Hvernig á að velja efni úr áli með mismunandi hitaleiðni fyrir rafeindavörur

Í heimi -afkastamikilla rafeindatækni er hiti hinn fullkomni hljóðláti morðingi. Þegar íhlutir minnka og aflþéttleiki klifra, ræður „hitauppstreymi“ tækis oft velgengni þess eða bilun. Fyrir verkfræðinga og vöruhönnuði, að velja réttrafeindaskápar úr álisnýst ekki lengur bara um fagurfræði eða skipulagsheildleika-það er mikilvæg ákvörðun um varmastjórnun.

Ál er iðnaðarstaðallinn af ástæðu: það býður upp á óvenjulegt styrk-til-þyngdarhlutfalls og, síðast en ekki síst, mikla hitaleiðni. Hins vegar er ekki allt ál skapað jafnt. Frá álblöndu til framleiðsluferlis og yfirborðsáferðar breytir sérhver breyta hvernig hiti færist frá PCB til andrúmsloftsins.

1. Eðlisfræði hvers vegna ál vinnur

Áður en þú velur málmblöndu er nauðsynlegt að skilja hvers vegna við notum ál fram yfir önnur efni eins og stál eða plast. SamkvæmtUndirstöðuatriði hita- og massaflutningsaf Incropera og DeWitt, skilvirkni hitauppsláttar eða girðingar veltur að miklu leyti á hitaleiðni hans (κ).

• Pólýkarbónat/ABS ≈0.2 W/m·K
• Ryðfrítt stál 304 ≈16 W/m·K
• Álblöndur ≈ 90 – 230 W/m·K

Geta áls til að flytja hita er næstum 15 sinnum meiri en ryðfríu stáli og hundruð sinnum meiri en plast. Þegar þú hýsir íhlutina þína írafeindaskápar úr áli, allur undirvagninn verður „hitadreifari“, sem eykur virkt yfirborðsflatarmál fyrir varmahitun.

2. Val á álfelgur: Skipting á leiðni vs. framleiðslugetu-

Í girðingariðnaðinum ráða þrjár sérstakar málmblöndur í landslaginu. Að velja á milli þeirra krefst jafnvægis á hitauppstreymi og flókinni hönnun þinni.

6063 Aluminum: The Extrusion King

Ef hönnun þín krefst samþættra kæliugga er 6063 aðalframbjóðandinn þinn. Oft nefnt „arkitektúrál“, það er mjög pressanlegt.

• Varmaleiðni≈ 200-210 W/m·K.
• Best fyrir:Hitavaskar, LED hlífar og einingagrind-festingar.
• Hvers vegna:Hátt sílikon- og magnesíuminnihald þess er fínstillt til að „ýta“ í gegnum stansa á meðan viðhaldið er framúrskarandi hitaleiðum.

6061 Ál: Byggingarstöðin

Þegar girðing þín þarf að standast mikið vélrænt álag eða krefst mikillar CNC vinnslu, er 6061 staðallinn.

• Varmaleiðni≈ 150-170 W/m·K.
• Best fyrir:Geimferðaíhlutir, harðgerðarar iðnaðartölvur og malaðar-úr-fastum (billet) girðingum.
• Hvers vegna:Þó að hitaleiðni þess sé u.þ.b. 20% lægri en 6063, gerir yfirburðarþol hans það ómissandi fyrir hlífðarhús.

ADC12 / A380 (deyja-steypublendi)

Fyrir mikið-magn framleiðslu með flóknum 3D rúmfræði er steypa-með kostnaðar-hagkvæmasta aðferðin. Hins vegar er „hitaskattur“ fyrir notkun steypublendis.

Varmaleiðni≈ 90-100 W/m·K.

Best fyrir:ECU fyrir bifreiðar, fjarskiptabúnaður og rafeindabúnaður fyrir neytendur.

Hvers vegna:Hátt kísilinnihald (allt að 12%) sem er nauðsynlegt til að láta bráðna málminn flæða í flókin mót truflar kristalgrind áliðsins, sem dregur verulega úr getu þess til að leiða hita samanborið við unnu málmblöndur. [1]

3. Áhrif framleiðsluferla á hitauppstreymi

Hvernig þú byggir þittrafeindaskápar úr áliskapar "Thermal Interface Resistances." Í varmafræði er heildarhitaviðnám kerfis summa einstakra hluta:

Ef girðing er gerð úr mörgum plötum sem eru boltaðar saman, virka smásjárbilin á milli þeirra sem einangrunarefni.

1. CNC vélað (einlitað):Að rista girðingu úr einni blokk af 6061 veitir lægsta hitauppstreymi vegna þess að það eru engir samskeyti. Hiti streymir óaðfinnanlega frá grunnplötunni að ytri veggjunum.

2. Útpressað (byggt á-prófíl):Útpressaðar „ermar“ veita framúrskarandi hitaleiðir til hliðar en krefjast enda-plötur. Ef hiti-myndandi íhluturinn er festur á enda-plötu frekar en aðalsniðið, lækkar skilvirkni.

3. Deyja-Aðalhlutverk:Þó að leiðni efnisins sé lægri getur hæfileikinn til að steypa „samþættum“ pinnum og flóknum uggum beint á undirvagninn oft bætt upp fyrir lægra κ-gildi efnisins með því að auka verulega yfirborðsflatarmálið fyrir loftræstingu.

4. Yfirborðsmeðferð: Geislun og losun

Algengur misskilningur í greininni er að yfirborðsfrágangur sé eingöngu fyrir "útlit". Í raun ræður frágangur girðingarinnarlosun, sem er hæfileikinn til að gefa frá sér orku með geislun.

SamkvæmtAnodizers ráðið, ber ál hefur afar lága losun (≈ 0,05), sem þýðir að það er hræðilegt að geisla frá sér hita.

• Anodizing (Glært eða Svart):Þetta ferli skapar gljúpt oxíðlag sem getur aukið losun í ≈ 0,80 – 0,90. Þrátt fyrir algengar goðsagnir hefur litur óveruleg áhrif á hitauppstreymi í umhverfi innandyra; þó,Svart anodizinger valinn fyrir notkun utandyra til að stjórna betur sólargleypni og innrauðri geislun. [2]
• Dufthúðun:Þó fagurfræðilega fjölhæfur sé, er dufthúð í raun plastlag. Það virkar sem varma einangrunarefni.
• Krómumbreyting (alódín/efna-kvikmynd):Frábært til að viðhalda rafleiðni (jarðtengingu) á meðan það býður upp á miðlungs tæringarþol án varmaeinangrunar þykkrar dufthúðar.

5. Geometrísk hagræðing: uggar og veggþykkt

„Fin Efficiency“ er mikilvægur útreikningur í hönnun hitavasks. Ef uggar eru of langar og mjóar verða oddarnir ónýtir því hitinn nær ekki til þeirra. Ef þær eru of þykkar minnka þær plássið sem er í boði fyrir loftflæði.

ÍHönnun á girðingum fyrir rafeindatækni(tilvísun í iðnaði eftir Scott, 2012), það er tekið fram að fyrir náttúrulega loftræstingu er bilið á milli ugganna mikilvægara en hæð ugganna. Ef uggar eru með minna en 6-8 mm millibili skarast "mörkalög" loftsins, kæfa loftflæðið og valda því að tækið ofhitnar. [3]

Þegar þú hannar þittrafeindaskápar úr áli, íhugaðu stefnuna. Hiti hækkar; því munu lóðréttir uggar alltaf standa sig betur en láréttir uggar í náttúrulegu loftræstiumhverfi.

6. Samantekt: Ákvörðunarfylki

Niðurstaða

Að velja rétta efnið fyrirrafeindaskápar úr álier margvídd verkfræðileg áskorun. Með því að skilja að girðingin er ekki bara „kassi“ heldur virkur hluti af varmarásinni þinni geturðu lengt líftíma rafeindabúnaðarins umtalsvert og komið í veg fyrir dýrar bilanir á vettvangi.

Heimildir

• [1] Hitaflutningur: Hagnýt nálgun, Yunus A. Çengel.
• [2] Yfirborðsmeðferð og frágangur á áli og málmblöndur þess, PG Sheasby og R. Pinner.
• [3] Kælitækni fyrir rafeindabúnað, Dave S. Steinberg.