Tại sao lá nhôm chiếm ưu thế trong việc xây dựng bộ tản nhiệt
Bộ tản nhiệt và bình ngưng được chế tạo từ nhôm mỏng vì kim loại kết hợp tính dẫn nhiệt cao với mật độ thấp. Hợp kim 3003 dẫn nhiệt ở mức xấp xỉ 193 W/mK, gần bằng một nửa thể tích của đồng nhưng ở mật độ khoảng 1/3, là 2,73 g trên mỗi cm khối, do đó, lõi nhôm hàn đồng có khả năng thải nhiệt tương tự như lõi đồng-đồng với khối lượng và chi phí thấp hơn đáng kể. Lá nhôm cũng có hình dạng cánh tản nhiệt và hình mũi mác giúp phá vỡ lớp ranh giới phía không khí-và nó tương thích với các quy trình hàn vảy cứng được sử dụng để sản xuất-số lượng lớn.
Hợp kim vây, ống và mạ
| Chức năng | hợp kim | Đặc điểm chính |
|---|---|---|
| Lõi vây và ống | 3003 | Mn 1,0-1,5; sức mạnh vừa phải, khả năng định hình tốt, có thể hàn được |
| Lớp mạ hàn | 4343 | Si 6,8-8,2; tan chảy bên dưới lõi và tạo thành khớp |
| Lớp phủ thay thế | 4045 | Si 9,0-11,0; điểm nóng chảy thấp hơn, được sử dụng cho tỷ lệ lớp phủ mỏng |
| Lớp vây hy sinh | Lớp phủ kiểu 7072 | Lớp bề mặt chịu lực Zn-, chủ yếu bị ăn mòn |
Mangan trong 3003 tăng cường độ bền và khả năng chống mỏi nhiệt; lớp phủ giàu silicon-trên tấm hàn được thiết kế sao cho nó tan chảy trước lõi trong chu trình hàn, làm ướt mối nối bằng hoạt động mao dẫn và tạo thành một miếng phi lê mà không làm xẹp vây. Kích thước của tấm và lá mỏng cũng như các tính chất cơ học của hợp kim lõi được đặt hàng theo tiêu chuẩn ASTM B209 và, trên thị trường hệ mét, theo EN 573-3 và EN 485-2 tương ứng cho thành phần và tính chất.
Lựa chọn máy đo và truyền nhiệt
Vây thường dày 0,08-0,12 mm. Đồng hồ đo giảm làm giảm điện trở nhiệt qua cánh tản nhiệt và giảm chi phí vật liệu, nhưng cánh tản nhiệt mỏng dễ bị biến dạng hơn do rung động, do làm sạch vòi phun và do xử lý trong quá trình lắp ráp lõi. Các phần nặng hơn, từ khoảng 0,15 mm đến 0,2 mm, được chọn cho ống, tấm và đầu nối cũng như cho các ứng dụng tiếp xúc với chu trình áp suất hoặc rung. Độ dày tối ưu phụ thuộc vào mật độ vây, lưu lượng chất làm mát và tốc độ không khí và thường được cố định bằng mô phỏng nhiệt được xác nhận trên lõi thử nghiệm thay vì theo quy tắc ngón tay cái.
Đường hàn
Hai quá trình chiếm ưu thế. Hàn chân không phụ thuộc vào magie trong lớp phủ hoặc trên bề mặt lõi chịu lực magie- để phá vỡ màng oxit và cần có môi trường chân không được kiểm soát cũng như thực hành lò nung không có chất trợ dung cẩn thận-. Hàn bằng khí quyển được kiểm soát sử dụng dòng kali fluoroaluminate không ăn mòn được áp dụng cho lõi đã lắp ráp và khí quyển nitơ có điểm sương được kiểm soát; nó có khả năng chịu được sự biến đổi của hợp kim cao hơn và là con đường phổ biến hơn để sản xuất bộ tản nhiệt-số lượng lớn. Cả hai tuyến đường đều yêu cầu giấy bạc sạch,-không có dầu: chất bôi trơn lăn còn sót lại và lượng oxit quá mức đều tạo ra hiện tượng trượt và không-làm ướt dọc theo mối nối ống vây-.
Lớp phủ cho không khí-Bên và chất làm mát-Độ bền bên
Lớp phủ ưa nước được phủ lên bề mặt vây để nước ngưng tụ lan tỏa thành một lớp màng thay vì tạo thành các giọt thu hẹp các khoảng trống ở vây và chặn luồng không khí. Lớp phủ chống-ăn mòn, bao gồm các lớp chuyển đổi không chứa cromat-và hệ thống dựa trên silica hoặc nhựa-, bảo vệ mặt không khí chống lại muối đường và mặt làm mát chống lại môi trường glycol có tính kiềm nhẹ. Hiệu suất ăn mòn và độ bám dính của lớp phủ được đánh giá bằng thử nghiệm phun muối và độ ẩm-theo chu kỳ, chẳng hạn như theo tiêu chuẩn ASTM B117 và ISO 9227, sao cho lõi phủ đáp ứng yêu cầu về độ bền của sàn xe.
Tái chế
Bộ tản nhiệt bằng nhôm hàn có thể tái chế hoàn toàn. Lõi phế liệu được băm nhỏ để tách thép và nhựa, còn nhôm được nấu chảy và tinh chế trở lại xưởng đúc hoặc phôi rèn; nấu lại nhôm chỉ cần một phần nhỏ năng lượng cần thiết để sản xuất kim loại sơ cấp từ quặng, với mức tiết kiệm thường lên tới 95%. Trong thực tế, tỷ lệ tái chế phụ thuộc vào việc thu gom và hiệu quả tách khỏi hàm lượng đồng, đồng thau và nhựa của xe đã tháo dỡ.
Câu hỏi thường gặp
Q:Hợp kim nào được sử dụng cho vây tản nhiệt?
Trả lời: Hợp kim 3003 là hợp kim lõi ống và vây tiêu chuẩn, với mangan nằm trong khoảng 1,0-1,5% cho độ bền và khả năng chống mỏi nhiệt, và 4343 hoặc 4045 làm lớp mạ hàn.
Q:Độ dày vây điển hình là bao nhiêu?
Đáp: Phần lớn vây có kích thước 0,08-0,12 mm. Các phần khoảng 0,15-0,2 mm được sử dụng khi cần độ cứng hoặc khả năng chống rung cao hơn, chẳng hạn như ống, tấm và đầu.
Q:Tại sao lớp phủ ưa nước được sử dụng?
Đáp: Chúng ngăn chặn sự ngưng tụ hình thành các giọt nối liền các cánh tản nhiệt liền kề và chặn đường dẫn khí, giữ cho quá trình truyền nhiệt-bên không khí và giảm áp suất ổn định khi vận hành trong điều kiện ẩm ướt.
Q:Điều gì gây ra tình trạng không-ướt trong quá trình hàn đồng?
A: Dầu lăn dư, oxit nhôm quá mức hoặc tỷ lệ lớp phủ không chính xác. Giấy bạc để hàn được cung cấp sạch và thường được tẩy dầu mỡ ngay trước khi lắp ráp lõi.
Q:Có thể tái chế lá tản nhiệt-hết-không?
Đ: Vâng. Nhôm tản nhiệt được cắt nhỏ và tách rời sẽ được nấu chảy lại thành các thỏi mới và việc nấu chảy lại tiêu tốn một phần nhỏ năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất nhôm sơ cấp.
Q:Hiệu suất ăn mòn được xác minh như thế nào?
Đáp: Bằng các thử nghiệm- phun muối và ăn mòn theo chu kỳ như ASTM B117 và ISO 9227, cùng với-thử nghiệm điện hóa dài hạn đối với sự kết hợp lớp vây và lớp vỏ được sử dụng trong lõi.