Что такое радиаторы и как они изготавливаются?

Электронные устройства, такие как персональные компьютеры, выделяют тепло при работе. Электричество проходит по различным проводам и компонентам устройства, встречая сопротивление как это происходит, и это сопротивление генерирует тепло , быстро повышая температуру устройства.

Если не остановить, это тепло может иметь катастрофические последствия для устройства:такие компоненты, как центральный процессор (ЦП), хрупки и не способны выдерживать чрезвычайно высокие температуры; поэтому перегрев может привести к неисправности или необратимому повреждению.

К счастью, многие электронные и механические устройства предотвращают эту проблему с помощью радиаторов. (или радиаторы):специальные компоненты, которые рассеивают тепло из важных областей устройства, чтобы оно не охлаждалось и работало.

Несмотря на свои небольшие размеры, радиаторы являются невероятно важными компонентами и могут быть изготовлены разными способами. В этой статье рассматриваются принципы работы радиаторов, их преимущества, различные типы радиаторов и способы их изготовления.

Что такое радиатор?

Радиатор – это разновидность пассивного теплообменника. чья функция заключается в регулировании температуры электронного или механического устройства. Он передает тепло от выделяющего тепло компонента жидкости (воздуху или жидкому хладагенту), позволяя теплу отводиться от устройства.

Радиаторы работают, используя теплопроводник для отвода тепла от источника тепла, направляя его к своей большой площади поверхности, которая контактирует с охлаждающей средой, то есть с воздухом или другой жидкостью. Потребность в большой площади поверхности является причиной того, что радиаторы обычно состоят из основания, соединенного с рядом очень узких ребер или штифтов:эта форма — лучший способ разместить как можно большую площадь поверхности в заданном объеме.

Используемые в ряде отраслей радиаторы часто используются для охлаждения компьютерных компонентов, таких как процессоры и графические процессоры, а также силовых транзисторов и лазеров.

Определение необходимости радиатора и типа радиатора включает определение максимальной рабочей температуры перехода цепи. Превышение рабочей температуры может привести к неисправности или поломке детали. Как правило, компоненты с более низкой максимальной рабочей температурой (или те, которые просто выделяют много тепла) требуют более эффективных радиаторов.

Преимущества радиаторов

Основной функцией радиатора является регулирование температуры и предотвращение перегрева. Это дает следующие преимущества:

• Предотвращение перегрева
• Предотвращение выхода из строя или поломки детали
• Обогрев, если температура упадет слишком низко

Типы радиаторов

Радиаторы обычно состоят из твердого основания с торчащими из него выступами. Но форма и размер этих выступов влияют на работу радиатора. Наиболее распространенные разновидности радиаторов включают:

• Рабочий радиатор :штифтовые радиаторы имеют штифты, выступающие из основания. Они имеют наибольшую площадь поверхности среди всех типов радиаторов и лучше всего подходят для условий слабого воздушного потока (или случайного/разнонаправленного воздушного потока). Пины могут иметь разную форму:
  • Цилиндрический
  • Эллиптическая
  • Квадрат
• Пластино-ребристый радиатор :Пластинчатые радиаторы более распространены, чем радиаторы с игольчатыми ребрами, имеют прямоугольные ребра, отходящие от основания. Они являются лучшим типом радиатора, когда поток воздуха однонаправленный.
• Расширенный радиатор :разновидность радиатора с пластинчатыми ребрами, радиаторы с расширяющимися ребрами имеют расширяющееся расположение ребер и уменьшают сопротивление потоку.

К некоторым радиаторам прикреплены вентиляторы. , и радиаторы этого типа можно назвать активными радиаторами или радиаторами с вентиляторным охлаждением. Те, у кого нет вентиляторов, можно назвать пассивными радиаторами. Вентиляторы обеспечивают постоянный поток воздуха, улучшающий функциональность радиатора.

Материалы радиатора

Радиаторы обычно изготавливаются из алюминиевых сплавов или меди, а материал обычно определяется применением, теплоемкостью, методом производства и бюджетом.

Алюминий радиаторы обычно изготавливаются из алюминия 1050 (очень теплопроводный, но с низкой прочностью) или алюминия 6060, 6061 или 6063 (менее проводящий, но с лучшими механическими свойствами). Самые доступные радиаторы обычно изготавливаются из алюминиевого сплава.

Медь радиаторы обладают отличной теплопроводностью — она в два раза лучше, чем алюминий, — а также коррозионной стойкостью, антимикробной стойкостью и другими желательными свойствами. Это делает медные радиаторы чем-то вроде премиального выбора; однако медь дороже, чем алюминиевые сплавы, и ее, как правило, труднее формовать.

Способы крепления радиатора

Метод крепления радиатора — это способ крепления радиатора к компоненту, температуру которого он пытается регулировать, например. процессор компьютера.

Методы крепления включают теплопроводящую ленту (для радиаторов с малой массой), эпоксидную смолу (сильное, но необратимое механическое соединение), зажимы, Z-образные зажимы в форме проволоки, латунные/пластиковые нажимные штифты или резьбовые стойки (для очень больших радиаторов).

Факторы, влияющие на эффективность радиатора

Несколько переменных влияют на то, как работает радиатор и насколько эффективно он отводит тепло от такого компонента, как ЦП. К важным факторам производительности радиатора относятся:

• Теплопроводность материала радиатора (например, меди или алюминиевого сплава)
• Размер радиатора
• Тип, количество и расположение ребер на радиаторе
• Размер каналов между каждым ребром
• Коэффициент теплопередачи
• Скорость воздушного потока

Как сделать радиаторы

Как сделать теплоотвод? Это зависит от нескольких факторов, таких как размер и материал вашего радиатора, а также тип производителя, который его производит. Производство радиаторов может включать ряд производственных технологий, включая литье и фрезерование с ЧПУ.

Выдавливание

Экструзия, процесс проталкивания горячих металлических заготовок через стальную головку, является наиболее распространенным способом изготовления алюминиевых радиаторов. Это быстрый, эффективный и экономичный метод изготовления радиаторов из пластичных материалов, таких как алюминий 1050. Радиаторы из экструдированного алюминия обычно анодируют перед использованием.

Сглаживание

Зачистка или зачистка, процесс резки материала на ломтики, является распространенным производственным процессом для производства радиаторов с пластинчатыми и расширяющимися ребрами. Этот процесс позволяет получить более тонкие и плотно упакованные ребра, чем экструзия, а также обеспечивает ровную или шероховатую поверхность, что немного увеличивает общую площадь поверхности.

Кастинг

Литье — процесс заливки расплавленного металла в форму — еще один способ изготовления радиаторов — алюминиевых или медных. Радиаторы, отлитые под давлением, могут иметь высокий уровень сложности и обладать превосходными механическими свойствами. Литье под давлением также иногда используется для изготовления радиаторов из цинка.

Фрезерование

Фрезерование, процесс вычитания материала из заготовки, является доступным способом изготовления радиаторов практически любой геометрической формы из таких материалов, как алюминиевые сплавы. Фрезерованные радиаторы (или обработанные радиаторы) могут быть дороже альтернатив, особенно в больших количествах, но их также можно изготовить очень быстро. Узнайте больше о механической обработке алюминия.

3D-печать

Последние достижения в области аддитивного производства меди сделали 3D-печатные радиаторы жизнеспособной альтернативой их традиционным аналогам. Для этой цели наиболее успешно использовались технологии плавления в порошковом слое и направленного осаждения энергии.

Чтобы изготовить радиатор с помощью 3ERP с использованием таких процессов, как обработка на станках с ЧПУ, экструзия или мелкосерийное литье, свяжитесь с нами, чтобы получить бесплатное предложение.