Le pinne di raffreddamento sono i componenti fondamentali che aumentano l'area di dissipazione del calore efficace di un radiatore.volume di produzioneI seguenti sono alcuni metodi di lavorazione comuni per le pinne di raffreddamento attualmente in uso:
1.Stampaggio FormaggioPrincipio:Utilizza la pressione di una matrice e di una stampa a foratura per deformare plasticamente una lamiera di metallo all'interno della matrice, ottenendo così la forma desiderata della pinna, come mostrato nella figura 1.Le macchine di stampaggio a pinne tradizionali o le presse a foratura dedicate sono utilizzate per la produzione in grandi volumi..
Vantaggi:Eficienza di produzione estremamente elevata, adatta alla produzione su larga scala; costo relativamente basso; eccellente consistenza.
Svantaggi:Richiede matrici su misura, con conseguente elevato investimento iniziale; l'altezza e la densità delle pinne sono limitate; in genere produce pinne separate che richiedono un'adesione successiva a una piastra di base.
Figura 1 Formaggio della pressa a pinne
2.Formazione di rotoliPrincipio:Una lunga e sottile striscia di metallo (di solito di alluminio) viene passata attraverso un preciso set di rulli per essere continuamente piegata e ripiegata, formando una striscia continua di zigzag o di pinna ondulata,come mostrato nella figura 2.
Vantaggi:Può produrre pinne molto alte con spaziatura minima tra le pinne, raggiungendo una grande area di dissipazione del calore per unità di volume; elevato tasso di utilizzo del materiale.
Svantaggi:Relativamente bassa resistenza strutturale delle pinne, soggetta a deformazioni; richiede anche il collegamento a una piastra di base.
Applicazioni principali:Radiatori per autoveicoli, intercooler, grandi scambiatori di calore industriali.Figura 2 Processo di formazione di rotoli a pinna
3.Skiving FormarePrincipio:Utilizzando uno strumento a forma di skiving per sgraffare una piastra di base rotante, deformare plasticamente e alzare una porzione del materiale metallico per formare pinne integrate con la piastra di base, come mostrato nelle figure 3 e 4.
Vantaggi:Le pinne e la piastra di base sono una struttura integrata senza resistenza termica a contatto; in grado di produrre pinne continue ad alta densità; design flessibile.
Svantaggi:Richiede attrezzature specializzate, che comportano un elevato investimento iniziale; richiede un'elevata duttilità del materiale (adatta per rame e alluminio).
Applicazioni principali:Applicazioni ad alta affidabilità e alta densità di potenza, come le apparecchiature elettroniche militari, l'aerospaziale e alcuni dissipatori di calore plug-in di fascia alta.
Figura 3 Pinne di alluminio a schive
Figura 4 Pinne di rame a schive
4.Formaggio per estrusionePrincipio:Le billette di alluminio o rame riscaldate in uno stato di plastica vengono forzate a alta pressione attraverso una matrice con un'apertura a forma specifica, formando un profilo di dissipatore di calore con pinne integrate in un solo passaggio.
Vantaggi:Eccellente conduttività termica (senza resistenza termica a contatto); elevata resistenza strutturale; capace di produrre forme di pinne solide complesse; conveniente.
Svantaggi:Limitato dal processo di estrusione, il rapporto di aspetto delle pinne (altezza e spaziatura) non può essere troppo elevato, altrimenti diventa una sfida per la matrice e il processo; in genere produce pinne rette.
Applicazioni principali:Il metodo più comune per la fabbricazione di dissipatori di calore, ampiamente utilizzato nei raffreddatori della CPU dei computer, nella dissipazione del calore dell'illuminazione a LED, nel raffreddamento dei dispositivi di alimentazione, ecc.
5. Processo di fusionePrincipio:Il metallo fuso (di solito lega di alluminio) viene versato in una cavità dello stampo contenente le forme delle pinne.
Vantaggi:Estremamente elevata libertà di progettazione, in grado di produrre strutture di pinne e base molto complesse con forme curve o irregolari; consente una progettazione integrata.
Svantaggi:Alti costi dello stampo; l'efficienza di produzione è inferiore all'estrusione; possono esistere difetti interni come pori nelle fusioni, che influenzano la conduttività termica.
Applicazioni principali:Scenari con esigenze particolari per la forma e la struttura della dissipazione del calore, quali alcuni raffreddatori di schede grafiche di fascia alta, blocchi di cilindri del motore e complessi moduli di gestione termica.
6.Fabbricazione CNCPrincipio:Utilizzando una fresatrice CNC per "scutare" direttamente le pinne da un blocco di metallo solido rimuovendo il materiale attraverso la fresatura.
Vantaggi:Alta precisione, in grado di lavorare pinne di qualsiasi forma e sottilità; non sono richiesti stampi, adatti alla prototipazione e alla produzione a piccoli lotti; eccellente conduttività termica (materiale monolitico).
Svantaggi:Risparmio di materiale significativo, costo elevato; tempo di lavorazione relativamente lungo.
Applicazioni principali:Aerospaziale, militare, ricerca scientifica di alto livello in cui le prestazioni sono fondamentali e il costo non è la preoccupazione primaria; prototipazione di dissipatori di calore.
7.3D Printing / Additive ManufacturingPrincipio:Utilizza la tecnologia di stampa 3D del metallo (ad esempio, fusione laser selettiva, SLM) per stratificare gradualmente la polvere metallica,produzione diretta di dissipatori di calore integrati con canali di flusso interni complessi e pinne esterne.
Vantaggi:La massima libertà di progettazione, in grado di produrre strutture ottimizzate topologicamente e canali di raffreddamento conformi che i metodi tradizionali non possono raggiungere,spingendo le prestazioni di dissipazione del calore all'estremo.
Svantaggi:Costi estremamente elevati; dimensioni di stampa limitate; rugosità della superficie può essere relativamente elevata.
Applicazioni principali:settori tecnologici all'avanguardia, quali il raffreddamento con chip di intelligenza artificiale, i veicoli aerospaziali, le attrezzature mediche, ecc.
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