Kühlkörper aus Aluminium-Strangpressprofilen

Kühlkörper aus extrudiertem Aluminium

Kühlkörper aus extrudierten Aluminiumprofilen werden auch als Kühlkörperextrusion oder Kühlkörper aus extrudierten Aluminiumprofilen bezeichnet.

Die Aluminium-Extrusions-Kühlkörpertechnologie besteht darin, Aluminiumbarren bei hoher Temperatur und unter hohem Druck auf 520–540 Grad zu erhitzen, damit die Aluminiumflüssigkeit durch die Kühlkörper-Extrusionsform mit Rillen fließen kann, um das extrudierte Kühlkörpermaterial herzustellen. Nach dem Schneiden des extrudierten Kühlkörpermaterials wird dann der extrudierte Aluminiumkühlkörper hergestellt, den wir oft sehen.

Die Aluminium-Strangpress-Kühlkörpertechnologie ist einfach zu realisieren und die Kosten für die Ausrüstung sind relativ niedrig, sodass sie in den vergangenen Jahren im Low-End-Markt weit verbreitet war.

Warum ist Aluminium die beste Wahl als Kühlkörpermaterial?

Erstens ist die Wärmeleitfähigkeit das wichtigste Kriterium bei der Wahl des Kühlkörpermaterials, und verschiedene Materialien haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten.

Die Materialien des Kühlkörpers können Diamant, Silber, Kupfer, Aluminium, Stahl usw. sein. Ihre Wärmeleitfähigkeit können Sie dementsprechend wie folgt erkennen:

Offensichtlich verfügt der Diamant über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit. Diamant leitet keinen Strom und Elektronen können sich nicht frei bewegen, daher beruht seine Wärmeleitfähigkeit im Wesentlichen auf der Ausbreitung von Schwingungen der Kohlenstoffatome (d. h. Phononen).

Aufgrund der geringen Masse der Kohlenstoffatome und der starken Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung ist die Schwingungsausbreitung im Diamant sehr gleichmäßig. Aus diesem Grund ist die Wärmeleitfähigkeit von Diamant sehr gut, fast die höchste und fast fünfmal so hoch wie die von Silber.

Diamant verfügt nicht nur über eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit, sondern verfügt auch über hervorragende mechanische, optische, akustische, elektrische und chemische Eigenschaften, wodurch er anderen Materialien hinsichtlich der Wärmeableitung optoelektronischer Hochleistungsgeräte deutlich überlegen ist.

Natürlich sind die Kosten für Diamant extrem hoch, weshalb er nicht das bevorzugte Material für gewöhnliche Kühlkörperprodukte ist.

Das Metall mit der besten Wärmeableitung ist Silber, aber es ist sehr weich, was für die Herstellung von Geräten mit hoher Dichte wie Kühlkörpern nicht förderlich ist.

Als Edelmetall ist Gold aufgrund seiner hohen Kosten kein geeignetes Material für Kühlkörper. Das kostengünstigste Material ist Eisen, aber seine Wärmeleitfähigkeit beträgt nur ein Drittel der von Aluminium, das nicht das gängige Kühlkörpermaterial ist.

Diese Faktoren haben zur aktuellen Verwendung von Kupfer oder Aluminium als gängige Kühlkörpermaterialien geführt.

Kupfer hat eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Aluminium. Wenn man jedoch die Wärmeleitfähigkeit berücksichtigt, sind die Kosten ein weiterer Faktor, der nicht außer Acht gelassen werden darf. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist doppelt so hoch wie die von Aluminium, seine Dichte ist jedoch dreimal so hoch wie die von Aluminium. Das bedeutet, dass das Gewicht eines Kühlkörpers, der einen ähnlichen Wärmefluss in Kupfer ermöglicht, um etwa 50 % zunimmt.

Tatsächlich weisen viele Kupferkühlkörper ein Übergewicht auf, das über die Gewichtsgrenzen hinausgeht. Wenn Sie die Kosten pro Tonne berechnen (Kupfer kostet derzeit etwa das 3,5-fache von Aluminium), werden Sie feststellen, dass die Kosten für Kupfer bei gleichem Kühlkörperdesign viel höher sein werden als die von Aluminiumlösungen.

Welche Aluminiumlegierung sollten Sie für Ihre Kühlkörper verwenden?

Die Wärmeleitfähigkeit von reinem Aluminium beträgt 237 W/m·K, aber reines Aluminium weist relativ weiche mechanische Eigenschaften auf, sodass üblicherweise legiertes Aluminium als Kühlkörpermaterial verwendet wird.

Die meisten von uns werden zunächst die Verwendung von Serien mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Betracht ziehen, beispielsweise 1050-Aluminium, das einen Wärmeleitfähigkeitswert von 229 W/m·K bietet. Für Kühlkörper ist diese Legierung jedoch mechanisch zu weich.

Die beste Wahl sind Legierungen der Serie 6000 für Kühlkörper. Diese Legierungen sind weit verbreitet, ziemlich fest und lassen sich gut extrudieren. Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich.

Legierungen wie 6061 und 6063 gehören zu den häufigsten in der 6000er-Serie. Sie sind bei der Extrusion im Allgemeinen üblich. Und beide eignen sich tatsächlich ganz gut für Kühlkörper.

Besonderheit:

1. Effizienter als Stanzkühlkörper

2. Mehr Kosteneinsparung als bei der mechanischen Bearbeitung

3. Es gibt eine Vielzahl von Standardformen und -größen

4. Leicht anpassbar als Kupferfeuerzeug, offensichtliche Vorteile

Welche Parameter benötigen Sie, um den richtigen extrudierten Kühlkörper auszuwählen?

Thermische Modellierung: Die thermische Modellierung hilft Ihnen bei der Auswahl des Kühlkörpers mit der von Ihnen benötigten Leistung. Sie können Computersoftware verwenden oder Ihren Anbieter um Modellierung bitten.

Material: Kühlkörper können aus Aluminiumlegierungen bestehen. Das Material sollte eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben. Am häufigsten werden Aluminiumlegierungen verwendet, da sie langlebig sind und gute thermische Eigenschaften haben.

Flossen: Flossen können in unterschiedlicher Anordnung, Form, Größe und Position vorliegen. Jede Anordnung kann die Leistung des Kühlkörpers beeinflussen. B. aufgeweitete Stifte bieten eine größere Oberfläche zur Wärmeableitung.

Lamelleneffizienz: Lamellen nehmen die Wärme vom Gerät auf und übertragen sie an Luft oder Flüssigkeit. Sie können die Effizienz von Flossen auf viele Arten steigern. Sie können beispielsweise das Seitenverhältnis erhöhen oder die Länge der Flossen verringern.

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