Alumiinium vs vask: kumb on jahutusradiaatide jaoks parem?

Enne jahutusradiaatorite kohandamist meie klientidele ZP jahutusradiaatorisse on esimene samm materjali otsustada kliendi toote/projekti rakendusnõuete põhjal. Alumiinium ja vask on mõlemad tavalised jahutusradiaatomaterjalid, kuid neil on erinevad omadused, seega võivad rakenduse stsenaariumid olla erinevad.

 

Esiteks võivad alumiiniumi eelised hõlmata kergeid ja odavaid kulusid. Alumiinium on vähem tihe kui vask, seega on see sama mahu jaoks kergem, mis on oluline kaalu vähendamist vajavate seadmete jaoks. Lisaks on alumiinium tavaliselt odavam kui vask, mis muudab selle masstootmise jaoks kulutõhusamaks. Töötletavuse osas võib alumiiniumi olla lihtsam väljapressida ja vormida, muutes selle sobivaks keerukate jahutusradiaatori konstruktsioonide jaoks. Korrosioonikindluse osas arendab alumiinium selle pinnal oksiidikihi, millel võib olla teatav kaitset, ehkki selle tugevdamiseks võib olla vaja anodeerimist.

 

Räägime siis alumiiniumi puudustest. Soojusjuhtivuse osas, kuigi alumiiniumil on hea soojusjuhtivuse koefitsient, on see madalam kui vask, seega ei pruugi soojusjuhtivus olla nii tõhus kui vask. Tugevuse osas võib alumiinium olla pehmem ja hõlpsam deformeeruda, eriti kõrge temperatuuriga keskkonnas, ning sellel ei pruugi olla piisavalt struktuurilist stabiilsust pikaajaliseks kasutamiseks. Keevitamisraskuste osas võib alumiinium vajada spetsiaalseid tehnikaid, näiteks argooni kaarekeevitamist, mis võib suurendada tootmiskulusid.

 

 

Järgmisena on vase eelised. Vase on oluliselt kõrgem soojusjuhtivus kui alumiiniumist, mis tähendab suure võimsusega seadmete tõhusamat soojuse hajumist. Vask on tugevam, kõrge temperatuuri suhtes vastupidavam, vähem deformatsioonile altid ja võib olla pikem eluiga. Jootlikkuse osas loob vask vaatamata oma kõrgele sulamistemperatuurile tugevama ühenduse pärast jootmist ja see võib olla sobiv rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt usaldusväärsust.

 

Vase puudused on esiteks kõrged kulud, tooraine on kallis ja ka töötlemiskulud on suured, kuna vask on raskem ja raskesti töödelda. Kaalu osas on vask tihedam ja jahutusradiaator on raskem, muutes selle kaalutundlike rakenduste jaoks sobimatuks. Korrosiooniresistentsus, vask on lihtne oksüdeerida, vaskoksiidi moodustumise pind, ehkki see ei mõjuta soojusjuhtivust, kuid see võib mõjutada välimust, võib niiske keskkonnas pikaajaline olla rohkem korrosiooniprobleeme.

 

Seejärel tuleb arvestada kliendi toote rakenduse stsenaariumiga. Professionaalse tööstuslike jamade valamute tootjana peame arvestama erinevate tööstuskeskkondade vajadustega. Näiteks võivad suure võimsusega elektroonikaseadmed vajada vase kõrget soojusjuhtivust, samas kui kulutundlikud või kerged rakendused võivad olla alumiiniumi jaoks sobivamad. Samuti sobib tootmisprotsesside osas masstootmiseks alumiiniumist väljapressimine, samas kui vaske võib rohkem kasutada kohandatud soojuslahenduste jaoks, mis vajavad suuremat jõudlust.

 

Nüüd võime kaaluda kahe materjali, näiteks vasepõhi ja alumiiniumist uimede kombinatsiooni kasutamist, et kasutada ära nii vase kiiret soojuse imendumist kui ka alumiiniumi kerget ja odavat soojust hajumist. Kuid sellel oleks liidese termilise vastupidavuse probleem ja see nõuaks head jootmist või liitumistehnikaid.

 

Samuti peame kaaluma vase või keskkonnategurite taaskasutamist? Võib juhtuda, et alumiiniumi on lihtsam ringlusse võtta, kuid kliendid võivad tulemuslikkuse ja kulude pärast rohkem muretseda. Lisaks soojustasusele on vask kõrgem soojusmaht kui alumiiniumist, mis võib aidata mööduva soojuse hajumisel, kuid üldiselt on jahutusradiaatori kujundamine rohkem seotud soojusjuhtivuse ja soojusresistentsusega. Vaatame kahe materjali soojusjuhtivuse väärtusi, alumiinium on umbes 237 w/mk, vask on umbes 401 mass/mk. Tihedus, alumiinium on umbes 2700 kg/m³, vask on umbes 8900 kg/m³.

 

 

 

 

1. kergekaal
- Madal tihedus (umbes 2700 kg/m³) ja 1/3 vase mass, muutes selle sobivaks kaalutundlikel rakendustel (nt autotööstus, kaasaskantavad seadmed).

2. odavad kulud
- Tooraine hinnad on vasest palju madalamad ja ka töötlemiskulud on madalamad (nt ekstrusiooni vormimise protsess on küps), muutes selle sobivaks masstootmiseks.

3. Suurepärane töötletavus
- hõlpsasti väljapressimine keerulisteks uimekonstruktsioonideks, võimaldades õhukeste, kergete, kõrge pindala jahutusradiaatori kiiret tootmist.

4. korrosioonikindlus
- Pinnal olev looduslik oksiidikiht (al₂O₃) kaitseb korrosiooni eest ja vastupidavus on pärast anodeerimist veelgi parem.

 

 

 

1. alumine soojusjuhtivus
- Soojusjuhtivus umbes 237 massiprotsenti, ainult 60% vasest, soojuslikku efektiivsust on piiratud, see ei sobi äärmuslike suure võimsusega stsenaariumide jaoks.

2. nõrk mehaaniline tugevus
- Kergetel temperatuuridel hõlpsasti pehmendatud ja deformeerunud pikaajaline kasutamine võib põhjustada struktuurilise stabiilsuse languse.

3. kõrgemad keevitusraskused
- Argooni kaarekeevitamine ja muud spetsiaalsed protsessid, suurendades tootmiskulusid.

 

 

 

1. Suurepärane soojusjuhtivus
- 401 W/MK soojusjuhtivus, soojuse imendumine ja soojusülekanne kiiremini, mis sobib suure võimsusega tihedusega seadmetele (näiteks serverid, tipptasemel graafikakaardid).

2. kõrge mehaaniline tugevus
- Kõrge temperatuuri vastupidavus ja seda pole lihtne deformeeruda, pikaajaline stabiilsus on parem kui alumiinium.

3. kõrge keevituse usaldusväärsus
- tugevamad keevitusliigendid, mis sobivad tööstusstsenaariumide jaoks, millel on kõrge usaldusväärsuse nõuded.

 

 

 

1. kõrge hind
- tooraine hind on 3-5 korda suurem kui alumiiniumist ja töötlemise energiatarbimine on kõrge (nt lõikamine ja tembeldamine on keeruline).

2. suure kaaluga
- Tihedus on koguni 8900 kg/m³, mis suurendab seadmete kogu kaalu.

3. kehv oksüdatsiooniresistentsus
- Pind oksüdeerub kergesti (moodustub CUO) ja nõuab väljanägemise halvenemise vältimiseks töötlust, näiteks nikliplaatimist, ja niiske keskkonnas võib tekkida elektrokeemiline korrosioon.

 

 

 

Alumiiniumi eelistatud stsenaariumid: kulutundlikud, kerged nõuded, vähese ja keskmise võimsusega soojuse hajumine (nt LED-valgustus, tarbeelektroonika).

Eelistatud stsenaariumid vase jaoks: äärmuslikud soojuse hajumise vajadused, kõrge usaldusväärsusega tööstuslikud seadmed (nt andmekeskused, elektriklektroonika).
Hübriidlahus: vase alus (kiire soojuse neeldumine) + alumiiniumist uimed (efektiivne soojuse hajumine), tasakaalustamine ja kulud, kuid tuleb lahendada liidese termilise takistuse probleem (nt jootmise või kiibiprotsessi kaudu).

Arvestades soojusjuhtivuse, kulude, kaalu ja protsessi nõudeid, saab konkreetsete rakenduse stsenaariumide põhjal valida kõige sobivama materjali või lahenduste kombinatsiooni.

 

Nüüd, millise materjali valite, valib ZP jahutusradiaator teie toote- või projektirakenduse nõuetele sobiva materjali, et veenduda, et jahutusradiaator kohandab toote toimingut.