Вимоги до провідності алюмінієвого профілю?

Електричні та теплові характеристики часто не відповідають вимогам реальних проектів. Багато команд вибирають алюмінієві профілі, не перевіряючи їх провідність. Це призводить до накопичення тепла, втрати сигналу або ризику для безпеки. Ці проблеми є дороговартісними і їх важко виправити згодом.

Вимоги до провідності алюмінієвих профілів залежать від електричного споживання, теплового навантаження, вибору сплаву та обробки поверхні. При дотриманні відповідних стандартів та контролі сплаву алюмінієві профілі можуть задовольняти як електричні, так і теплові потреби в системах з високими вимогами.

Багато покупців спочатку звертають увагу на форму та ціну. Провідність часто перевіряють занадто пізно. У цій статті пояснюється, як працює провідність в алюмінієвій екструзії. Також пояснюється, як стандарти, сплави та покриття впливають на продуктивність у реальних проектах.

Які стандарти провідності застосовуються до електричних застосувань?

Електричні системи виходять з ладу, коли провідність занадто низька. Це може спричинити падіння напруги, нагрівання і навіть ризик виникнення пожежі. Багато покупців вважають, що алюміній завжди працює однаково. Це неправда.

Електропровідність алюмінієвих профілів зазвичай вказується у відсотках від IACS, і більшість електричних конструкцій вимагають значень від 55 до 62 відсотків IACS залежно від сплаву та стану.

Чому існують електричні стандарти

Стандарти електропровідності допомагають інженерам порівнювати матеріали. Вони дають чітке число замість припущення. Для алюмінію найпоширенішим еталоном є IACS. Ця шкала порівнює матеріали з чистою відпаленою міддю.

Більшість алюмінієвих сплавів, що використовуються для екструзії, не є чистим алюмінієм. Легуючі елементи підвищують міцність. Водночас вони знижують провідність. Через це стандарти мають більше значення, ніж маркетингові терміни.

Загальні еталони провідності

Нижче наведено просту таблицю, яку використовують багато покупців та інженерів.

Ця таблиця показує, чому вибір сплаву має значення. Міцний профіль може не витримати електричне навантаження. Профіль з високою провідністю може не витримати навантаження.

Стандарти, на які часто посилаються

Електричні проекти часто відповідають національним або галузевим нормам. Ці норми не завжди визначають конкретний сплав. Вони встановлюють мінімальні вимоги до провідності або продуктивності.

Приклади:

• Мінімальна провідність для систем заземлення
• Межі опору для розподільних шин
• Межі підвищення температури при поточній навантаженні

На практиці покупці повинні вимагати дані випробувань на провідність. Одного сертифіката заводу може бути недостатньо. Випробування на провідність після екструзії дають більшу впевненість.

Практичні поради від виробництва

На реальних заводах провідність змінюється залежно від контролю процесу. Важливе значення мають температура екструзії, швидкість охолодження та старіння. Два профілі з однаковим сплавом можуть мати різну провідність.

З цієї причини серйозні електричні проекти повинні:

• Визначити мінімальне значення IACS на кресленнях
• Запит на отримання звітів про тестування на рівні партії
• Уникайте змішування постачальників для однієї системи

Такий підхід знижує ризики та покращує довгострокову стабільність системи.

Як визначається теплопровідність для компонентів охолодження?

Несправність системи охолодження призводить до вимкнення системи. Багато алюмінієвих деталей використовуються як тепловідводи. Проте покупці часто плутають теплопровідність з електропровідністю.

Теплопровідність визначається у ватах на метр кельвін, а алюмінієві профілі, що використовуються для охолодження, зазвичай мають теплопровідність від 150 до 220 Вт на метр кельвін, залежно від сплаву та стану.

Розуміння значень теплопровідності

Теплопровідність вимірює швидкість проходження тепла через матеріал. Більш високі значення означають кращу теплопередачу. Алюміній популярний завдяки своєму балансу між вагою, вартістю та тепловим потоком.

Чистий алюміній має дуже високу теплопровідність. Але він м'який. Конструктивні сплави обмінюють деякі теплові характеристики на міцність.

Типові значення, що використовуються в проектуванні

У таблиці нижче наведено загальні еталонні значення, які використовують інженери-теплотехніки.

Ці цифри є середніми значеннями. Фактичні результати залежать від процесу та стану поверхні.

Фактори дизайну, що виходять за межі матеріалу

Теплопровідність сама по собі не визначає ефективність охолодження. Форма і площа поверхні часто мають більшу вагу.

Ключові фактори включають:

• Висота і відстань між плавниками
• Напрямок повітряного потоку
• Контактний опір на стиках

Екструзія з нижчою провідністю може перевершити екструзію з вищою провідністю, якщо геометрія оптимізована.

Поширені помилки покупців

Багато покупців запитують лише назву сплаву. Вони вважають, що це гарантує теплові характеристики. Це ризиковано. Ефективність тепловідводу залежить від конструкції всієї системи.

У реальних проектах до передової практики належать:

• Запит на підтримку в області теплового моделювання
• Випробування прототипів під навантаженням
• Уникнення надмірного анодування, коли це не потрібно

Це скорочує цикли перепроектування та покращує термін експлуатації продукту.

Чи можуть поверхневі покриття впливати на провідність?

Обробка поверхні покращує зовнішній вигляд і корозійну стійкість. Водночас вона може знизити провідність. Цей компроміс часто ігнорують.

Поверхневі покриття, такі як анодування та порошкове покриття, знижують як електричну, так і теплопровідність, додаючи резистивний шар на алюмінієві профілі.

Як покриття впливають на електричний струм

Анодування створює оксидний шар. Цей шар є твердим і захисним. Він також є електричним ізолятором. Навіть тонкі анодні плівки блокують протікання струму.

Порошкове покриття додає більш товстий полімерний шар. Це повністю ізолює поверхню. Електричний контакт повинен бути спроектований навколо нього.

Термічний вплив покриттів

Покриття уповільнюють передачу тепла на поверхні. Це не змінює загальну теплопровідність. Але це впливає на віддачу тепла в повітря.

Тонке прозоре анодування має обмежений вплив. Товсте декоративне анодування або фарба знижують ефективність охолодження.

Порівняння поширених покриттів

Ця таблиця допомагає покупцям вибрати правильне покриття для конкретної функції.

Дизайнерські рішення, що використовуються на практиці

Інженери часто маскують зони контакту. Це дозволяє забезпечити заземлення або теплопередачу там, де це необхідно. Інший метод — обробка після нанесення покриття.

Важливе значення має хороша комунікація між покупцем і виробником екструдерів. Поверхневе покриття повинно визначатися функціональними зонами, а не тільки кольором або товщиною.

Які сплави відповідають високим вимогам до провідності?

Вибір неправильного сплаву призводить до втрати продуктивності. Багато міцних сплавів є поганими провідниками. Висока провідність вимагає чітких пріоритетів.

Алюмінієві профілі з високою провідністю зазвичай виготовляються зі сплавів 1xxx або 6xxx з контрольованим складом і температурою, щоб забезпечити баланс між міцністю і провідністю.

Сімейства сплавів та провідність

Чистий алюміній має найкращу провідність. Однак йому бракує міцності. Легуючі елементи зменшують кількість вільних електронів. Це знижує провідність.

Найпоширенішим компромісним варіантом є серія 6xxx. Вона забезпечує хорошу міцність, корозійну стійкість і прийнятну провідність.

Поширені сплави, що використовуються

Нижче наведено практичне порівняння.

Ця таблиця показує, чому жоден сплав не є ідеальним для всіх завдань.

Контроль температури та процесу

Температура впливає на провідність. Надмірне старіння знижує міцність, але покращує провідність. Недостатнє старіння має протилежний ефект.

Екструдери регулюють час старіння відповідно до поставлених цілей. Покупці повинні заздалегідь вказати вимоги до провідності. Пізні зміни обходяться дорого.

Реальний досвід реалізації проектів

В одному проекті покупець вибрав міцний сплав. Пізніше тестування показало надмірне нагрівання. Для виправлення ситуації знадобилося змінити сплав і оновити інструменти. Це затримало запуск.

Чіткі цілі щодо провідності на етапі запиту на пропозицію дозволяють уникнути цього ризику. Це також допомагає постачальникам вибрати правильне технологічне вікно.

Висновок

Провідність алюмінієвого профілю залежить від стандартів, сплаву, стану та обробки поверхні. Електричні та теплові вимоги повинні бути визначені на ранньому етапі. Чіткі технічні характеристики та випробування допомагають уникнути несправностей та перепроектування.