Alumiiniumprofiilide soojusjuhtivuse võrdlus?
Mõned alumiiniumprofiilid kuumenevad liiga palju, põhjustades valgustus-, elektroonika- või jahutussüsteemide rikkeid. Selle põhjuseks on sageli vale sulami või kuju valik.
Alumiiniumprofiilide soojusjuhtivus sõltub sulami tüübist, profiili kujust, pinnatöötlusest ja tootmise kvaliteedist. Õige kombinatsiooni valik parandab soojuse hajumist.
Võrdleme sulami juhtivust, profiili mõju, katsemeetodeid ja pinnatöötluse mõju soojusülekandele.
Millised sulamid pakuvad kõige suuremat soojusjuhtivust?
Alumiinium on looduslikult hea soojusjuht, kuid mitte kõik sulamid ei käitu samamoodi. Sulamielemendid muudavad juhtivust oluliselt.
1000 ja 6000 seeria sulamid, eriti 1050, 6063 ja 3003, pakuvad suuremat soojusjuhtivust kui kõrge tugevusega 7000 või 2000 seeria sulamid.
Tavaliste ekstrusioonisulamite soojusjuhtivus
| Sulam | Tüüpiline soojusjuhtivus (W/m·K) | Kirjeldus |
|---|---|---|
| 1050 | ~237 | Peaaegu puhas alumiinium |
| 6063-T5/T6 | ~200–218 | Suurepärane tasakaal jahutusradiaatoritele |
| 3003 | ~190–210 | Kasutatakse sageli HVAC-rakendustes |
| 6061-T6 | ~150–170 | Tugev, mõõdukas juhtivus |
| 7075-T6 | ~130–150 | Kõrge tugevus, madal juhtivus |
Sulamid, milles on vähem legeerivaid elemente (nagu räni, magneesium või vask), hajutavad vähem elektrone, mis tagab parema soojusjuhtivuse. Seetõttu eelistatakse 6063-t LED-korpuste või elektroonika jaoks.
6063 alumiiniumil on suurem soojusjuhtivus kui 6061 alumiiniumil.Tõsi
6063 sisaldab vähem legeerimiselemente, mis võimaldab vabamat elektronide liikumist ja suuremat juhtivust.
7000-seeria sulamid on alati parim valik ekstrusioonide soojusjuhtivuse jaoks.Vale
7000-seeria sulamid eelistavad tugevust ja pakuvad tavaliselt madalamat juhtivust kui 6000- või 1000-seeria sulamid.
Kuidas mõjutavad profiili kuju soojusvoog?
Soojusjuhtivus ei sõltu ainult materjalist – ekstrusiooni kuju mõjutab soojuse liikumise kiirust ja ühtlust.
Suure pindalaga, õhukeste ribide või sisemiste kanalitega profiilid võimaldavad paremat soojuse hajumist, suurendades õhuvoolu ja kontaktpinda.
Kuidas kuju mõjutab soojusülekannet
- Õhukesed uimed suurendada pindala ja võimaldada õhu liikumist.
- Õõnsad kambrid aitab vedeliku voolamisel ja soojuse ühtlasel jaotumisel.
- Laiad lamedad alused jaotada soojust seadmete vahel.
- Ühtlane seina paksus väldib kuumade kohtade tekkimist või ebaühtlast voolu.
Näiteks juhib 6061-st valmistatud tahke ruudukujuline varras sundõhu korral halvemini kui 6063-st valmistatud ribidega jahutusradiaator, hoolimata sarnasest massist. Miks? Sest ribid kiirendavad konvektsiooni.
Disaininõuanne:
Kasutage sümmeetrilisi konstruktsioone, millel on õhuvoolu teed ja piisav vahekaugus ribide vahel. Vedelikjahutuse kasutamisel võivad sisemised kanalid kahekordistada jõudlust.
Profiili disain mõjutab soojuse hajumist isegi juhul, kui materjal on sama.Tõsi
Ribidega või õõnsad konstruktsioonid suurendavad soojuse ülekandevõimet õhku või vedelikesse, parandades jõudlust isegi ilma sulamit muutmata.
Kas testid on kõikide ekstrusioonitarnijate puhul ühtlustatud?
Mitte kõik ekstrusioonitarnijad ei testi soojusjuhtivust, eriti kui osi kasutatakse üldiste konstruktsiooniliste eesmärkide jaoks.
Soojusjuhtivuse katsetamine ei ole tarnijate vahel täielikult standardiseeritud. Paljud tuginevad avaldatud sulamite andmetele või kliendispetsiifilistele katsetamisnõuetele.
Enamik tootjaid kasutab sulamite andmelehti ja tagab sertifitseerimise abil õige keemilise koostise, kuid:
- Mõõdetakse soojusjuhtivust iga partii kohta
- Mõned testivad valmistooteid termilise vastupidavuse suhtes.
- Termilisi osi vajavad kliendid peavad täpsustama katsetingimused.
Ekstrudeeritud profiilide termiliseks katsetamiseks ei ole olemas ülemaailmselt kehtivaid ASTM- või ISO-standardeid, kuigi meetodid nagu ASTM E1952 või ISO 22007 kasutatakse teadus- ja arendustegevuses või suure jõudlusega rakendustes.
Millal on testimine vajalik?
- LED-soojuspesad
- Vedelikjahutusega konstruktsiooniprofiilid
- Autode aku korpused
- HVAC-spiraali ribid
Kui teie ekstrusioon peab soojust usaldusväärselt edasi kandma, tellige koormuse all proovitest või simulatsioon.
Kõikidel alumiiniumprofiilidel testitakse regulaarselt soojusjuhtivust.Vale
Kui klient ei ole teisiti määranud, tuginevad enamik tarnijaid teadaolevatele sulami väärtustele, ilma et iga partiid eraldi testiks.
Kliendid, kellel on soojusnõuded, peaksid tarnijalt nõudma konkreetseid katseprotokolle või simulatsioone.Tõsi
Kõiki ekstrusioone ei testita juhtivuse suhtes, seega vajavad termiliselt kriitilised rakendused täiendavat valideerimist.
Kas pinnatöötlus võib vähendada juhtivust?
Hea sulam ja suurepärane kuju võivad ikkagi jääda ootustele alla, kui pind hoiab soojust kinni.
Jah, sellised kattekihid nagu anodeerimine, värvimine või pulbervärvimine vähendavad soojusjuhtivust pinnal. Mida paksem on kattekiht, seda suurem on soojuskindlus.
Anodeeritud alumiiniumil on kõva alumiiniumoksiidikiht (Al₂O₃), mille juhtivus on nii madal kui 25–30 W/m·K. Võrdle seda alumiiniumiga ~200+ W/m·K. Anodeerimine kaitseb korrosiooni ja kulumise eest, kuid samas isoleerib termiliselt.
Pinnatöötluse mõju soojusvoole
| Pinnatöötlus | Termiline mõju |
|---|---|
| Puudub (paljas alumiinium) | Parim juhtivus |
| Õhuke anodeerimine | Kerge langus |
| Paks anodeerimine | Mõõdukas vähendamine |
| Pulbriga katmine | Oluline vähendamine |
| Värvitud pinnad | Mõõdukas kuni tugev mõju |
Mittekriitiliste osade puhul sobib anodeerimine hästi. Kuid soojust intensiivselt kasutavate seadmete (nagu LED-jahutusplaadid) puhul toimivad töötlemata või kergelt viimistletud pinnad paremini.
Disainerid leiavad sageli tasakaalu: anodeerivad ainult need alad, mis ei ole termilises kontaktis, või kasutavad juhtivaid pinnakatteid, nagu must oksiid, millel on parem emissiivsus.
Alumiiniumi anodiseerimine suurendab korrosioonikindlust, kuid vähendab pinna soojusjuhtivust.Tõsi
Anodeeritud kiht on keraamiline materjal, mille juhtivus on madalam kui paljal alumiiniumil, toimides isolatsioonimaterjalina.
Pulberkattega kaetud alumiiniumprofiilid on paremini soojust juhtivad.Vale
Pulberkattega lisatakse paks polümeerikiht, mis takistab soojusvoogu, vähendades efektiivset pinnajuhtivust.
Kokkuvõte
Termiliselt funktsionaalsete alumiiniumprofiilide projekteerimisel valige kõrge soojusjuhtivusega sulam, nagu 6063 või 3003, kujundage see õhuvoolu jaoks, vältige paksude katete kasutamist ja nõudke katsetamist, kui soojusülekande omadused on olulised. Isegi parim metall ei suuda oma ülesannet täita, kui pinnatöötlus või geomeetria takistab soojuse liikumist. Õige disaini ja sulami valikuga suudavad profiilid soojust tõhusalt ja usaldusväärselt hajutada elektroonikas, valgustusseadmetes, elektriautodes jm.
