Alumiinipuristuksen lämmönjohtokyvyn vertailu?
Jotkut alumiiniprofiilit kuumenevat liikaa, mikä aiheuttaa vikoja valaistuksessa, elektroniikassa tai jäähdytysjärjestelmissä. Tämä johtuu usein huonosta metalliseoksesta tai muodon valinnasta.
Alumiiniprofiilien lämmönjohtavuus riippuu seostyypistä, profiilin muodosta, pintakäsittelyistä ja tuotannon laadusta. Oikean yhdistelmän valitseminen parantaa lämmön haihtumista.
Vertaillaan metalliseoksen johtavuutta, profiilin vaikutusta, testauskäytäntöjä ja pintakäsittelyn vaikutuksia lämpösuorituskykyyn.
Mitkä seokset tarjoavat parhaan lämmönjohtavuuden?
Alumiini on luonnostaan hyvä lämmönjohdin, mutta kaikki seokset eivät käyttäydy samalla tavalla. Seosaineet muuttavat johtavuutta merkittävästi.
1000- ja 6000-sarjan seokset, erityisesti 1050, 6063 ja 3003, tarjoavat paremman lämmönjohtavuuden kuin korkealujuuksiset 7000- tai 2000-sarjan seokset.
Yleisten ekstruusioseosten lämmönjohtavuus
| Metalliseos | Tyypillinen johtavuus (W/m·K) | Kuvaus |
|---|---|---|
| 1050 | ~237 | Lähes puhdasta alumiinia |
| 6063-T5/T6 | ~200–218 | Erinomainen tasapaino jäähdytyselementille |
| 3003 | ~190–210 | Käytetään usein LVI-sovelluksissa |
| 6061-T6 | ~150–170 | Vahva, kohtalainen johtavuus |
| 7075-T6 | ~130–150 | Suuri lujuus, alhainen johtavuus |
Seokset, joissa on vähemmän seosaineita (kuten pii, magnesium tai kupari), hajottavat vähemmän elektroneja, mikä parantaa lämmönjohtavuutta. Siksi 6063 on suosituin valinta LED-koteloihin tai elektroniikkaan.
6063-alumiinin lämmönjohtavuus on parempi kuin 6061-alumiinin.Totta
6063 sisältää vähemmän seosaineita, mikä mahdollistaa vapaamman elektronien liikkuvuuden ja paremman johtavuuden.
7000-sarjan seokset ovat aina paras valinta lämpöjohtavuuden kannalta puristetuissa profiileissa.False
7000-sarjan seokset painottavat lujuutta ja tarjoavat tyypillisesti alhaisemman johtavuuden kuin 6000- tai 1000-sarjan seokset.
Miten profiilin muodot vaikuttavat lämmön virtaukseen?
Lämmönjohtavuus ei riipu pelkästään materiaalista – myös profiilin muoto vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti ja tasaisesti lämpö liikkuu.
Suuren pinta-alan, ohuiden ripojen tai sisäisten kanavien ansiosta profiilit mahdollistavat paremman lämmön haihtumisen lisäämällä ilmanvirtausta ja kosketuspinta-alaa.
Kuinka muoto vaikuttaa lämmönsiirtoon
- Ohut evät lisää pinta-alaa ja mahdollistaa ilman liikkeen.
- Ontot kammiot auttaa nesteen virtauksessa ja tasaisessa lämmön jakautumisessa.
- Leveät, tasaiset pohjat jakaa lämpöä laitteiden välillä.
- Tasainen seinämän paksuus estää kuumien kohtien tai epätasaisen virtauksen muodostumisen.
Esimerkiksi kiinteä 6061-neliötanko johtaa lämpöä huonommin kuin 6063-ripoilla varustettu jäähdytyselementti pakotetussa ilmavirrassa, vaikka niiden massa on samanlainen. Miksi? Koska ripat nopeuttavat konvektiota.
Suunnitteluvinkki:
Käytä symmetrisiä malleja, joissa on ilmavirtausreitit ja riittävät välit siipien välillä. Jos käytät nestejäähdytystä, sisäiset kanavat voivat kaksinkertaistaa suorituskyvyn.
Profiilin muoto vaikuttaa lämmön haihtumiseen, vaikka materiaali olisi sama.Totta
Rippeillä tai onteloilla varustetut mallit lisäävät lämmönsiirtokykyä ilmaan tai nesteisiin, mikä parantaa suorituskykyä ilman, että metalliseosta tarvitsee muuttaa.
Ovatko testit standardoituja kaikkien ekstruusiotoimittajien kesken?
Kaikki ekstruusiotoimittajat eivät testaa lämmönjohtavuutta, etenkin kun osia käytetään yleisiin rakenteellisiin tarkoituksiin.
Lämmönjohtavuuden testaus ei ole täysin standardoitu kaikkien toimittajien keskuudessa. Monet luottavat julkaistuihin metalliseostietoihin tai asiakaskohtaisiin testauspyyntöihin.
Useimmat valmistajat käyttävät metalliseosten tietolehtisiä ja varmistavat oikean kemiallisen koostumuksen sertifioinnin avulla, mutta:
- Harvat testaavat lämpöjohtavuuden eräkohtaisesti
- Jotkut testaavat lämpökestävyyttä valmiissa tuotteissa.
- Lämpöosia tarvitsevien asiakkaiden on määritettävä testausolosuhteet.
Ekstrudoitujen profiilien lämpötestausta varten ei ole maailmanlaajuisesti sovellettavia ASTM- tai ISO-standardeja, vaikka menetelmiä kuten ASTM E1952 tai ISO 22007 käytetään tutkimus- ja kehitystyössä tai korkean suorituskyvyn sovelluksissa.
Milloin testaus on tarpeen?
- LED-jäähdytyselementit
- Nestejäähdytteiset rakenneprofiilit
- Auton akkukotelot
- HVAC-kelan siivet
Jos ekstruusiossasi on siirrettävä lämpöä luotettavasti, pyydä näytekoe tai simulointi kuormituksen alaisena.
Lämmönjohtavuus testataan rutiininomaisesti kaikissa alumiinipuristeissa.False
Ellei asiakas toisin määrää, useimmat toimittajat luottavat tunnettuihin seosarvoihin testaamatta jokaista erää.
Lämpövaatimuksia omaavat asiakkaat tulisi pyytää toimittajalta erityisiä testiraportteja tai simulaatioita.Totta
Kaikkien suulakepuristettujen tuotteiden johtokykyä ei testata, joten lämpökriittiset sovellukset vaativat ylimääräisen validoinnin.
Voivatko pintakäsittelyt vähentää johtavuustasoja?
Hyvä metalliseos ja erinomainen muoto voivat silti tuottaa heikkoja tuloksia, jos pinta kerää lämpöä.
Kyllä, pinnoitteet kuten anodisointi, maalaus tai jauhemaalaus vähentävät lämmönjohtavuutta pinnalla. Mitä paksumpi pinnoite, sitä parempi lämmönkestävyys.
Anodisoitu alumiini on kova alumiinioksidikerros (Al₂O₃), jonka johtavuus on vain 25–30 W/m·K. Vertaa sitä alumiinin ~200+ W/m·K. Anodisointi suojaa korroosiolta ja kulumiselta, mutta eristää lämpöä.
Pintakäsittelyn vaikutus lämmönvirtaukseen
| Pintakäsittely | Lämpövaikutus |
|---|---|
| Ei mitään (paljas alumiini) | Paras johtavuus |
| Ohut anodisointi | Hieman vähäinen lasku |
| Paksu anodisointi | Kohtalainen väheneminen |
| Jauhemaalaus | Merkittävä väheneminen |
| Maalatut pinnat | Kohtalainen tai suuri vaikutus |
Ei-kriittisten osien osalta anodisointi on sopiva menetelmä. Lämpöä paljon tuottavien laitteiden (kuten LED-jäähdytyslevyjen) osalta raakapinnat tai kevyesti viimeistellyt pinnat ovat kuitenkin parempi vaihtoehto.
Suunnittelijat pyrkivät usein tasapainoon: anodisoidaan vain alueet, jotka eivät ole lämpökontaktissa, tai käytetään johtavia pintapinnoitteita, kuten mustaa oksidia, jolla on parempi emissiivisyys.
Alumiinin anodisointi lisää korroosionkestävyyttä, mutta vähentää pinnan lämmönjohtavuutta.Totta
Anodisoitu kerros on keraaminen materiaali, jonka johtavuus on alhaisempi kuin paljaalla alumiinilla, ja se toimii eristeenä.
Jauhemaalaus parantaa alumiiniprofiilien lämmönjohtavuutta.False
Jauhemaalaus lisää paksun polymeerikerroksen, joka vastustaa lämmön virtausta ja vähentää tehokasta pinnan johtavuutta.
Päätelmä
Kun suunnittelet lämpötoiminnallisia alumiinipuristettuja profiileja, valitse korkean lämmönjohtavuuden omaava seos, kuten 6063 tai 3003, muotoile se ilmavirtausta varten, vältä paksuja pinnoitteita ja pyydä testausta, kun lämmönsiirto on tärkeää. Jopa paras metalli epäonnistuu, jos pintakäsittelyt tai geometria estävät lämmön liikkumisen. Oikealla suunnittelulla ja seoksella puristetut profiilit voivat haihduttaa lämpöä tehokkaasti ja luotettavasti elektroniikassa, valaistuksessa, sähköautoissa ja muissa sovelluksissa.
