Miksi suulakepuristettu alumiini jäähdytyslevy on suosittu?

Jäähdytitpä sitten suorittimia, tehoelektroniikkaa tai LED-moduuleja, jäähdytyselementit ovat välttämättömiä ylikuumenemisen estämiseksi. Suulakepuristetut alumiinijäähdytyslevyt ovat yleisin valinta, ja niitä käytetään laitteissa tietokoneista teollisuusasemiin.

Suulakepuristetut alumiinijäähdytyslevyt ovat suosittuja, koska suulakepuristus tarjoaa kustannustehokasta tuotantoa, lämpötehoa ja joustavaa suunnittelua.

Selitän, miksi tämä prosessi toimii niin hyvin, miten lämmönjohtavuus ohjaa muotoa, millaiset räätälöidyt geometriat ovat mahdollisia ja missä niitä käytetään eniten.

Mikä tekee ekstruusiosta ihanteellisen jäähdytyslevyihin?

Ekstruusio on avain taloudellisten ja tehokkaiden jäähdytyselementtiprofiilien tuottamiseen suurissa erissä.

Alumiinin suulakepuristuksella voidaan valmistaa monimutkaisia poikkileikkauksia, tiiviitä lamellien välejä ja edullisia työkaluja, jotka ovat kriittisiä jäähdytyselementtisovelluksissa.

Puristamisen tärkeimmät edut

Kun suunnittelin jäähdytysjoukkoa teolliseen reitittimeen, suulakepuristus mahdollisti tuhansien lamellien siromman profiilin, mikä oli mahdotonta koneistamalla tai valamalla tuohon hintaan.

Miten lämmönjohtavuus vaikuttaa suunnitteluun?

Materiaalin lämmönjohtavuus kertoo, kuinka hyvin se levittää lämpöä, mikä on ratkaisevan tärkeää jäähdytyselementin tehokkuuden kannalta.

Alumiinin korkea lämmönjohtavuus (~205 W/m-K) tekee siitä hyvän tasapainon suorituskyvyn, painon ja valmistettavuuden välillä.

Materiaalivertailu

Kupari johtaa lämpöä lähes kaksi kertaa paremmin, mutta se maksaa enemmän ja on raskaampi. Alumiini on yksinkertaisempi, johtaa hyvin lämpöä ja on puristettavissa.

Vaikutus suunnitteluun

• Evien määrä ja väli: Lähempänä olevat evät lisäävät pinta-alaa. Välin on kuitenkin oltava tasapainossa ilmavirran ja lämpövastuksen välillä.
• Pohjan paksuus: Paksummat pohjat alentavat lämmönkestävyyttä mutta lisäävät painoa.
• Evän korkeus: Korkeammat lamellit parantavat lämmönsiirtoa, mutta ne voivat heilua tai taipua.
• Suuntautuminen: Pystysuorat lamellit tukevat luonnollista konvektiota; vaakasuorat lamellit saattavat tarvita aktiivista jäähdytystä.

Työssäni LED-joukkojen parissa suulakepuristetut jäähdytyslevyt, joissa on tiheät pystysuorat lamellit, antavat LEDien toimia 30 °C viileämpinä samalla teholla.

Mitkä mukautetut muodot ovat mahdollisia?

Ekstruusiolla voit muotoilla suorakulmaisten lamellien lisäksi lähes loputtomasti erilaisia poikkileikkauksia.

Lähes mikä tahansa kohtuullisen monimutkainen 2D-poikkileikkaus voidaan suulakepuristaa: jaetut lamellit, L-kannattimet, lämpöputket, klipsit, useat kanavat ja kiinnityspisteet.

Esimerkkimuodot

1. Suorat eväjoukot - klassiset yhdensuuntaiset evät
2. Nastat ja evät - suulakepuristetut tapit tai pyöreät pylväät
3. Kampa- tai portaikkoprofiilit - erityistä tilantarvetta tai ilmavirtaa varten
4. Integroidut asennuslaipat - sisäänrakennetut pultinreiät ja ruuvinreiät
5. Jaetut lämpöputkikanavat - integroida putken pinnat suoraan
6. Hybridiprofiilit - yhdistää evät alustan osiin tai kiinnikkeiden ominaisuuksiin.

Pienten puskureiden, kanavien ja kiinnitysominaisuuksien lisääminen yhteen suulakepuristettuun kappaleeseen eliminoi jälkityöstön ja kokoonpanon.

Yhdessä tapauksessa lisäsin tehomoduulien jäähdytyslevyihin sisäänrakennetut kiinnityskielekkeet, mikä säästi 15%-kustannuksia ja kokoonpanoaikaa verrattuna kiinnikkeiden lisäämiseen myöhemmin.

Mitkä toimialat käyttävät niitä eniten?

Alumiinipursotettuja jäähdytyslevyjä on kaikkialla - tietokoneista aurinkopaneeleihin.

Niitä käytetään paljon elektroniikassa, LED-valaistuksessa, tehon muuntamisessa, autoteollisuudessa, televiestinnässä ja teollisuuskoneissa.

Tyypilliset teollisuussovellukset

Aurinkoenergiaelektroniikan alalla suunnittelimme jäähdytyselementtiprofiilin, joka kietoutuu alustan ympärille ja yhdistää jäähdytyselementin ja kotelon yhdeksi suulakepuristetuksi osaksi. Se lyhensi kokoonpanoaikaa ja paransi jäähdytystehoa.

?? Sukella syvemmälle: Miten muoto vaikuttaa jäähdytykseen?

1. Finnit tuumaa kohti (FPI)

   • Suurempi FPI = enemmän pinta-alaa = parempi lämmönhukkaantuminen.
   • Liian monet lamellit rajoittavat kuitenkin ilmavirtaa ja voivat aiheuttaa kuumien pisteiden muodostumista.

2. Evän paksuus

   • Paksummat lamellit levittävät lämpöä paremmin, mutta painavat enemmän.

3. Pohjan ja evän välinen suhde

   • Ihanteellinen tasapaino ylläpitää peruslämmön leviämistä ja tarjoaa samalla riittävästi pinta-alaa.

4. Ilmavirran suuntaus

   • Luonnollinen konvektio vs. pakotettu ilma (puhaltimet) vaikuttaa lamellien väleihin ja korkeuteen.

5. Välykset ja ilmavirtauskanavat

   • Profiileissa voi olla sisäisiä kanavia tai kammattuja asetteluja ilman suuntaamiseksi.

CFD-analyysin avulla optimoin suulakepuristetun profiilin niin, että tuuletinjäähdytteisen LED-ripojen lämpötila pysyi 3 °C:n sisällä peruslämpötilasta 100 W:n teholla.

Kysy itseltäsi

Päätelmä

• Ekstruusio on ihanteellinen jäähdytyslevyjen osalta: se tarjoaa monimutkaisuutta, pinta-alaa ja kustannustehokkuutta.
• Alumiinin lämmönjohtavuus löytää sopivan tasapainon suorituskyvyn ja käytännöllisyyden välillä.
• Mukautetut profiilit ratkaista todellisia teknisiä ongelmia ja vähentää osien määrää.
• Toimialat elektroniikasta energiaan luottaa suulakepuristettuihin alumiinijäähdytyslevyihin päivittäin.

Jos haluat apua profiilin suunnittelun optimoinnissa, seosten valinnassa tai lämpösuorituskyvyn tarkistamisessa, kerro minulle!