ค่าการนำความร้อนของอะลูมิเนียม: ข้อมูลโลหะผสม ผลกระทบของอุณหภูมิ และเหตุใดจึงมีความสำคัญ

จุดเริ่มต้นในทางปฏิบัติ: การนำความร้อนของอะลูมิเนียม

หากคุณกำลังระบุแผงระบายความร้อนอะลูมิเนียมสำหรับตัวแปลงไฟ ไดรเวอร์ LED หรือชุดเครื่องทำความร้อน โดยปกติจะมีหมายเลขหนึ่งที่ขึ้นก่อน: ค่าการนำความร้อนของอะลูมิเนียม อลูมิเนียมบริสุทธิ์อยู่ใกล้ๆ 237 วัตต์/เมตร·เค แต่โลหะผสมที่อัดขึ้นรูปในรูปวาดของคุณเกือบจะลดลงอย่างแน่นอน ความแตกต่างนั้นไม่ใช่รายละเอียดของห้องปฏิบัติการ โดยจะเปลี่ยนความหนาของครีบ พื้นที่แผ่นฐาน และราคาของการประกอบ

สำหรับชิ้นส่วนกระจายความร้อนแบบอัดขึ้นรูปส่วนใหญ่ 6063-T5 และ 6061-T6 เป็นตัวเลือกเริ่มต้น 6063-T5 ให้พลังงานประมาณ 209 W/m·K ในขณะที่ 6061-T6 ใกล้เคียงกับ 167 W/m·K ช่องว่าง 42 W/m·K นั้นเป็นตัวกำหนดจำนวนครีบที่คุณต้องการ และความเร็วที่ชิ้นส่วนจะเคลื่อนความร้อนออกจากแหล่งกำเนิด

ทองแดงนำความร้อนได้ดีกว่ามาก แต่อลูมิเนียมยังคงเป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับแผงระบายความร้อน โปรไฟล์เครื่องทำความร้อน และชิ้นส่วนโครงสร้าง เนื่องจากมีน้ำหนักประมาณหนึ่งในสามของทองแดงและมีราคาต่อชิ้นส่วนน้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการระบายความร้อนต่อกิโลกรัม อลูมิเนียมจะเอาชนะได้ยาก

การวัดค่าการนำความร้อนคืออะไร และเหตุใดหน่วยจึงมีความสำคัญ

ค่าการนำความร้อน (k) เป็นตัววัดปริมาณความร้อนที่ไหลผ่านวัสดุภายใต้การไล่ระดับอุณหภูมิ แสดงเป็นหน่วยวัตต์ต่อเมตร-เคลวิน (W/m·K) โดยจะบอกคุณว่ามีกี่วัตต์ที่ผ่านลูกบาศก์ขนาด 1 ม. เมื่อด้านหนึ่งร้อนกว่าด้านตรงข้าม 1 K ค่า k ที่สูงขึ้นหมายถึงความต้านทานภายในต่อการไหลของความร้อนลดลง

มีการวัดอย่างไร

สำหรับผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมจำนวนมาก ผู้ผลิตใช้วิธีการต่างๆ เช่น เทคนิคการแฟลชด้วยเลเซอร์สำหรับตัวอย่างขนาดเล็ก และวิธีการใช้แผ่นความร้อนหรือเครื่องวัดการไหลของความร้อนแบบมีการป้องกันสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ การวัดอุณหภูมิมีความสำคัญเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าของอะลูมิเนียมจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเหนืออุณหภูมิห้อง เอกสารข้อมูลที่รายงานเพียงหมายเลขเดียวอาจไม่สะท้อนถึงช่วงการทำงานที่แท้จริงของคุณ

ช่วงการนำไฟฟ้าของอะลูมิเนียมมีความหมายอย่างไรในทางปฏิบัติ

ค่าเช่น 167 W/m·K ฟังดูเป็นนามธรรมจนกว่าคุณจะเปรียบเทียบการอัดขึ้นรูปยาว 100 มม. กับหน้าตัดขนาด 1000 มม.² ที่อุณหภูมิต่างกัน 20 K ชิ้นส่วนนั้นจะนำไฟฟ้าประมาณ 33 W หากทำจาก 6061-T6 และประมาณ 42 W หากทำจาก 6063-T5 ในตัวระบายความร้อนจริง ความแตกต่างดังกล่าวส่งผลให้ครีบสั้นลง ความต้านทานการไหลของอากาศลดลง หรือขอบเขตโดยรวมเล็กลง

ค่าการนำความร้อนของโลหะผสมอลูมิเนียม: ค่าทั่วไป

อลูมิเนียมบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้าสูงที่สุดในตระกูลอะลูมิเนียม แต่โลหะบริสุทธิ์นั้นอ่อนเกินไปสำหรับโปรไฟล์โครงสร้างและการกระจายความร้อนส่วนใหญ่ การผสมธาตุต่างๆ เช่น ซิลิคอน แมกนีเซียม ทองแดง และสังกะสี จะทำให้อิเล็กตรอนกระจายตัวและลดการนำไฟฟ้า การอบชุบด้วยความร้อนจะจัดเรียงองค์ประกอบเหล่านั้นใหม่ให้เป็นอนุภาค ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโลหะผสมชนิดเดียวกันจึงสามารถแสดงค่า k ที่แตกต่างกันในอุณหภูมิที่ต่างกันได้

เหตุใด 6063-T5 และ 6061-T6 จึงเหนือกว่าแผงระบายความร้อนแบบอัดขึ้นรูป

6063 มักถูกเรียกว่าโลหะผสมอัดขึ้นรูป เนื่องจากมีการผสมผสานคุณภาพพื้นผิวที่ดี ความแข็งแรงปานกลาง และอุณหภูมิ T5 ที่มีความนำไฟฟ้าสูง 6061 นั้นแข็งแกร่งกว่าและตัดเฉือนง่ายกว่า แต่ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า เมื่อการออกแบบต้องใช้ครีบและแผ่นยึด โดยปกติแล้ว 6063-T5 จะให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีกว่าในน้ำหนักเท่ากัน 6061-T6 เหมาะสมเมื่อชิ้นส่วนรับภาระทางกลด้วย ก โปรไฟล์การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมแบบกำหนดเอง สามารถขึ้นรูปเพื่อใช้จุดแข็งของโลหะผสมแต่ละชนิดโดยยังคงความต้านทานความร้อนต่ำ

การรักษาพื้นผิวทำให้ภาพเปลี่ยนไปเล็กน้อย การเคลือบอะโนไดซ์ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน แต่ตัวชั้นออกไซด์เองก็มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ ในชั้นอะโนไดซ์บาง ๆ ความต้านทานความร้อนที่เพิ่มเข้ามาจะมีน้อย อย่างไรก็ตามการชุบอโนไดซ์แบบแข็งแบบหนาสามารถลดการไหลของความร้อนได้ สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการทั้งการป้องกันและการนำไฟฟ้า โปรไฟล์การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมอโนไดซ์ ยังคงเป็นทางเลือกทั่วไป โดยมีการควบคุมความหนาของชั้นเคลือบให้เหมาะสมกับการออกแบบด้านความร้อน

ปัจจัยที่ลดการนำความร้อนของอลูมิเนียม

องค์ประกอบของโลหะผสม

องค์ประกอบการผสมแต่ละชนิดมีพฤติกรรมแตกต่างกัน แมกนีเซียมและซิลิคอนในโลหะผสม 6xxx มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าปานกลาง ทองแดงเช่นเดียวกับโลหะผสม 2xxx ทำให้เกิดการดรอปที่มากขึ้น สังกะสีในโลหะผสม 7xxx อยู่ระหว่างนั้น การเลือกเกรดจึงเป็นข้อแลกเปลี่ยนระหว่างค่าการนำไฟฟ้า ความแข็งแรง และการตอบสนองต่อการตกแต่งพื้นผิว

การบำบัดอารมณ์และความร้อน

ในโลหะผสม 6xxx การปรับอุณหภูมิ T5 มีแนวโน้มที่จะรักษาค่าการนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการอัดขึ้นรูปได้มากขึ้น ในขณะที่ยังคงให้ความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการใช้งานในการกระจายความร้อนหลายๆ แบบ อารมณ์ T6 สามารถแข็งแกร่งขึ้นได้ แต่มักจะมาพร้อมกับ k ที่ต่ำกว่า หากความต้องการหลักของคุณคือการเคลื่อนย้ายความร้อน ให้ถามว่า T5 ยอมรับสำหรับภาระโครงสร้างในส่วนของคุณหรือไม่

อุณหภูมิและสิ่งสกปรก

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การสั่นของโครงตาข่ายจะกระจายอิเล็กตรอนแรงขึ้น ดังนั้น k จึงลดลง สิ่งเจือปนของเหล็กและซิลิคอนในโลหะผสมที่ดัดขึ้นรูปจะก่อให้เกิดอนุภาคระหว่างโลหะซึ่งยังมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าอีกด้วย โลหะผสมเหล็กต่ำรุ่น 1xxx และ 6xxx มีจำหน่ายเมื่อต้องการการนำไฟฟ้าสูงสุด แม้ว่าอาจมีราคาสูงกว่าก็ตาม

การใช้ข้อมูลการนำความร้อนในโปรไฟล์ตัวระบายความร้อนและเครื่องทำความร้อน

อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ดีที่สุดสำหรับแผงระบายความร้อนไม่ใช่แค่อัลลอยด์ที่มีค่า k สูงสุดเท่านั้น นอกจากนี้คุณยังต้องมีรูปทรงโปรไฟล์ การไหลเวียนของอากาศ พื้นที่ผิว และวิธีการประกอบอีกด้วย โปรไฟล์ที่อัดขึ้นรูปจะวางวัสดุตรงบริเวณที่ความร้อนกระจายตัวและบริเวณที่ครีบระบายออกไป จุดเริ่มต้นคือการทำความเข้าใจว่าตัวเลือกโลหะผสมและการออกแบบแม่พิมพ์มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ของเรา อลูมิเนียมอัลลอยด์และแนวทางการออกแบบ ครอบคลุมรายละเอียดเพิ่มเติม

การอัดขึ้นรูประบายความร้อน

สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ไดรเวอร์ LED และตัวควบคุมมอเตอร์ แผงระบายความร้อนแบบอัดรีดที่มีระยะห่างของครีบควบคุมมักจะเพียงพอ โลหะผสมที่มีความนำไฟฟ้าสูงช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ เพื่อไม่ให้จุดร้อนก่อตัวใต้พื้นที่ติดตั้งส่วนประกอบโดยตรง สำหรับการผลิตชิ้นส่วนของเรา โปรไฟล์แผ่นระบายความร้อนอลูมิเนียมอะโนไดซ์การนำความร้อนสูง จัดทำขึ้นโดยคำนึงถึงข้อกำหนดนี้

โปรไฟล์แผงระบายความร้อนอลูมิเนียมอะโนไดซ์การนำความร้อนสูง ซัพพลายเออร์ บริษัท อาร์เรย์ ดูผลิตภัณฑ์ →

โปรไฟล์เครื่องทำความร้อน

ฝาครอบเครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความร้อนแบบท่อต้องมีอุณหภูมิพื้นผิวสม่ำเสมอ ดังนั้นกระแสลมจึงไม่ร้อนเกินไปในตำแหน่งเดียว น้ำหนักเบาของอะลูมิเนียมและการนำไฟฟ้าได้ดี กระจายความร้อนได้รวดเร็วตลอดโปรไฟล์ ของเรา โปรไฟล์อลูมิเนียมเครื่องทำความร้อนการนำความร้อนสูง เป็นโซลูชั่นอัดรีดสำหรับหน้าที่ที่แน่นอนนั้น

โปรไฟล์อลูมิเนียมเครื่องทำความร้อนการนำความร้อนสูงซัพพลายเออร์ บริษัท - Huzhou อาร์เรย์ ดูผลิตภัณฑ์ →

จะทำอย่างไรกับข้อมูลนี้

เริ่มต้นด้วยความต้านทานความร้อนที่ต้องการ จากนั้นเลือกโลหะผสม เทมเปอร์ และรูปทรงโปรไฟล์ที่ตรงตามนั้น หากงบประมาณเอื้ออำนวย ให้สร้างต้นแบบด้วย 6063-T5 หรือโลหะผสม 6xxx ที่ใช้เหล็กต่ำ แล้ววัดอุณหภูมิตามจริง อย่าพึ่งพาแต่คุณค่าของตำราเรียนเท่านั้น ข้อมูลซัพพลายเออร์ การตกแต่งพื้นผิว และวัสดุเชื่อมต่อล้วนมีความสำคัญ

สำหรับชิ้นส่วนที่อัดขึ้นรูป เช่น แผ่นระบายความร้อนและโปรไฟล์เครื่องทำความร้อน การควบคุมกระบวนการของผู้ผลิตมีความสำคัญพอๆ กับโลหะผสม ซัพพลายเออร์ที่เข้าใจการไหลของแม่พิมพ์ การรักษาความร้อน และการตกแต่งสามารถให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่สม่ำเสมอ นั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไมจึงควรพูดคุยเรื่องการนำความร้อนในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ ไม่ใช่หลังจากที่ภาพวาดถูกแช่แข็ง