Sissejuhatus
Jahutusradiaatorid,{0}}tavaliselt valmistatud alumiiniumist või vasest,-tõmbavad soojuse elektroonikast eemale ja suruvad selle enda ümber õhku. Leiate neid kõikjal: arvutite sees, valgustuses, toiteseadmetes. Et aidata neil kauem vastu pidada ja paremini töötada, töötlevad ettevõtted sageli oma pindu. Sellised asjad nagu anodeerimine, metallplaat või spetsiaalsed katted ei kaitse mitte ainult uimed rooste eest; see aitab neil ka soojust tõhusamalt eraldada. Igal ravil on oma plussid ja miinused. Mõned suurendavad soojuslikku jõudlust, mõned võitlevad korrosiooniga ja mõned hoiavad lihtsalt kulusid madalal. Vaatleme lähemalt jahutusradiaatorite anodeerimist, katmist ja katmist ning vaatame, kuidas igaüks neist on tõhususe, kaitse ja hinna osas tõusnud.
Anodeerimine jahutusradiaatorid: kiirgusvõime ja vastupidavus
Anodeerimine on protsess{0}}, mis muudab alumiiniumist jahutusradiaatorid tugevamaks ja{1}}kestvamaks. See toimib järgmiselt: juhite läbi metalli elektrivoolu, mis paksendab selle loodusliku oksiidikihi sitkeks poorseks kestaks. See kest teeb palju. See hoiab jahutusradiaatorit korrosiooni ja kulumise eest kaitstuna-nii et see peab niiskuse või soolase õhu vastu palju paremini vastu kui tavaline alumiinium. Samuti saate tehinguga suurepärase elektriisolatsiooni, nii et kui teie komponendid on tihedalt pakitud, on elektrilühiste oht väiksem.
Kuid tõeline maagia, vähemalt jahutamisel, toimub pinna emissiooniga. Paljas alumiinium kiirgab vaevu soojust. Selle emissioon on vahemikus 0,04 kuni 0,06, mis tähendab, et see enamasti lihtsalt põrkab soojust tagasi, mitte ei lase sellel välja pääseda. Kui olete selle anodeerinud, hüppab see arv 0,8-ni või isegi 0,9-ni. See on tohutu hüpe-. Järsku suudab must anodeeritud jahutusradiaator soojust kiirata 15–20 korda tõhusamalt kui tavaline. See on tohutu, kui tegemist on passiivse jahutusega või olukordadega, kus õhuvool on piiratud. Eksperdid ütlevad, et mustad anodeeritud jahutusradiaatorid suurendavad kiirgusjahutust 8–10 korda võrreldes tühja alumiiniumiga, mis tähendab jahedamaid osi, eriti väikestes või kitsastes seadistustes.
Anodeeritud kiht ise on nüüd õhuke,-tavaliselt vaid 5–25 mikronit tavaliste asjade puhul,-nii et see ei aeglusta soojusvoogu läbi metalli. Saad veidi täiendavat soojustakistust, võib-olla 5–10% rohkem, kuid emissioonitaseme tõus korvab selle. Kui lähete üle parda ja kasutate ülipaksust "kõva anodeerimist" (25–100 mikronit), siis jah, hakkate nägema, kuidas valamu kuumeneb, kuna kiht blokeerib kuumust veidi rohkem. Kuid tavatingimustes on vahetus{12}}väike ja tavaliselt seda väärt.
Anodeerimisel on rohkem, mida meeldib. Protsess on proovitud-ja tõene, töötab mastaapselt ja on tavaliselt odavam kui uhked erikatted. Lisaks võtab poorne pind hästi värvi, nii et saate kõikvõimalikes värvides jahutusradiaatoreid ilma nende jahutusvõimega segamata. Uuringud näitavad, et värv ei ole soojuskiirguse jaoks oluline,{5}}selge anodeeritud viimistlus jahutab sama hästi kui must.
Alumine rida: anodeeritud jahutusradiaatorid on põhjusega lemmikud. Need on korrosioonikindlad, kiirgavad soojust nagu tšempionid ja näevad seda tehes head välja. Ainus tõeline miinus on soojusjuhtivuse kerge langus, kui oksiidikiht läheb liiga paksuks, kuid tavalise anodeerimisega pole see suur asi. Saate nutika tasakaalu kaitse ja jõudluse vahel.
Jahutusradiaatorite katmine: juhtivus ja kaitse
Jahutusradiaatori katmine tähendab õhukese metallikihi -nikli, tina, hõbeda või mõnikord ka kulla-lisamist otse pinnale. Inimesed teevad seda tavaliselt vasest või terasest valamutega ja mõnikord ka alumiiniumiga, kuigi selleks on vaja spetsiaalset aluskihti. Plaatimise suur põhjus? Korrosioonikaitse. Näiteks nikli või tina panemine vase peale takistab selle oksüdeerumist ja korrodeerumist, mis aitab jahutusradiaatoril hästi töötada niiskes või karmis keskkonnas. Põhimõtteliselt toimib metallkate nagu kilp, mis hoiab õhu ja niiskuse eemal ning hoiab osa kauem vastu.
Plaaditud kihid, erinevalt anodeeritud kihid, juhivad endiselt nii soojust kui ka elektrit. Elektrooniline nikeldamine paistab silma, kuna see on korrosioonikindel ja juhib endiselt soojust. Niklikihi soojusjuhtivus on umbes 90 W/m·K-vähem kui vase (umbes 400 W/m·K) või alumiiniumi (umbes 200 W/m·K)-, kuid see teeb oma ülesande siiski ära. Üks valdkonnaekspert ütleb isegi: "Elektrita nikkel on parim kate, kui soovite maksimaalset soojusülekannet" ja et nikkel jääb juhtivaks nii termiliselt kui ka elektriliselt. Hõbedamine tõuseb veelgi kõrgemale (umbes 429 W/m·K) ja ilmub ülimalt suure jõudlusega{10}}varustusega, kuigi aja jooksul see tuhmub. Kullakatmist (318 W/m·K) kasutatakse tavaliselt kosmose- või RF-rakendustes, kus stabiilsus on kõige olulisem.
Enamik plaate on vaid mõne mikroni paksune, nii et see ei lisa peaaegu mingit soojustakistust. Nikli lisatakistus on umbes 0,2 K·cm²/W-nii väike, et enamiku konstruktsioonide puhul pole see oluline. Erinevalt värvist ei isoleeri metallplaat peaaegu üldse, kuna metall ise kannab hästi soojust. Sellegipoolest pole plaadistamine odav. Maksumus sõltub metallist: tina ja nikkel ei ole halvad, kuid hõbe ja kuld võivad kiiresti kalliks minna. Lisaks ei ole alumiiniumi katmine lihtne,-vaja on vaja täiendavaid puhastamisetappe või spetsiaalset aluskihti, mis lisab vaeva.
Alumine rida: jahutusradiaatorite katmine tagab tugeva korrosioonikindluse ilma soojusjuhtivust segamata. See on eriti levinud vasest valamute puhul (kuna vask armastab korrodeeruda) ja kõikjal, kus soovite läikivat ja puhast viimistlust, näiteks pistikud. Kompromissid-? Kõrgemad kulud ja mõnikord galvaanilise korrosiooniga seotud probleemid-, näiteks kui alumiiniumil olev õhuke nikkel saab kriimustatud. Kuid suure töökindlusega-tööde puhul tasub see tavaliselt ära. Hea nikli- või tinaplaat hoiab jahutusradiaatori töös pikaks ajaks.
Erinevat tüüpi pinnaviimistlusega jahutusradiaatorid
Jahutusradiaatorite katted: esteetiline ja isoleeriv viimistlus
Jahutusradiaatori katted tähendavad tavaliselt värve, pulbervärve või polümeerkilesid, mis peale jahutusradiaatori valmistamist peale kantakse. Need kihid on palju paksemad kui anodeerimine-arvane, et 30–100 mikronit-ja ausalt öeldes on need selleks, et kaitsta osa või muuta see kena välja, mitte aidata sellel paremini jahtuda. Tegelikult muutub kate tõeliseks termiliseks teetõkkeks. Üks jahutusradiaatorite disainer ütles otse: "Ära värvi jahutusradiaatoreid." Värv jätab õhukese isoleeriva kile, mis aeglustab soojusülekannet. Isegi mattmust mantel, mis mõne inimese arvates võib aidata, tõmbab jõudlust pisut alla. Selle madal soojusjuhtivus ja paksus lihtsalt segavad.
Nüüd on pöördepunkt. Katted suurendavad pinna kiirgusvõimet. Hea musta viimistluse emissioon võib olla vahemikus 0,4–0,8, mis on palju parem kui läikival metallil. Niisiis, jah, värvitud jahutusradiaator kiirgab soojust tõhusamalt. Kuid siin on konks: see võimendus korvab harva tõsiasja, et kate blokeerib soojuse voolu metallist endast. ProtoLabsi andmed näitavad, et pulbervärvid võivad suure võimsusega jahutusradiaatorites vähendada termilist jõudlust 20–50 protsenti. Seega lähevad värvitud valamud kuumemaks, eriti kui asjad muutuvad intensiivseks. Mõned tootjad pakuvad "termiliselt hajutavaid" värve, kuid nagu üks insener märkis, võidab paljas metall tegelikult kaetud osi, kui temperatuuride erinevus pole suur.
On ka teist tüüpi katteid,{0}}nt kromaat või fosfaat. Need on hoopis teine lugu. Need on üliõhukesed, vaid murdosa mikronitest ja kinnituvad otse metalli külge. Need puudutavad vaevu soojusülekannet, kuid aitavad värvil kleepuda ja lisavad veidi korrosioonikaitset.
Alumine rida: inimesed kasutavad jahutusradiaatoritel polümeerkatteid välimuse või elektriisolatsiooni jaoks, mitte paremaks jahutamiseks. Need muudavad osa teravaks ja aitavad vältida kriimustusi või elektrilühiseid, kuid termilisele jõudlusele on alati väike mõju. Madala võimsusega-LED-seadmete või tarbevidinate puhul, kus välimus on oluline, sobib tavaliselt must või valge pulbervärv. Kuid kui tegemist on suure jõudlusega-kraamiga, väldivad insenerid kriitiliste jahutusradiaatorite paksust värvist.
Toimivuse ja tõhususe võrdlus
Niisiis, kuidas need ravimeetodid kuumusest vabanemisel tegelikult toimivad? See taandub tegelikult sellele, kuidas te asju jahutate. Kui kasutate passiivset jahutust-ilma ventilaatoriteta, on lihtsalt vana hea loomulik õhuvool-, mis suurendab emissioonivõimet. Seal säravad mustad anodeerivad või spetsiaalsed katted, nii otseses kui ka ülekantud tähenduses. Nad lasevad jahutusradiaatoril kiirguse kaudu rohkem soojust välja paisata. Võtke väike passiivne jahutusradiaator: kui te selle mustaga anodeerite, saate selle temperatuuri 10–20% võrra alandada, lastes lihtsalt paremini kiirgada.
Kui aga ventilaator sisse lülitate ja sundõhkjahutusele{0}}lülitute, võtab võimust konvektsioon. Järsku aitab see väljamõeldud kõrge emissioonivõimega kate{2}}ainult veidi-paar protsenti, mitte midagi dramaatilist.
Kuidas on nüüd kaetud metallidega? Näiteks nikel{0}}kaetud valamud juhivad soojust peaaegu sama hästi kui tühi alumiinium. Üks insener ütles selle isegi üsna otse: anodeeritud katted lihtsalt ei liiguta soojust nii tõhusalt kui metallplaat. See tähendab, et õhuke anodeeritud kiht,-vaid mõne mikroni paksune-ei takista tegelikult juhtivust. Suurem pilt: anodeeritud või värvitud jahutusradiaatorite eesmärk on soojuse kiirgamine, plaaditud jahutusradiaatorid aga keskenduvad selle juhtimisele ja korrosioonikindlusele.
Kokkuvõtteks: mustad anodeeritud valamud kiirgavad soojust -mõnikord kuni 8–10 korda paremini kui paljas metall. Plaadimine seevastu hoiab pinna sama juhtivana kui toormetall. Enamik disainereid peab anodeerimist passiivseks jahutamiseks parimaks valikuks. Kui aga muretsete rooste või pikaajalise kulumise pärast,{6}}on juhtpositsioonil plaatimine. Ventilaatorite või segajahutusega süsteemides muutuvad erinevused väiksemaks. Tegelikult võib ventilaator{9}}jahutusega valamute puhul paks must värv palja alumiiniumiga võrreldes temperatuuri vaid mõne kraadi võrra alandada. Nikeldamine? Temperatuurimuutust ei märka peaaegu üldse.
Korrosioonikindlus ja vastupidavus
Jahutusradiaatori pindade kaitsmine korrosiooni eest on tõesti oluline. Võtke näiteks anodeerimine,-see loob tugeva, keraamilise-taolise kihi otse alumiiniumile. See kiht hoiab õhku ja kemikaale eemal, nii et anodeeritud valamud taluvad niiskeid või soolaseid tingimusi paremini kui paljas metall. Plaatimine töötab ka. Ainult õhuke nikli- või tinakiht vasel võib peatada oksüdeerumise ja aidata jahutusradiaatoril aastaid oma tööd teha. Kujutage ette nikeldatud-vasest valamut, mis istub niiskes kohas; see näeb välja ja töötab nagu uus veel kaua pärast seda, kui katmata on hakanud allamäge minema.
Värv ja pulbervärvid aitavad metalli katta, kuid need on ainult nii head kui nende pind. Kui need saavad kriimustada või mõraneda, hiilib sisse korrosioon. Õhukesed keemilised katted, nagu kromaadid või fosfaadid, lisavad veel ühe kaitsekihi, mis toimub sageli enne pulbervärvimist, et tagada kaitset. Mis puutub nende viimistluste toimimisse,{3}}anodeeritud alumiinium saab peaaegu alati kõrgeima korrosioonikindluse ja ka nikeldatud katte. Paljas alumiinium hakkab kiiresti oksiidi moodustama ja vask tuhmub hetkega.
Sellepärast leiate anodeerimise või plaadistuse enamikel jahutusradiaatoritel, mida kasutatakse väljaspool või karmides tööstuskeskkondades. Mõlemad meetodid blokeerivad hapniku ja niiskuse suurepäraselt, nii et jahutusradiaator kestab kauem. Parim valik sõltub metallist, millega töötate, ja sellest, kus valamu kasutatakse.
Kulude kaalutlused
Kulud on alati olulised. Enamasti on anodeerimine odavam viis alumiiniumist jahutusradiaatorite jaoks, eriti kui valmistate suure partii. See on kindel ja töökindel protsess kõige jaoks, mis on alumiiniumist välja pressitud või töödeldud. Teisest küljest võib plaadistamine olla täiesti kaardihinnaga-tark. Tina ja tavaline nikkel ei ole väga halb, kuid kui hakkate rääkima hõbedast või kullast, hüppab arve kiiresti. Spetsiaalsete pinnakatete-keraamiliste värvide, paksude polümeeride-kasutamisel ei maksa te ainult materjalide eest. Maksate ka lisatöö eest, nagu kõvendamine ja maskeerimine, mis kulutab aega ja raha.
Kulud muutuvad sõltuvalt sellest, kui paks on kattekiht ja kui palju ettevalmistustööd osa vajab. Kõva anodeerimine, mis annab teile parema kulumiskindluse, maksab rohkem kui tavaline. Pulbervärvimine tundub ühe osa kohta odav, kuid kulutate tükkide viimistlemisele rohkem aega. Tõesti, anodeerimine tabab meeldivat kohta: see on taskukohane ja teeb töö tehtud. Pinnastamine või uhked katted on mõttekad ainult siis, kui vajate midagi erilist,-nt teatud välimust või omadust, mida anodeerimine teile anda ei saa. Oletame, et vajate elektrijuhtimiseks võlli,{6}}siis peate selle plaadistama ja hind muutub vähem murelikuks.
Alumine rida: enamik disainereid valib alumiiniumist jahutusradiaatorite jaoks anodeerimise, kuna see toimib hästi ega riku panka. Kui vajate spetsiifilisi lisasid, näiteks metallviimistlust või teatud värvi, tasub plaadistuse või spetsiaalse pinnakatte eest rohkem maksta. Lihtsalt veenduge, et lisajõudlus või stiil on tegelikult oma kulu väärt. Lihtne anodeeritud jahutusradiaator annab teile sageli rohkem väärtust kui kallis plaaditud jahutusradiaator, mille soojusnäitajad ei erine peaaegu üldse.
PowerWinxon juhtiv suure jõudlusega{0}}jahutusradiaatorite ja soojusjuhtimiskomponentide pakkuja. Pakume laia valikut täiustatud pinnatöötlusega jahutusradiaatoreid, alates mustast-anodeeritud alumiiniumist valamutest, mis suurendavad kiirgusjahutust, kuni korrosioonikindla-nikeldatud-vaskkonstruktsioonini. Varustades valamud uusimate anodeerimis-, plaadistus- ja katmisvõimalustega, aitab PowerWinx elektroonikadisaineritel hoida oma seadmeid jahedana ja töökindlana.
