ہیٹ سنک ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ پر ایک مختصر جائزہ

آخری اپ ڈیٹ: 09/01;پڑھنے کا وقت: 6 منٹ

ہیٹ سنک

ہیٹ سنک ایک تھرموڈینامک ڈیوائس ہے جو مکینیکل، الیکٹریکل اور الیکٹرانک سسٹمز سے گرمی کو ہٹاتی ہے۔مختلف آلات اور مشینوں میں، اس آلہ یا مشین کی فعالیت کو برقرار رکھنے کے لیے درجہ حرارت کی حد کو ایک مخصوص حد کے اندر رکھنا ضروری ہے۔یہاں ہیٹ سنکس کا کردار کھیل میں آتا ہے۔مثال کے طور پر، مختلف صنعتوں میں آپ کے لیپ ٹاپ کی بھاری مشینری کو اس کی گرمی کو ختم کرنے کی ضرورت ہے۔تو سوچئے کہ آج کی ٹیکنالوجی کی دنیا میں اس کا استعمال کتنا وسیع ہے۔حرارت کے ڈوب گرمی کو ایک ریگولیٹڈ میڈیم، جیسے ہوا یا مائع میں منتقل کر کے ختم کر دیتے ہیں، پھر اسے اپریٹس اور ٹرانسفرنگ میڈیم سے نکال دیا جاتا ہے۔

یہ مضمون مختصراً گزرے گا۔ہیٹ سنک، ڈیزائن کے مراحل، اور مینوفیکچرنگ کے طریقوں کا کام کرنا۔

ہیٹ سنک کا کام کرنا

حرارت کی منتقلی کا فوئیر قانون، جو کہتا ہے کہ حرارت ہمیشہ اعلی درجہ حرارت سے کم درجہ حرارت کے درمیانے درجے کی طرف بہتی ہے، اس بات کی بنیاد فراہم کرتا ہے کہ ہیٹ سنک کیسے کام کرتا ہے۔جب کہ آلات حرارت پیدا کرتے ہیں، جو ارد گرد کی ہوا یا مائع سے زیادہ گرم ہوتی ہے، وہ اس حرارت کو ترسیل، کنویکشن، یا کبھی کبھار تابکاری کے ذریعے ٹھنڈے رابطے میں منتقل کرتے ہیں۔

آئیے ہیٹ سنک کے کام کرنے کی واضح تصویر کے لیے نیچے دیے گئے فلو چارٹ کو دیکھیں۔

ہیٹ سنک کے کام کے لیے فلو چارٹ

·   غیر فعال گرمی ڈوبتا ہے۔

غیر فعال حرارت کے ڈوب قدرتی طور پر جذب شدہ حرارت کو محیطی ہوا میں بغیر طاقت کے نقل و حرکت کے منتقل کرتے ہیں، جیسے کہ پنکھا یا ان کے ارد گرد پانی کی گردش۔یہ عام طور پر شکل میں بڑے ہوتے ہیں اور بیرونی ماحول کے سامنے ایک فن سرنی پر مشتمل ہوتے ہیں۔

·   فعال گرمی سنک

ایکٹیو ہیٹ سنک میں اضافی پنکھا یا بلور اور مائع شامل ہوتا ہے جو قدرتی طریقہ کے علاوہ گرمی کو دور کرنے کے لیے سیٹ اپ ہوتا ہے۔یہ اضافی سیٹ اپ جبری کنویکشن کے عمل سے گرمی کی کھپت کے عمل کو بڑھاتا ہے۔مثال کے طور پر، جب پنکھا چلتا ہے، تو یہ ہوا کی رفتار کو بڑھاتا ہے اور ہیٹ سنک سے گرمی کو تیزی سے آس پاس کے ماحول میں منتقل کرتا ہے۔

تھرمل مزاحمت کا حساب

گرمی کے سنک کی ڈیزائننگ کے دوران، کل تھرمل ریزسٹنس کا حساب کتاب (R_hs) ممکنہ کارکردگی اور کارکردگی کو سمجھنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے، تو آئیے دیکھتے ہیں کہ اس کا حساب کیسے لگایا جا سکتا ہے۔

R_hs= (ٹی_j-T_a/P) - (R_th-jc) – آر_I

P = کل منتشر حرارت

T_I= آلہ کا زیادہ سے زیادہ جنکشن درجہ حرارت 0C پر۔

R_th-jc= کیس تھرمل مزاحمت سے جنکشن

T_a= پر محیط ہوا کا درجہ حرارت⁰C.

R_I= انٹرفیس مواد کی مزاحمت

R_میں= (t/L x W x K_I)

t = انٹرفیس مواد کی موٹائی

K_Iانٹرفیس مواد کی تھرمل چالکتا

L = گرمی کے منبع کی لمبائی

W = گرمی کے منبع کی چوڑائی

ہیٹ سنک کا ڈیزائن

ڈیزائننگ کے کئی مراحل ہیں۔آئیے ان میں سے ہر ایک پر مختصراً ایک نظر ڈالتے ہیں۔

1.          مواد کا انتخاب

حرارتی چالکتا ہیٹ سنک میٹریل کی ایک لازمی خصوصیت ہے کیونکہ یہ گرم آلے کے جزو سے سنک اور ماحول میں گرمی کی تیزی سے منتقلی کی اجازت دیتی ہے۔

ہیٹ سنک بنانے کے لیے استعمال ہونے والے دو بنیادی مواد تانبے اور ایلومینیم کے مرکب ہیں۔اس کی وجہ یہ ہے کہ ان میں بہترین مکینیکل خصوصیات ہیں جیسے طاقت، سنکنرن مزاحمت، استحکام، اور اعلی حرارت کی چالکتا۔تاہم، اگرچہ یہ کافی مہنگا ہے، ہیرا (2,000 W/m/k) اعلیٰ کارکردگی اور درست الیکٹرانک آلات میں ہیٹ سنک کے لیے مثالی مواد ہو سکتا ہے۔

الیکٹرانکس حصوں کے علاوہ، لتیم آئن بیٹریاں گرمی کی کھپت ضروری ہے.ایسی صورت حال میں، تانبا یا ایلومینیم ہیٹ سنک کے لیے بہترین مواد نہیں ہو سکتا۔

حرارت کے انتظام کے لیے آٹوموٹو انڈسٹری کا حل ایک زیادہ شاندار چالکتا کاربن فائبر مواد ہے۔

2.          پنکھوں کا انتظام اور ہوا کا بہاؤ

ایک اور عنصر جو گرمی کے سنک کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے وہ کولنٹ میڈیم ہے، جو گرمی کی کھپت کی شرح کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔لہٰذا، ہیٹ سنک بناتے وقت، شکل، سائز، اور پنکھوں کی ترتیب پر غور کرنے کے لیے اہم پہلو ہیں۔بیان کردہ پابندیوں سے مطابقت رکھنے اور ڈیزائن کے اہداف کو حاصل کرنے کے لیے پیرامیٹرک آپٹیمائزیشن تکنیک کا استعمال مثالی پیرامیٹر کی قدروں کو تلاش کرنے کا بہترین آپشن ہے۔

• ہوا کے بہاؤ کو بہتر بنانے اور تھرمل مزاحمت کو کم کرنے کے لیے پنکھوں کے درمیان کی جگہ کو بہتر بنائیں۔

• کیونکہ ایک بڑا سطحی رقبہ ترسیل اور کنویکشن گرمی کی منتقلی کو بڑھاتا ہے، جس سے گرمی کی کھپت میں مدد ملتی ہے، موٹائی اور اونچائی کو بڑھانے پر غور کریں۔

• ایک چھوٹی تھرمل باؤنڈری پرت بنائیں، اور ہوا کے بہاؤ کی سمت کو فن کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے ہیٹ سنک کے ساتھ ایک مثالی زاویہ پر ڈیزائن کیا گیا تھا۔

• CAD کے ساتھ پنکھوں کا ڈیزائن تیار کرنے کے بعد، آپ اس کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے حرارت کی منتقلی کے منظر نامے کی نقل بنا سکتے ہیں۔

3.          ہیٹ سنک کا اٹیچمنٹ

جس طرح سے سنک آلہ کے حرارتی عنصر سے جڑا ہوا ہے اس پر بھی اثر پڑتا ہے کہ یہ کتنی اچھی طرح سے کام کرتا ہے۔جڑنے کا بہترین طریقہ منتخب کریں جو اسٹینڈ آف اسپیسرز، فلیٹ اسپرنگ کلپس، ایپوکسی، اور تھرمل ٹیپ کے اختیارات سے ہیٹ ٹرانسمیشن کی شرح کو زیادہ سے زیادہ کرے۔

4.          تھرمل انٹرفیس

حرارت کے سنک کے نقائص اور سطح کی کھردری تھرمل رابطے کے علاقے اور انٹرفیس کے دباؤ میں کمی کی وجہ سے تھرمل مزاحمت کو بڑھانے میں کردار ادا کرتی ہے۔اس مسئلے پر قابو پانے کے لیے، تھرمل انٹرفیس مواد بہترین انتخاب ہیں۔ہیٹ سنک کی سطح پر مائع پولیمر، موم، ایلومینیم، گریفائٹ اور ٹیپس کا استعمال اور آلات کے حرارتی عنصر حرارتی مزاحمت کو کم کرتا ہے۔

5.          نقلی

ہیٹ سنک کی کارکردگی کو عملی طور پر دیکھنے کے لیے ڈیزائن کا تخروپن اہم ہے۔کمپیوٹر سمولیشن بہتری کے لیے آئیڈیا دیتا ہے اور ڈیزائن کی تصدیق کرتا ہے کہ آیا یہ مطلوبہ ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے یا نہیں۔

ہیٹ سنک کے لیے مینوفیکچرنگ کا عمل

گرمی کے ڈوب کے ڈیزائن کو تھرمل طور پر نقل کرنے کے بعد، اب اسے پیداوار کے لیے تبدیل کر دیا گیا ہے۔آئیے مختلف مینوفیکچرنگ کے عمل کو تفصیل سے دیکھتے ہیں۔

1.          CNC-مشیننگ

CNC مشینی کے ساتھ بنایا گیا ہیٹ سنک

CNC مشینیپیچیدہ شکلوں کے لیے ہیٹ سنک مینوفیکچرنگ کا بہترین طریقہ ہے۔یہ نقطہ نظر ڈیزائنرز کو بہت زیادہ لچک دیتا ہے۔سنک بنانے کے لیے دھات کا ایک پورا بلاک استعمال کیا جاتا ہے جہاں CNC مشینوں سے مطلوبہ پنکھوں کو کاٹا جاتا ہے اور بلاک کی بنیاد سے جھکا جاتا ہے۔تاہم، یہ ایک وقت طلب اور زیادہ لاگت والا طریقہ ہے۔

2.          اخراج

گرمی کے سنک کی پیداوار کے لئے سب سے زیادہ عام عمل میں سے ایک ہےاخراججس میں ڈکٹائل مواد کے گرم بلٹس کو پلیٹ کے پنکھوں کو بنانے کے لیے اعلی طاقت والے اسٹیل ڈائی میں دبانا شامل ہے۔وہ ایلومینیم ہیٹ سنک پر مشتمل زیادہ تر کولنگ ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔بلاشبہ، ایلومینیم گرمی کے سنک کی پیداوار کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا مواد ہے۔

اخراج کے ساتھ بنایا گیا ہیٹ سنک 

یہ ایک سستا اور سیدھا طریقہ ہے۔گرمی کے سنک کو مختلف آپریٹنگ ماحول میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔تاہم، زیادہ سے زیادہ اخراج کی چوڑائی کی پابندی کی وجہ سے، اسے ہیٹ سنک کے ساتھ استعمال نہیں کیا جا سکتا جن میں چوڑے پنکھ ہوتے ہیں۔

3.          کاسٹنگ

کاسٹنگ کے ساتھ بنایا گیا ہیٹ سنک

میںکاسٹنگہیٹ سنک کا،ایلومینیم، تانبا، یا زنک عام مواد ہیں۔اس عمل میں، منتخب مواد کے انگوٹوں کو پہلے پگھلا کر ہیٹ سنک کے ڈائی میں کچھ دباؤ کے ساتھ انجکشن لگایا جاتا ہے۔انجکشن شدہ مائع مواد کو ڈائی میں مضبوط کرنے کے بعد، یہ جاری ہو جاتا ہے، اور کسی بھی سطح کی خرابی کو ختم کرنے کے لیے مزید کم سے کم مشینی کی جاتی ہے۔اعلی درجے کی درستگی کے ساتھ پیچیدہ شکلیں حاصل کرنا بہتر ہے۔

4.          کولڈ فورجنگ

کولڈ فورجنگ کے ساتھ بنایا گیا ہیٹ سنک

یہ ایلومینیم اور اس کے مرکب کے لیے موزوں ہیٹ سنک کے لیے ایک اور اعلیٰ درستگی کی تیاری کا طریقہ ہے۔اگرچہ، یہ تانبے اور کانسی پر بھی لاگو ہوتا ہے۔کولڈ فورجنگ انتہائی دباؤ کا استعمال کرتی ہے اور ہیٹ سنک کے لیے گول اور بیضوی پن بنانے کے لیے کمرے کے درجہ حرارت پر دھات کی شکل کو خراب کرتی ہے۔اس کے علاوہ، یہ اعلی کثافت کے ساتھ پنکھوں کو پیدا کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے، جو تیز رفتار ہوا کے بہاؤ کے حالات میں گرمی کی منتقلی میں اضافہ کرے گا.

5.          تھری ڈی پرنٹنگ

تھری ڈی پرنٹڈ ہیٹ سنک

تھری ڈی پرنٹنگ کی ترقی تکنیکی ترقی کے نتیجے میں ہیٹ سنک بنانے کے طریقے کے طور پر ہوئی۔پاؤڈر بیڈ فیوژن اور ڈائریکٹڈ انرجی ڈیپوزیشن ٹیکنالوجیز ہیٹ سنک پرنٹ کرنے کے دو سب سے مشہور طریقے ہیں۔

6.          مہر لگانا

کولڈ سٹیمپنگ کے ساتھ بنایا گیا ہیٹ سنک 

دیمہر لگاناطریقہ استعمال کیا جاتا ہے جہاں پنکھوں کے اندر ہیٹ پائپ بنانا ضروری ہوتا ہے۔پھر، دھاتی پٹیوں کو دبانے سے، پنکھ پیدا ہوتے ہیں.ایسی صورتوں میں جب تیز رفتار سٹیمپنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کیا جاتا ہے، یہ خاص طور پر بڑے پیمانے پر مینوفیکچرنگ کے لیے موثر ہے۔اس کے باوجود، قیمت زیادہ ہے.

نتیجہ

مکینیکل، الیکٹریکل اور الیکٹرانک آلات میں ہیٹ سنک ضروری ہیں۔اس مضمون میں، میں نے الیکٹرونکس ڈیوائسز پر مرکوز ڈیزائن کے تفصیلی عمل اور مینوفیکچرنگ کا جائزہ لیا ہے۔ہیٹ سنک کا ڈیزائن گرمی کی کھپت کی شرح کو بہت زیادہ متاثر کرتا ہے، لہذا کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ہر ڈیزائن کا مرحلہ انتہائی ضروری ہے۔مزید برآں، ڈیزائننگ کے بعد تھرمل سمولیشن عملی کام کرنے کے منظر نامے کو سمجھنے اور ڈیزائن کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے۔

یہاں ProleanHub میں، ہمارے پاس ڈیزائنرز ہیں جن کے پاس ایک دہائی سے زیادہ کا تجربہ اور جدید مینوفیکچرنگ یونٹس ہیں۔ہم اعلی درجے کی ہیٹ سنک ڈیزائننگ اور مینوفیکچرنگ کی خدمات فراہم کرتے ہیں۔اس کے علاوہ، ہمارے مکینیکل انجینئر فعالیت اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ڈیزائن کی نقل کرتے ہیں۔آخر میں، ہمارا کوالٹی کنٹرول ڈپارٹمنٹ مینوفیکچرنگ کے ہر قدم پر نظر رکھتا ہے، لہذا آپ کو ہماری سروس کے معیار سے سمجھوتہ کرنے کی ضرورت نہیں ہے، اگر آپ کو ہیٹ سنک مینوفیکچرنگ کی ضرورت ہو، تو بسہم سے رابطہ کریں.

اکثر پوچھے گئے سوالات

میں ہیٹ سنک کی کارکردگی کو کیسے بہتر بنا سکتا ہوں؟

کارکردگی کو کئی طریقوں سے بڑھایا جا سکتا ہے، بشمول گرمی کی مزاحمت کو کم کرنا، پنکھوں کے سائز، شکل اور ترتیب کو بہتر بنانا، اور فن کے انٹرفیس کو بہتر بنانا۔

گرمی کے سنک کے لئے بہترین مواد کیا ہے؟

ہیٹ سنک کے لیے بہترین مواد تانبے اور ایلومینیم کے مرکب ہیں۔ایک بار پھر، اگرچہ، گرمی کی منتقلی کی شرح ہیٹ سنک کے ڈیزائن پر منحصر ہے۔

گرمی کا سنک کیسے کام کرتا ہے؟

ہیٹ سنک اعلی تھرمل چالکتا والے مواد جیسے تانبے اور ایلومینیم کے پنکھوں کے ساتھ بنائے جاتے ہیں۔یہ گرم اجزاء سے منسلک ہو جاتا ہے اور گرمی کو جذب کرتا ہے۔پھر جذب شدہ گرمی ترسیل، نقل و حرکت، یا تابکاری کے ذریعے ارد گرد کے ماحول میں پھیل جاتی ہے۔

ہیٹ سنک کے ڈیزائن کے مراحل کیا ہیں؟

یہ ہیں اقدامات؛

1. مواد کا انتخاب
2. شکل، سائز، اور پنکھوں کی ترتیب کا تعین
3. اٹیچمنٹ کی فکسنگ (ہیٹ سنک اور ڈیوائس کا جزو)
4. پنکھوں کا تھرمل انٹرفیسنگ
5. CAD ڈیزائن کا تھرمل تخروپن

گرمی کے سنک کے لیے عام مینوفیکچرنگ کے طریقے کیا ہیں؟

CNC مشینی، کاسٹنگ، فورجنگ، سٹیمپنگ، اور 3D پرنٹنگ عام طریقے ہیں۔