Shenzhen Prolean Technology Co., Ltd.

Tinjauan Singkat tentang Desain dan Manufaktur Heat Sink

Tinjauan Singkat tentang Desain dan Manufaktur Heat Sink

Pembaruan terakhir: 09/01;Waktu untuk membaca: 6 menit

Heat sink

Heat sink

 

Heat sink adalah perangkat termodinamika yang menghilangkan panas dari sistem mekanik, listrik, dan elektronik.Di berbagai perangkat dan mesin, sangat penting untuk menjaga kisaran suhu dalam batas tertentu untuk menjaga fungsionalitas perangkat atau mesin tersebut.Di sini peran heat-sink ikut bermain.Misalnya, mesin berat laptop Anda di berbagai industri perlu menghilangkan panasnya.Jadi pikirkan seberapa luas itu digunakan di dunia teknologi saat ini.Heat sink menghilangkan panas dengan memindahkannya ke media yang diatur, seperti udara atau cairan, kemudian dikeluarkan dari peralatan dan media pemindah.

Artikel ini akan membahas secara singkatkerja heat sink, langkah desain, dan pendekatan manufaktur.

 

Kerja Heat Sink

Hukum Fourier perpindahan panas, yang menyatakan bahwa panas selalu mengalir dari suhu tinggi ke media suhu rendah, memberikan dasar bagaimana heat sink berfungsi.Sementara perangkat menghasilkan panas, yang lebih panas daripada udara atau cairan di sekitarnya, mereka memindahkan panas itu dengan konduksi, konveksi, atau kadang-kadang radiasi ke kontak yang lebih dingin.

Mari kita lihat diagram alur di bawah ini untuk gambaran yang jelas tentang kerja heat-sink;

Diagram alir untuk kerja heat-sink

Diagram alir untuk kerja heat-sink

 

·   Heat sink pasif

Heat sink pasif secara alami mentransfer panas yang diserap ke udara sekitar tanpa konveksi paksa, seperti kipas atau sirkulasi air di sekitarnya.Ini biasanya berbentuk besar dan berisi susunan sirip yang terpapar ke lingkungan luar.

 

·   Heat sink aktif

Heat sink aktif terdiri dari kipas tambahan atau blower dan cairan yang diatur untuk menghilangkan panas selain dari pendekatan alami.Pengaturan tambahan ini meningkatkan proses pembuangan panas dengan proses konveksi paksa.Misalnya, saat kipas beroperasi, kipas meningkatkan kecepatan udara dan dengan cepat mentransfer panas dari unit pendingin ke lingkungan sekitarnya.

 

Perhitungan ketahanan termal

Selama Merancang unit pendingin, perhitungan resistansi termal total (Rhs) memainkan peran penting dalam memahami potensi kinerja dan efisiensi, jadi mari kita lihat cara menghitungnya;

rumus

 

Formula 1

Rhs= (Tj-Ta/P) – (Rth-jc) - RI

P = Total panas yang hilang

TI= Suhu persimpangan maksimum perangkat pada 0C.

Rth-jc= Junction ke case tahan panas

Ta= Suhu udara ambien pada0C.

RI= Resistansi bahan antarmuka

RSAYA= (t/L x L x KI)

t = ketebalan bahan antarmuka

KI= Konduktivitas termal bahan antarmuka

L = Panjang sumber panas

W = Lebar sumber panas

 

Desain Heat Sink

Ada beberapa langkah dalam mendesain.Mari kita lihat masing-masing secara singkat.

1.          Pemilihan bahan

Konduktivitas termal adalah salah satu karakteristik penting dari bahan heat sink karena memungkinkan transmisi panas yang cepat dari komponen perangkat yang dipanaskan ke sink dan lingkungan.

Dua bahan utama yang digunakan untuk membuat heat sink adalah paduan tembaga dan aluminium.Ini karena mereka memiliki kualitas mekanik yang sangat baik seperti kekuatan, ketahanan korosi, daya tahan, dan konduktivitas panas yang tinggi.Namun, meskipun cukup mahal, intan (2.000 W/m/k) dapat menjadi bahan yang ideal untuk heat sink pada perangkat elektronik berperforma tinggi dan presisi.

Selain komponen elektronik, baterai lithium-ion menghasilkan pembuangan panas yang diperlukan.Dalam situasi seperti itu, tembaga atau aluminium mungkin bukan bahan yang optimal untuk heat sink.

Solusi industri otomotif untuk manajemen panas adalah bahan serat karbon konduktivitas yang lebih menakjubkan.

2.          Pengaturan sirip & aliran udara

Faktor lain yang memengaruhi kinerja unit pendingin adalah media pendingin, yang secara signifikan memengaruhi laju pembuangan panas.Oleh karena itu, saat membangun heat sink, bentuk, ukuran, dan susunan sirip merupakan aspek penting yang harus diperhatikan.Menggunakan teknik optimasi parametrik adalah pilihan terbaik untuk menemukan nilai parameter yang ideal agar sesuai dengan batasan yang dinyatakan dan mencapai tujuan desain.

  • Tingkatkan ruang di antara sirip untuk meningkatkan aliran udara dan mengurangi hambatan termal.
  • Karena luas permukaan yang lebih besar meningkatkan perpindahan panas konduksi dan konveksi, membantu pembuangan panas, pertimbangkan untuk menambah ketebalan dan tinggi.
  • Buat lapisan batas termal yang lebih kecil, dan arah aliran udara dirancang pada sudut yang ideal dengan unit pendingin untuk meningkatkan efisiensi sirip.
  • Setelah menyiapkan desain sirip dengan CAD, Anda dapat mensimulasikan skenario perpindahan panas untuk mengoptimalkan efisiensinya.

3.          Lampiran heat-sink

Cara wastafel terhubung ke elemen pemanas perangkat juga memengaruhi seberapa baik kerjanya.Pilih metode penyambungan terbaik yang memaksimalkan laju transmisi panas dari opsi pengatur jarak, klip pegas datar, epoksi, dan pita termal.

4.          Antarmuka termal

Cacat dan kekasaran permukaan heat sink berperan dalam meningkatkan ketahanan termal karena penurunan area kontak termal dan tekanan antarmuka.Untuk mengatasi masalah ini, bahan antarmuka termal adalah pilihan terbaik.Menggunakan polimer cair, lilin, aluminium, grafit, dan pita pada permukaan unit pendingin dan elemen pemanas perangkat menurunkan ketahanan panas.

5.          Simulasi

Simulasi Desain sangat penting untuk melihat kinerja heat-sink secara virtual.Simulasi Komputer memberikan ide untuk perbaikan dan mengkonfirmasi Desain apakah cocok untuk aplikasi yang dibutuhkan atau tidak.

 

Proses Manufaktur Heat Sink

Setelah mensimulasikan Desain heat sink secara termal, sekarang giliran produksi.Mari kita lihat berbagai proses pembuatannya secara detail;

 

1.          Mesin CNC

Heat sink dibuat dengan mesin CNC

Heat sink dibuat dengan mesin CNC

 

permesinan CNCadalah pendekatan terbaik untuk manufaktur heat-sink untuk bentuk kompleks.Pendekatan ini memberikan banyak fleksibilitas kepada para desainer.Seluruh balok logam digunakan untuk membuat bak cuci di mana sirip yang diperlukan dipotong dengan mesin CNC dan ditekuk dari dasar balok.Namun, ini adalah metode yang memakan waktu dan biaya tinggi.

 

2.          Ekstrusi

Salah satu proses paling umum untuk memproduksi heat sink adalahekstrusi, yang melibatkan penekanan billet panas dari bahan ulet ke cetakan baja berkekuatan tinggi untuk membuat sirip pelat.Mereka digunakan untuk sebagian besar aplikasi pendinginan yang melibatkan heat sink aluminium.Tentu saja, aluminium adalah bahan yang paling banyak digunakan untuk produksi heat sink.

Heat sink dibuat dengan Ekstrusi

Heat sink dibuat dengan Ekstrusi 

Ini adalah prosedur yang murah dan mudah.Heat sink dapat digunakan di berbagai lingkungan pengoperasian.Namun, karena batasan lebar ekstrusi maksimum, ini tidak dapat digunakan dengan heat sink yang memiliki sirip lebar.

 

3.          Pengecoran

Heat sink dibuat dengan Casting

Heat sink dibuat dengan Casting

 

Dalampengecorandari heat sink,aluminium, tembaga, atau seng adalah bahan yang umum.Dalam proses ini, batangan dari bahan yang dipilih pertama-tama dilebur dan diinjeksikan ke cetakan heat-sink dengan beberapa tekanan.Setelah bahan cair yang disuntikkan dipadatkan dalam cetakan, ia dilepaskan, dan pemesinan minimal selanjutnya dilakukan untuk menghilangkan ketidaksempurnaan permukaan.Yang terbaik adalah mendapatkan bentuk kompleks dengan tingkat akurasi yang tinggi.

 

4.          Penempaan dingin

 

Heat sink dibuat dengan penempaan dingin

Heat sink dibuat dengan penempaan dingin

 

Ini adalah pendekatan manufaktur presisi tinggi lainnya untuk heat sink yang cocok untuk aluminium dan paduannya.Meskipun, itu juga berlaku untuk tembaga dan perunggu.Penempaan dingin menggunakan tekanan ekstrim dan mengubah bentuk logam pada suhu kamar untuk membuat pin bulat dan elips untuk heat sink.Selain itu, digunakan untuk menghasilkan sirip dengan kerapatan tinggi, yang akan meningkatkan perpindahan panas dalam kondisi aliran udara berkecepatan tinggi.

 

5.          pencetakan 3D

Heat Sink cetak 3D

Heat Sink cetak 3D

Perkembangan pencetakan 3D sebagai metode untuk menghasilkan heat sink dihasilkan dari kemajuan teknologi.Powder bed fusion dan teknologi deposisi energi terarah adalah dua metode paling populer dalam mencetak heat sink.

 

6.          Stamping

Heat sink dibuat dengan Stamping dingin

Heat sink dibuat dengan Stamping dingin 

ItucapMetode ini digunakan jika diperlukan untuk membuat pipa panas di dalam sirip.Kemudian, dengan menekan strip logam, sirip diproduksi.Dalam kasus ketika teknologi stamping berkecepatan tinggi digunakan, ini sangat efektif untuk produksi massal.Namun demikian, harganya tinggi.

 

 

Kesimpulan

Heat sink sangat penting dalam perangkat mekanik, listrik, dan elektronik.Pada artikel ini, saya telah meninjau proses desain terperinci dan manufaktur yang berfokus pada perangkat elektronik.Desain heat sink sangat memengaruhi laju pembuangan panas, sehingga setiap langkah desain sangat penting untuk diikuti guna mengoptimalkan kinerja.Selanjutnya, Simulasi termal setelah perancangan membantu untuk memahami skenario kerja praktis dan meningkatkan Desain.

Di sini, di ProleanHub, kami memiliki desainer dengan pengalaman lebih dari satu dekade dan unit manufaktur canggih.Kami menyediakan layanan perancangan dan pembuatan unit pendingin terbaik.Selain itu, teknisi mekanik kami mensimulasikan Desain untuk meningkatkan fungsionalitas dan performa.Terakhir, departemen kontrol kualitas kami memantau setiap langkah pembuatan, jadi Anda tidak perlu berkompromi dengan kualitas layanan kami, jika Anda memerlukan pembuatan heat sink, cukupHubungi kami.

 

 

FAQ

Bagaimana cara meningkatkan efisiensi heat sink?

Efisiensi dapat ditingkatkan dengan beberapa cara, termasuk mengurangi ketahanan panas, mengoptimalkan ukuran, bentuk, dan susunan sirip, serta memperbaiki antarmuka sirip.

Apa bahan terbaik untuk heat sink?

Bahan terbaik untuk heat sink adalah paduan tembaga dan aluminium.Namun, sekali lagi, laju perpindahan panas bergantung pada Desain heat sink.

Bagaimana cara kerja heat sink?

Heat sink terbuat dari bahan konduktivitas termal yang tinggi seperti tembaga dan aluminium dengan sirip.Itu melekat pada komponen yang dipanaskan dan menyerap panas.Kemudian panas yang diserap menghilang di sekitar lingkungan melalui konduksi, konveksi, atau radiasi.

Apa langkah-langkah desain untuk heat sink?

Berikut langkah-langkahnya;

  1. Pemilihan bahan
  2. memperbaiki bentuk, ukuran, dan susunan sirip
  3. Memperbaiki lampiran (Heat sink & komponen perangkat)
  4. Antarmuka Termal sirip
  5. Simulasi Termal desain CAD

Apa pendekatan manufaktur umum untuk heat sink?

Pemesinan CNC, pengecoran, penempaan, Stamping, dan pencetakan 3D adalah pendekatan umum.

 


Waktu posting: Jul-15-2022

Siap Mengutip?

Semua informasi dan unggahan aman dan rahasia.

Hubungi kami