Что такое радиаторы и как их делают?
Я знаю, что разобраться в теплоотводах и их производстве непросто. Вам нужно четкое, пошаговое руководство.
Теплоотвод - это устройство, отводящее тепло от электроники и передающее его воздуху. Они изготавливаются методом экструзии, обработки на станках с ЧПУ, литья под давлением или приклеивания ребер к основанию.
Сейчас я покажу вам, что они делают, как их производят и как выбрать.
Каковы основные функции радиатора?
Начну с того, почему радиаторы имеют значение: контроль температуры, защита компонентов и поддержка производительности.
Радиаторы поглощают тепло от электроники и отводят его в воздух, сохраняя компоненты холодными и надежными.
Погрузитесь глубже
В процессе работы электроника выделяет тепло. Если не отводить тепло, оно может привести к повреждению или сокращению срока службы. Теплоотводы - это теплопроводники, которые отводят тепло от чувствительных деталей.
Основные функции включают:
- Поглощение тепла
Основание соприкасается с устройством и поглощает тепло. - Распространение тепла
Материал перемещает тепло через основание к ребрам. - Выделение тепла
Крылья увеличивают площадь поверхности, чтобы воздух мог рассеивать тепло. - Усиление конвекции
Воздушный поток над ребрами (естественный или принудительный) отводит тепло.
Эффективная конструкция радиатора обеспечивает баланс между тепловыми характеристиками и размерами.
| Функция | Описание |
|---|---|
| Поглощение тепла | Передача тепла от микросхемы или устройства к основанию |
| Распространение тепла | Равномерно распределяет тепло по всему основанию ребер |
| Рассеивание тепла | Вывод тепла через ребра в окружающий воздух |
| Усиление воздушного потока | Улучшает охлаждение за счет естественного или вентиляторного воздушного потока |
Во многих приложениях добавляются вентиляторы, тепловые трубки или термоинтерфейсные прокладки. В светодиодных лампах, центральных процессорах, силовых устройствах и автомобильных модулях теплоотводы имеют решающее значение для охлаждения и надежности.
Радиаторы отводят тепло от электроники.Ложь
Они не хранят тепло, а передают его воздуху.
Ласты увеличивают площадь для лучшей теплопередачи.Правда
Крылья открывают большую поверхность для воздуха, поэтому тепло рассеивается эффективнее.
Какие материалы используются для изготовления радиаторов?
Я сравниваю такие материалы, как алюминий и медь, объясняя, почему часто выбирают сплавы.
В большинстве радиаторов используется алюминий или медь, которые выбираются с учетом теплопроводности, веса и стоимости.
Погрузитесь глубже
-
Алюминиевые сплавы (6063-T5, 6061-T6)
Проводимость: 150-205 Вт/м-К. Легко экструдируется, легкий, экономичный. Используется для общего охлаждения. -
Медь (C11000, C12200)
Проводимость: ~400 Вт/м-К. Отличное охлаждение, тяжелее и дороже. Используется там, где производительность имеет решающее значение. -
Алюминиево-медные гибриды
Комбинируйте медное основание с алюминиевыми ребрами, чтобы сбалансировать стоимость и производительность. -
Другие металлы (сталь, магний)
Редко используется из-за низкой проводимости или высокой стоимости.
Выбор материала влияет на способ производства, вес, стоимость и тепловые характеристики. Алюминий наиболее популярен благодаря своим сбалансированным характеристикам.
| Материал | Проводимость (Вт/м-К) | Вес | Стоимость | Типичное использование |
|---|---|---|---|---|
| Алюминий | 150?205 | Низкий | Низкий? средний | Электроника, светодиоды, потребители |
| Медь | ~400 | Высокий | Высокий | Серверы, аэрокосмическая промышленность, энергетика |
| Гибрид Al?Cu | 200-300 | Средний | Средний?высокий | Критические области производительности |
Медь проводит в два раза больше тепла, чем алюминий.Ложь
Медь проводит примерно в 2-3 раза больше, а не в два раза.
Алюминий предпочтительнее для чиллеров из-за веса.Правда
Легкость и электропроводность делают его идеальным для многих применений.
Какими методами производятся радиаторы?
Я описываю экструзию, обработку на станках с ЧПУ, литье под давлением, штамповку, обрезку, клееные ребра и тепловые трубы.
Методы включают экструзию, механическую обработку, штамповку, обрезку, литье под давлением и склеивание ребер.
Погрузитесь глубже
1. Экструзия
Алюминиевые заготовки нагреваются и продавливаются через штамп для формирования ребер. Это позволяет получить равномерное поперечное сечение. Хорошо подходит для простых и длинных радиаторов.
2. Обработка с ЧПУ
Радиаторы обрабатываются из цельных заготовок. Обеспечивает нестандартные формы, вырезы и детали ребер. Точность, но стоимость каждой детали выше.
3. Литье под давлением
Расплавленный металл впрыскивается в формы для создания сложных форм. Хорошо подходит для больших объемов и сложных форм. Может потребоваться улучшение качества поверхности.
4. Штамповка и формовка
Тонкие металлические листы штампуются, тиснятся и формируются в стопки ребер. Низкая стоимость для простых низкопрофильных раковин.
5. Скивинг
Ребра нарезаются непосредственно из цельного блока и загибаются вверх. Обеспечивает тонкие плавники и высокую производительность, но при этом высок износ инструмента.
6. Склеенные или спаянные ребра
Отдельные ребра приклеены к опорной пластине. Индивидуальное расстояние между ребрами для плотной посадки радиатора. Трудоемко и подходит для прототипов.
7. Интеграция тепловых труб
Металлические трубки отводят тепло к удаленным ребрам. Используются в процессорах или кулерах для ноутбуков. Обычно сочетается с другими методами.
Вот таблица:
| Метод | Плюсы | Cons | Общее использование |
|---|---|---|---|
| Экструзия | Экономичность, масштабируемость | Ограничивается простыми формами | Светодиодное оребрение, промышленные охладители |
| Обработка на станках с ЧПУ | Индивидуальный, подробный | Дорого за единицу | Тестовые детали, аэрокосмическая промышленность |
| Литье под давлением | Сложные формы, большой объем | Шероховатая поверхность, пористость | Сложные корпуса, блоки питания |
| Скивинг | Тонкие ребра, высокая производительность | Износ инструмента, ограниченный объем | Кулеры для процессоров, телекоммуникации |
| Скрепляющие ребра | Пользовательские интервалы и размеры | Трудоемкость | Прототипы, эксперименты |
| Штамповка/формовка | Низкий профиль, низкая стоимость | Ограниченная толщина | Электроника с низким энергопотреблением |
Сочетание материалов и методов определяет цену, производительность и внешний вид.
Экструдированные радиаторы могут иметь вырезы.Ложь
Экструзия позволяет получить постоянное сечение; вырезы требуют дополнительной обработки.
Оперение с загибом обеспечивает высокую производительность.Правда
Тонкие ребра увеличивают площадь поверхности и эффективность теплопередачи.
Как выбрать правильную конструкцию радиатора?
Я проведу вас через выбор геометрии, материала, воздушного потока и соотношения затрат.
Выбирайте радиатор с учетом тепловой нагрузки устройства, воздушного потока, геометрии, материала и стоимости.
Погрузитесь глубже
-
Определите тепловые требования
Определите мощность (Вт), максимальную температуру устройства и температуру окружающей среды. Используйте термическое сопротивление (Rth = ΔT / Мощность) для определения размеров ребер. -
Выберите материал
Алюминий для легкого/достаточного охлаждения; медь или гибриды для более высоких тепловых потребностей. -
Выберите геометрию плавника
Естественная конвекция: меньшее количество широких ребер. Принудительный поток воздуха: высокие, плотные ребра. Косые или штыревые ребра подходят для компактных конструкций. -
Выберите метод производства
Экструзия - для прямых ребер, ЧПУ - для нестандартных форм, литье под давлением - для объемных. -
Учитывайте направление воздушного потока
Выровняйте ребра по траектории воздушного потока. Вертикальные ребра для вертикального воздушного потока, штыревые ребра для разнонаправленного потока. -
Вес и крепление
Соблюдайте баланс между весом и прочностью. Конструкции с ЧПУ или гибридные конструкции могут иметь легкий вес, но жесткую структуру. -
Прототипы и испытания
CFD-модели или прототипы подтверждают эффективность. Используйте термокамеры для испытаний в реальных условиях. -
Стоимость и объем
Большие объемы = литье под давлением или экструзия. Малосерийные или заказные = ребра с ЧПУ или клееные ребра.
Вот краткое содержание:
| Фактор | Руководство |
|---|---|
| Рассеиваемая мощность | Rth ≤ ΔT / Мощность |
| Поток воздуха | Естественные: разнесенные/вертикальные ребра; принудительные: плотная решетка |
| Материал | Алюминий для легкости; медь для производительности |
| Производство | Экструзия/ЧПУ для прототипов; литье для объемов |
| Стоимость в сравнении с объемом | Выберите метод в зависимости от объема производства |
Выберите конструкцию, которая отвечает тепловым потребностям, соответствует размерам и воздушному потоку, а также укладывается в бюджет. Тестирование гарантирует, что все работает так, как задумано.
Плавники всегда дешевле, чем экструзия.Ложь
Для обработки методом скалывания требуется более сложный инструмент и более медленная настройка, поэтому она'обычно дороже.
Экструзия идеально подходит для прямых ребер, длинных радиаторов.Правда
Он предлагает масштабируемое производство для простых и последовательных профилей.
Заключение
Радиаторы являются ключевым элементом охлаждения электроники, передавая тепло через ребра и воздушный поток. Они изготавливаются из алюминия или меди с помощью таких методов, как экструзия, ЧПУ или резка, и имеют различные формы. Правильная конструкция зависит от мощности нагрузки, воздушного потока, материала, размера и стоимости. Тщательные расчеты и испытания приводят к надежным тепловым решениям.
Если вам нужна помощь в определении тепловых характеристик, выборе материалов или оценке методов производства, я могу провести вас от концепции до производства.
