Shenzhen Prolean Technology Co., Ltd.

'n Kort oorsig oor die ontwerp en vervaardiging van warmteafvoer

'n Kort oorsig oor die ontwerp en vervaardiging van warmteafvoer

Laaste opdatering: 09/01;Tyd om te lees: 6 min

Hittebak

Hittebak

 

'n Koelbak is 'n termodinamiese toestel wat hitte van meganiese, elektriese en elektroniese stelsels verwyder.In verskeie toestelle en masjiene is dit noodsaaklik om die temperatuurreeks binne 'n spesifieke limiet te hou om die funksionaliteit van daardie toestel of masjien te handhaaf.Hier kom die rol van heatsinks ter sprake.Byvoorbeeld, jou skootrekenaar se stewige masjinerie in verskillende industrieë moet sy hitte verdryf.Dink dus hoe wyd dit in vandag se wêreld van tegnologie gebruik word.Hitte-sinks verdryf hitte deur dit oor te dra na 'n gereguleerde medium, soos lug of vloeistof, en dan uit die apparaat en die oordragmedium verdryf.

Hierdie artikel gaan kortliks deur diewerking van hitteafdraad, ontwerpstappe en vervaardigingsbenaderings.

 

Werking van Heat Sink

Die Fourier-wet van hitte-oordragte, wat bepaal dat hitte altyd van 'n hoë temperatuur na 'n lae-temperatuur medium vloei, verskaf die grondslag vir hoe 'n hitteput funksioneer.Terwyl toestelle hitte produseer, wat warmer is as die omliggende lug of vloeistof, dra hulle daardie hitte oor deur geleiding, konveksie of soms straling na 'n koeler kontak.

Kom ons kyk na die vloeidiagram hieronder vir 'n duidelike prentjie van die hitteafleider se werking;

Vloeidiagram vir die werking van hitte-afvoer

Vloeidiagram vir die werking van hitte-afvoer

 

·   Passiewe hitte sintuie

Passiewe hitte-sinks dra natuurlik die geabsorbeerde hitte na die omringende lug oor sonder kragkonveksie, soos 'n waaier of watersirkulasie rondom hulle.Hulle is gewoonlik groot van vorm en bevat 'n vinskikking wat aan die buite-omgewing blootgestel is.

 

·   Aktiewe hitte sink

Die aktiewe heatsink bestaan ​​uit die ekstra waaier of blaser en vloeistof wat opgestel is om die hitte anders as die natuurlike benadering te verwyder.Hierdie bykomende opstelling verhoog die hitte-afvoerproses deur die gedwonge konveksieproses.Byvoorbeeld, wanneer die waaier in werking is, verhoog dit die lugsnelheid en dra dit vinnig hitte van die hittesink na die omgewing oor.

 

Berekening van termiese weerstand

Tydens die ontwerp van 'n hittesink, die berekening van die totale termiese weerstand (Rhs) speel 'n belangrike rol om die potensiële prestasie en doeltreffendheid te verstaan, so kom ons kyk hoe dit bereken kan word;

formule

 

formule 1

Rhs= (Tj-Ta/P) – (Rth-jc) – RI

P= Totale verspreide hitte

TI= Maksimum aansluitingstemperatuur van die toestel by 0C.

Rth-jc= Verbinding tot omhulsel termiese weerstand

Ta= Omringende lugtemperatuur by0C.

RI= Weerstand van koppelvlakmateriaal

Rek= (t/L x B x KI)

t = dikte van koppelvlakmateriaal

KI=Termiese geleidingsvermoë van koppelvlakmateriaal

L = Lengte van hittebron

W = Breedte van hittebron

 

Ontwerp van die Heat Sink

Daar is verskeie stappe in die ontwerp.Kom ons kyk kortliks na elkeen van hulle.

1.          Keuse van materiaal

Termiese geleidingsvermoë is een van die noodsaaklike kenmerke van 'n hitte-afvoermateriaal omdat dit die vinnige oordrag van hitte van 'n verhitte toestelkomponent na die wasbak en die omgewing moontlik maak.

Die twee primêre materiale wat gebruik word om koelbakke te maak, is koper- en aluminiumlegerings.Dit is omdat hulle uitstekende meganiese eienskappe het, soos sterkte, korrosiebestandheid, duursaamheid en hoë hittegeleiding.Alhoewel dit redelik duur is, kan diamant (2 000 W/m/k) egter die ideale materiaal wees vir koelbakke in hoëwerkverrigting en presisie elektroniese toestelle.

Benewens die elektroniese onderdele, produseer litium-ioonbatterye hitte-afvoer is nodig.In so 'n situasie is koper of aluminium dalk nie die optimum materiaal vir die koelbak nie.

Die motorbedryf se oplossing vir hittebestuur is 'n meer fantastiese geleidingsvermoë koolstofveselmateriaal.

2.          Vinne rangskikking en lugvloei

Nog 'n faktor wat die hitte-afvoerverrigting beïnvloed, is die koelmiddelmedium, wat die tempo van hitte-afvoer aansienlik beïnvloed.Daarom, wanneer 'n koelbak gebou word, is vorm, grootte en vinrangskikking belangrike aspekte om in ag te neem.Die gebruik van die parametriese optimeringstegniek is die beste opsie om die ideale parameterwaardes te vind om by die genoemde beperkings te pas en ontwerpdoelwitte te bereik.

  • Verbeter die spasie tussen die vinne om lugvloei te verbeter en termiese weerstand te verminder.
  • Omdat 'n groter oppervlakte geleiding en konveksie hitte-oordrag verhoog, wat help met hitte-afvoer, oorweeg dit om die dikte en hoogte te verhoog.
  • Skep 'n kleiner termiese grenslaag, en die lugvloeirigting is ontwerp teen 'n ideale hoek met die heatsink om vindoeltreffendheid te verhoog.
  • Nadat u die vinneontwerp met CAD voorberei het, kan u die hitte-oordragscenario simuleer om die doeltreffendheid daarvan te optimaliseer.

3.          Aanhegting van heatsink

Die manier waarop die wasbak aan die toestel se verwarmingselement gekoppel is, beïnvloed ook hoe goed dit werk.Kies die beste verbindingsmetode wat die hitte-oordragtempo maksimeer uit die afstandspasieerders, platveerklemme, epoksie en termiese bandopsies.

4.          Termiese koppelvlak

Defekte en oppervlakruwheid van hitteafdraad speel 'n rol in die verhoging van die termiese weerstand as gevolg van 'n afname in die termiese kontakarea en koppelvlakdruk.Om hierdie probleem te oorkom, is termiese koppelvlakmateriaal die beste keuse.Die gebruik van vloeibare polimere, was, aluminium, grafiet en bande op die oppervlak van die hitte-afvoer en verwarmingselement van toestelle verlaag die termiese weerstand.

5.          Simulasie

Simulasie van die ontwerp is betekenisvol om die werkverrigting van die heatsink feitlik te sien.Rekenaarsimulasie gee die idee vir die verbetering en bevestig die Ontwerp of dit geskik is vir die vereiste toepassings of nie.

 

Vervaardigingsproses vir Heat Sink

Nadat die ontwerp van die hitte-sinks termies gesimuleer is, word dit nou vir produksie gedraai.Kom ons kyk in detail na die verskillende vervaardigingsprosesse;

 

1.          CNC-masjinering

Hittebak gemaak met CNC-bewerking

Hittebak gemaak met CNC-bewerking

 

CNC bewerkingis die beste benadering vir die vervaardiging van hitte-afvoer vir komplekse vorms.Hierdie benadering gee baie buigsaamheid aan die ontwerpers.'n Hele blok metaal word gebruik om die wasbak te skep waar die vereiste vinne met die CNC-masjiene gesny word en vanaf die basis van die blok gebuig word.Dit is egter 'n tydrowende en duur metode.

 

2.          Ekstrusie

Een van die mees algemene prosesse vir die vervaardiging van heatsinks isekstrusie, wat behels die druk van warm knuppels van rekbare materiaal in hoë-sterkte staal matrys om plaatvinne te skep.Hulle word gebruik vir die meeste verkoelingstoepassings wat aluminium-koelkaste insluit.Natuurlik is aluminium die materiaal wat die meeste gebruik word vir die vervaardiging van hitte-afvoer.

Hittebak gemaak met Ekstrusie

Hittebak gemaak met Ekstrusie 

Dit is 'n goedkoop en eenvoudige prosedure.Die heatsinks kan in 'n verskeidenheid bedryfsomgewings gebruik word.As gevolg van die maksimum ekstrusiewydtebeperking, kan dit egter nie gebruik word met koelbakke wat breë vinne het nie.

 

3.          Casting

Hittebak gemaak met Casting

Hittebak gemaak met Casting

 

In diegietvan heatsink,aluminium, koper of sink is die algemene materiale.In hierdie proses word die blokke van geselekteerde materiale eers gesmelt en met 'n mate van druk in die matrys van die hitte-afvoer ingespuit.Nadat die ingespuite vloeibare materiaal in die matrys gestol is, word dit vrygestel, en verdere minimale bewerking word gedoen om enige oppervlakonvolmaaktheid uit te skakel.Dit is die beste om komplekse vorms met 'n hoë mate van akkuraatheid te verkry.

 

4.          Koue-smee

 

Hittebak gemaak met koue smee

Hittebak gemaak met koue smee

 

Dit is nog 'n hoë-presisie-vervaardigingsbenadering vir die heatsinks wat geskik is vir aluminium en sy legerings.Alhoewel, dit is ook van toepassing op koper en brons.Koue smee maak gebruik van uiterste druk en vervorm metaalvorm by kamertemperatuur om ronde en elliptiese penne vir die koelplaat te skep.Daarbenewens word dit gebruik om vinne met hoë digtheid te produseer, wat die hitte-oordrag in hoëspoed-lugvloeitoestande sal verbeter.

 

5.          3D-drukwerk

3D-gedrukte Heat Sink

3D-gedrukte Heat Sink

Die ontwikkeling van 3D-drukwerk as 'n metode vir die vervaardiging van heatsinks het voortgespruit uit tegnologiese vooruitgang.Poeierbedsamesmelting en gerigte energieneerleggingstegnologieë is die twee gewildste metodes in die druk van heatsinks.

 

6.          Gestempel

Hittebak gemaak met koue stempel

Hittebak gemaak met koue stempel 

Diestempelmetode word gebruik waar dit nodig is om die hittepype binne die vinne te bou.Dan, deur die metaalstroke te druk, word die vinne vervaardig.In gevalle waar hoëspoed-stempeltegnologie gebruik word, is dit veral effektief vir massavervaardiging.Nietemin, die prys is hoog.

 

 

Afsluiting

Verhittingsbakke is noodsaaklik in meganiese, elektriese en elektroniese toestelle.In hierdie artikel het ek die gedetailleerde ontwerpproses en vervaardiging wat op elektroniese toestelle gefokus is, bespreek.Die ontwerp van heatsinks het 'n groot invloed op die hitte-afvoertempo, so elke ontwerpstap is noodsaaklik om te volg om die werkverrigting te optimaliseer.Verder help termiese simulasie na ontwerp om die praktiese werkscenario te verstaan ​​en die ontwerp te verbeter.

Hier by ProleanHub het ons ontwerpers met meer as 'n dekade se ondervinding en gevorderde vervaardigingseenhede.Ons bied top-notch heat sink ontwerp en vervaardiging dienste.Daarbenewens simuleer ons meganiese ingenieurs die ontwerp om die funksionaliteit en werkverrigting te verbeter.Laastens monitor ons kwaliteitsbeheerafdeling elke vervaardigingstap, so jy hoef nie in te boet met ons kwaliteit van diens nie, as jy die vervaardiging van hitteafdraad benodig, netKontak Ons.

 

 

Gereelde vrae

Hoe kan ek die doeltreffendheid van die heatsinks verbeter?

Doeltreffendheid kan op verskeie maniere verhoog word, insluitend die vermindering van hitteweerstand, die optimalisering van vingrootte, vorm en rangskikking, en die verbetering van die vin-koppelvlak.

Wat is die beste materiaal vir heatsinks?

Die beste materiale vir hitte-sinks is koper- en aluminiumlegerings.Weereens, die hitte-oordragtempo berus egter op die ontwerp van die koelbak.

Hoe werk die heatsink?

Hitte-sinks word gemaak van materiale met hoë termiese geleidingsvermoë soos koper en aluminium met vinne.Dit word aan die verhitte komponente geheg en absorbeer die hitte.Dan verdwyn geabsorbeerde hitte in die omgewing deur geleiding, konveksie of straling.

Wat is die ontwerpstappe vir heatsinks?

Hier is die stappe;

  1. Keuse van materiaal
  2. bevestiging van vorm, grootte en rangskikking van vinne
  3. Bevestiging van aanhegsel (hittebak en toestelkomponent)
  4. Termiese koppeling van vinne
  5. Termiese simulasie van CAD-ontwerp

Wat is die algemene vervaardigingsbenaderings vir die heatsink?

CNC-bewerking, giet, smee, stempel en 3D-drukwerk is algemene benaderings.

 


Pos tyd: Jul-15-2022

Gereed om aan te haal?

Alle inligting en oplaaie is veilig en vertroulik.

Kontak Ons