Hűtőbordákhoz használt alumínium extrudálás?

Tudom, hogy nehéz egyértelmű információt találni az alumínium extrudált részek hűtőbordákhoz való használatáról. Szüksége van egy útmutatóra, amely kitér arra, hogy miért, hogyan és hol használják őket.

Megtudhatja, miért ideális az alumínium, hogyan javítják a profilok a hűtést, és kik használják őket.

Hadd vezessem el Önt az alapfogalmaktól a valós használatig.

Miért ideálisak az alumínium extrudálások hűtőbordákhoz?

Az anyagválasztással és az extrudálási folyamattal kezdem. Az alumínium könnyű súlyt, jó hővezető képességet és tervezési rugalmasságot kínál.

Az alumínium extrudált lemezek ötvözik a költséget, a hőteljesítményt és a hűtőbordák alakjának testreszabhatóságát.

Merülj mélyebbre

Az alumíniumot széles körben használják hűtőbordákban, mivel nagy hővezető képességgel rendelkezik. Az olyan gyakori ötvözetek, mint a 6063-T5 vagy a 6061-T6 150-205 W/m-K. Ez azt jelenti, hogy a hő gyorsan mozog az alapról a lamellákra.

Az extrudálási eljárás további tervezési előnyöket biztosít. Bordákat, hőcsövek kivágásait és csatornákat készíthetünk egyetlen menetben. Ez csökkenti a megmunkálási költségeket és javítja a teljesítményt.

Az alumínium könnyű. Egy extrudált 6063-as hűtőborda kisebb súlyú, mint egy acélból vagy rézből készült hűtőborda. Ez megkönnyíti a rendszerek felszerelését és csökkenti a szállítási költségeket.

Az extrudált formák megismételhetők. Minden sorozatban azonos alkatrészeket kap. Ez kulcsfontosságú a tételek termikus teljesítménye szempontjából.

Végül, az alumínium extrudált termékek újrahasznosíthatók. Az elhasználódott alkatrészek alacsony energiaköltséggel újrafelhasználhatók. Ez támogatja a zöld tervezést.

Íme egy összefoglaló:

Az alumínium extrudálás megfizethetővé, hatékonnyá és környezetbaráttá teszi a hűtőbordákat.

Milyen extrudálási profilok maximalizálják a hűtőbordák teljesítményét?

Olyan profilokat választok, amelyek növelik a felületet és a légáramlást. Gyakori formák az egyenes lamellák, a szélesített lamellák, a tűs lamellák és a nagy keresztmetszeti arányú lamellák.

A keskeny, magas lamellákkal és nyitott csatornákkal ellátott profilok maximalizálják a hőelvezetést.

Merülj mélyebbre

A hűtőborda profiljának célja a nagyobb felület és a jó légáramlás elérése. Ez sok lamellát, vékony falakat, magas szerkezeteket és a lamellák közötti teret jelent.

Az egyenes uszonyú extrudálások alapvetőek. Sok párhuzamos lamellával és nyitott csatornákkal rendelkeznek. Ezeket könnyű extrudálni és felszerelni.

A pin-fin profilok lapok helyett oszlopokat használnak. A csapok minden irányban biztosítják a légáramlást. Nagyszerűek turbulens hűtéshez vagy kényszerített levegős beállításokhoz.

A nagy vetületarányú profilok magas, vékony lamellákkal rendelkeznek. Kevesebb alapszélesség mellett nagyobb felületet biztosítanak. A korlátot az uszonyok megereszkedése vagy törése jelenti a gyártás során. A tipikus falvastagság 0,8-1,5 mm, a lamellák magassága pedig legfeljebb 30 mm.

A szélesített uszonyprofilok szélesebb uszony felső vagy ferde oldallal rendelkeznek. Ez növeli a felületet és vezeti a levegőt a jobb hűtési hatékonyság érdekében.

A hibrid szelvényű extrudálások egyetlen profilban kombinálják a lapos alapot, a tűs lamellákat, az egyenes lamellákat és a kivágásokat a hőcsövek számára. Kompakt, nagy teljesítményű hűtést biztosít.

Íme egy táblázat a gyakori profilokról:

A profiltervezéshez CFD-szimulációt is alkalmaznak. Vizsgálom a légsebességet, a turbulenciát és a hőmérséklet-eloszlást. Ezután beállítom a lamellák távolságát és vastagságát a légáramlás és a felület egyensúlyának megteremtése érdekében.

Az extrudált profilok lehetővé teszik a szerelőlábak, csavarhüvelyek vagy a hőcsövek számára kialakított rések hozzáadását is. Ez leegyszerűsíti a szerelést és javítja a hőérintkezést.

Ezek az optimalizált profilok jobb teljesítményt eredményeznek a LED-es világításban, az energiaátalakításban és a számítástechnikai rendszerekben.

Hogyan optimalizálják a hővezető képességet az alumínium hűtőbordáknál?

Az ötvözet, a szemcseszerkezet, a felület és a határfelületek kezelésére összpontosítok. Mindegyik tényező fokozza a hőátadást.

Az optimalizálás magában foglalja a megfelelő ötvözet kiválasztását, a mikroszerkezet szabályozását, a felületek befejezését és a hőforrásokkal való szoros érintkezést.

Merülj mélyebbre

Először is, az ötvözet kiválasztása számít. A 6063?T5 gyakori extrudáláshoz. Jó a vezetőképessége, az alakíthatósága és az ára. A 6061?T6 valamivel nagyobb szilárdsággal, de alacsonyabb vezetőképességgel rendelkezik. A legmagasabb hőtechnikai igényekhez 1070 vagy 1350 tiszta alumíniumot használnak; ezek elérik a ~230 W/m-K értéket, de lágyabbak és nehezebb őket extrudálni.

Ezután a szemcseszerkezet befolyásolja a hőáramlást. Megfelelő extrudálási hőmérsékletet és hűtési sebességet alkalmazunk. Az izzítás finomíthatja a szemcseszerkezetet és kissé javíthatja a vezetőképességet. Az extrudálás utáni hűtést úgy irányítjuk, hogy elkerüljük a hőt blokkoló belső feszültségeket.

A felületkezelés is számít. Az eloxálás oxidot képez, amelynek alacsony a vezetőképessége. Ha termikus kapcsolatra van szükség, a belső bordákat csupaszon hagyjuk, vagy vékony, ellenőrzött oxidréteget használunk. Alternatív megoldásként fekete eloxálást használunk a sugárzó hűtéshez, mivel a fekete szín jól bocsátja ki a hőt.

A hűtőborda és az érintkező alkatrészek közötti szoros érintkezést is biztosítjuk. Lapossági ellenőrzést is biztosítunk (0,05 mm-es alaplaposság). A MOSFET vagy a CPU és a hűtőborda között fázisváltó párnákat vagy hővegyületet használunk. Ez kitölti a hézagokat és javítja a vezetést.

A prototípusok esetében az Rth hőellenállást vizsgálom, K/W-ban mérve. Az alacsonyabb Rth jobb hűtést jelent. A fűtőtestet az alapra szerelem, és mérni szoktam a hőmérséklet-emelkedést állandó terhelés mellett, környezeti hőmérsékleten. Addig állítom a kialakítást, amíg az Rth nem felel meg a specifikációnak.

Íme egy bontás:

Az egyes alkatrészek optimalizálásával a hűtőbordák teljesítményét a hőterhelésnek megfelelővé teszem. Ez az eljárás csökkenti a forró pontokat és növeli a rendszer megbízhatóságát.

Milyen iparágak használják leggyakrabban az alumínium extrudált hűtőbordákat?

Hűtőbordákat látok az elektronikában, a világításban, az energiaellátásban, az autóiparban és a távközlésben. Mindegyiknek egyedi igényei vannak, de mindannyian extrudálást használnak.

A főbb iparágak közé tartozik a LED világítás, a teljesítményelektronika, a számítástechnika, az autóipar és a távközlés.

Merülj mélyebbre

A LED-es világításban mindenhol extrudált hűtőbordák vannak. A nagy teljesítményű LED-eknek hatékony hűtésre van szükségük a fényerő és az élettartam fenntartásához. Gyakran használunk egyenes orrú vagy bordázott extrudált hűtőbordákat a fényvisszaverő házakba való integráláshoz.

A teljesítményelektronika, mint például az inverterek és átalakítók, a MOSFET-ek és IGBT-k extrudált hűtőbordáira támaszkodnak. Ezeknek lamellákra vagy csapszerkezetekre van szükségük a kényszerített levegő vagy a természetes konvekció érdekében. A könnyű lapra szerelés és a légáramlás érdekében beépítjük a szerelőnyílásokat és a leeresztőnyílásokat.

A számítástechnikában az asztali CPU-k, GPU-k és szervermodulok extrudált hűtőbordákat használnak hőcsövekkel. A hűtőborda profilja kivágásokat és alapfunkciókat tartalmaz a hőcsövek és ventilátorok befogadására. Az extrudálás lehetővé teszi, hogy egy blokkban több alkatrész is marható legyen.

Az autóipari rendszerek extrudált hűtőbordákat használnak LED fényszórókban, teljesítménymodulokban, akkumulátorrendszerekben és inverterekben. Ezeknek kezelniük kell a rezgéseket és a hőmérsékleti sokkokat. A tartósság érdekében 6063-as kemény eloxált anyagot használunk.

A távközlési berendezések, például az 5G rádiók és bázisállomások extrudált hűtőbordákat használnak az RF teljesítménymodulokhoz. Ezek gyakran használnak pin-fin extrudálást a többirányú légáramlás érdekében a kültéri szekrényekben.

Egyéb felhasználási területek közé tartoznak az ipari meghajtások, lézerberendezések, orvosi eszközök és EV töltőállomások. Minden alkalmazás a hőtechnikai tervezés kulcsfontosságú részeként tartja fenn a hűtőbordát.

Itt vannak a főbb iparágak:

Az extrudált hűtőbordák hatékonyan gyárthatók és alkalmazkodnak ezekhez a területekhez. A tervezési választások a légáramlás elérhetőségétől, a hőterheléstől és az összeszerelési módszerektől függnek.

Következtetés

Beszámoltunk arról, hogy miért ideális az alumínium, hogyan fokozzák a profilok a hűtést, hogyan optimalizáljuk a vezetőképességet, és kik használnak extrudált hűtőbordákat. Ezáltal teljes képet kaphat az extrudálásról a hőtervezésben.

Ha segítségre van szüksége a hűtőbordák tervezésében, a profilok kiválasztásában vagy a gyártásban, az út minden lépésében tudok segíteni.