselt 1xxx või 6xxx sulameid, mille koostis ja karastatus on kontrollitud, et saavutada tugevuse ja juhtivuse tasakaal.

Sulamiperekonnad ja juhtivus

Puhas alumiinium on parim juhtiv materjal. Siiski puudub sellel tugevus. Legeerimiselementidega vähendatakse vabade elektronide arvu. See vähendab juhtivust.

Kõige levinum kompromiss on 6xxx seeria. See pakub head tugevust, korrosioonikindlust ja vastuvõetavat juhtivust.

Tavaliselt kasutatavad sulamid

Allpool on praktiline võrdlus.

See tabel näitab, miks ükski sulam ei ole ideaalne kõikide tööde jaoks.

Temperatuuri ja protsessi kontroll

Temperatuur mõjutab juhtivust. Ülekuumutamine vähendab tugevust, kuid parandab juhtivust. Alakuumutamine teeb vastupidist.

Ekstruderid kohandavad vanandamise aega vastavalt eesmärkidele. Ostjad peaksid juhtivuse nõuded varakult teatama. Hilised muudatused on kulukad.

Reaalne projektikogemus

Ühes projektis valis ostja tugeva sulami. Hilisemad katsed näitasid liigset kuumust. Probleemi lahendamiseks oli vaja muuta sulamit ja uuendada tööriistu. See viis toote turule toomise edasilükkamiseni.

Selged juhtivuse sihtmärgid RFQ etapis aitavad seda riski vältida. See aitab tarnijatel valida õige protsessiakna.

Kokkuvõte

Alumiiniumprofiilide elektrijuhtivus sõltub standarditest, sulamist, karastamisest ja pinnaviimistlusest. Elektri- ja soojusvajadused tuleb kindlaks määrata varakult. Selged spetsifikatsioonid ja katsetamine aitavad vältida rikkeid ja ümberprojekteerimist.