Radiatore estruso in alluminio

Il radiatore estruso in alluminio è un componente passivo di dissipazione del calore che utilizza la tecnologia di estrusione in alluminio ad alta temperatura e ad alta pressione per forzare le billette in lega di alluminio 6063/6061 (contenenti 0,2-0,6% di silicio e 0,45-0,9% di magnesio) attraverso stampi personalizzati, formandoli in pinne parallele ad alta densità, canali di flusso complessi o strutture irregolari in una sola volta. I suoi principali vantaggi risiedono nell'alta efficienza di conduttività termica (180-220 W/m · K), l'alta precisione dello stampaggio (tolleranza ± 0,1 mm) e il peso leggero (densità 2,7 g/cm ³ è solo un terzo del rame). Combinato con la tecnologia di trattamento superficiale anodizzante, può raggiungere prestazioni complete di resistenza alla corrosione, facile lavorazione e alta densità di dissipazione del calore ed è ampiamente utilizzato in settori come l'energia elettronica, i veicoli a nuova energia e le attrezzature industriali.

2 Caratteristiche principali

1. Conduttività termica efficiente e ottimizzazione strutturale

Conduttività termica:

Dati: La conduttività termica della lega di alluminio 6063 è 201 W / m · K (25 ℃), che è del 109% superiore a quella dell'alluminio pressofuso ADC12 (96 W / m · K). Il coefficiente di diffusione termica è di 66,8 mm²/s (ADC12 è di 32,4 mm²/s), e la velocità di trasferimento di calore è raddoppiata.

Principio: Il processo di estrusione elimina la porosità della colata, raffina la dimensione del grano a grado 5 ASTM (dimensione del grano ≤ 50 μm), riduce la dispersione dei fononi del 30% e riduce la resistenza termica del 25%.

Innovazione strutturale:

Progettazione delle pinne: le pinne a forma d'onda (altezza di picco 15mm, spazio tra le onde 3mm) sono ottenute attraverso stampi doppi in e doppi fuori, che aumentano l'area di dissipazione del calore del 40% rispetto alle pinne dritte e riducono la resistenza al flusso d'aria del 20% (calo di pressione da 12Pa a 9,6Pa alla stessa velocità del vento).

Ottimizzazione del canale: la piastra raffreddata ad acqua adotta canali a spirale a microcanale (larghezza del canale 0,8 mm, profondità 1,2 mm, angolo a spirale 15 °). Quando il flusso di refrigerante è di 1,2 m/s, il coefficiente di trasferimento di calore convettivo raggiunge 12.000 W/m ² · K, che è superiore del 60% rispetto ai canali rettilinei tradizionali.

2. Proprietà leggere e meccaniche

Vantaggio di densità:

Dati: Densità di 2,7 g/cm ³, 69,7% più leggero del dissipatore di calore in rame (8,9 g/cm ³), adatto per dispositivi mobili sensibili al peso come droni e alimentatori portatili.

Cassa: Il radiatore del motore drone DJI Mavic 3 è realizzato in parti estruse in lega di alluminio 6061-T6, che pesano solo 120 g, che è 350 g più leggero della soluzione di rame e aumenta la portata del 12%.

Resistenza meccanica:

Dati: resistenza al rendimento ≥ 240MPa (stato T6), allungamento ≥ 8%, resistenza agli impatti (tacca Charpy V) 25J / cm ², ha superato la prova di impatto freddo e caldo (1000 cicli) a -40 ℃ a 120 ℃ senza crepe.

Applicazione: La piastra raffreddata a liquido del nuovo pacchetto di batterie per veicoli energetici deve sopportare un'accelerazione delle vibrazioni di 15 g (per 10 ore) e le parti estruse in lega di alluminio hanno superato la prova di vibrazioni ISO 16750-3 con una vita di affaticamento di oltre 100000 volte.

3. Resistenza alla corrosione e trattamento superficiale

Protezione di anodizzazione:

Dati: Lo spessore del film di ossido è ≥ 15 μm (grado militare può raggiungere 25 μm), la durezza è HV 300-400 (durezza Vickers) e la prova di spruzzo di sale (ASTM B117) è passata per 1000 ore senza corrosione (la verniciatura a spruzzo ordinaria richiede solo 300 ore).

Vantaggi: La porosità del film di ossido è inferiore al 5%, e la resistenza allo spray di sale neutro è migliorata di 20 volte dopo il trattamento di sigillatura. È adatto per ambienti corrosivi come piattaforme offshore e laboratori chimici.

Inibizione della conduttività:

Dati: Resistività dello strato di ossido isolante ≥ 10 ¹ ⁴ Ω · cm, tensione di guasto ≥ 500V, risolve il rischio di cortocircuito causato dalla conduttività della lega di alluminio ed è adatto per il modulo di dissipazione del calore dell'armadio elettrico ad alta tensione (tensione 690V AC).

4. Efficienza dei costi e capacità di produzione di massa

Costo di fabbricazione:

Dati: Il tasso di rendimento della tecnologia di estrusione è ≥ 95%, e il costo per pezzo è ridotto del 70% rispetto alla lavorazione CNC e del 40% rispetto alla tecnologia di pressofusione (prendendo come esempio il radiatore di 1 kg, il costo di estrusione è 8,5, il CNC è 28 e la pressofusione è 14 $).

Efficienza: La capacità di produzione di una singola estrusora può raggiungere 3 tonnellate / giorno (8 ore), e la vita dello stampo supera 50000 volte, adatta per ordini in lotto con una produzione annua di più di 100000 pezzi.

Flessibilità di personalizzazione:

Dati: Il ciclo di sviluppo dello stampo è di 15-20 giorni (la pressofusione richiede 30-45 giorni), supportando una complessità della sezione trasversale di ≤ 8 (coefficiente di complessità = circonferenza ² / area), e può soddisfare requisiti personalizzati come lo spessore del gradiente delle pinne (0,5-2mm) e cavità irregolari (come strutture esagonali in nido d'ape).

3,Scenari tipici di applicazione e soluzioni

1. Gestione termica dei veicoli a nuova energia

Piastra di raffreddamento liquido della batteria:

Struttura: Piastra raffreddata ad acqua estrusa a microcanale a doppio strato (distanza del canale 2 mm, profondità 1,5 mm), foro integrato di installazione della valvola a prova di esplosione e slot di fissaggio del modulo della batteria.

Prestazioni: Quando il flusso di refrigerante è 8L / min, la differenza di temperatura della batteria è ≤ 2 ℃ e la resistenza termica è 0,025 ℃ / W, soddisfando i requisiti di ricarica rapida e raffreddamento di 200kW della batteria Ningde Times NCM811.

Dissipazione del calore del controller del motore:

Struttura: dissipatore di calore composito in alluminio di rame (strato di rame di substrato 1,5 mm + strato di alluminio di pinna 8 mm), interfaccia termica adotta processo di sinterizzazione di nano argento (resistenza termica di contatto 0,005 ㎡· K/W).

Caso: BYD Han EV motore di azionamento controller, temperatura di giunzione IGBT ≤ 150 ℃ a potenza di picco di 200kW, ridotto di 15 ℃ rispetto alla soluzione di alluminio puro.

2. Centro di comunicazione e dati 5G

Unità RF della stazione base:

Struttura: Dissipatore a forma di ago (diametro dell'ago 1mm, altezza 25mm, distanza 2,5mm), con schermatura elettromagnetica nichelata sulla superficie.

Prestazioni: resistenza termica di 0,12 ℃/W alla velocità del vento di 3m/s, compatibile con Huawei AAU 5639 (consumo di energia di 1200W), riducendo il volume del 40% rispetto alle soluzioni tradizionali di dissipazione del calore.

Raffreddamento della GPU del server:

Struttura: modulo di dissipazione del calore composito di piastra di equalizzazione della temperatura VC + pinna estrusa (spessore VC 1,2 mm, altezza pinna 30 mm), con strato assorbente del calore incorporato del materiale di cambio di fase (PCM).

Caso: Il server Inspur NF5488A5 è dotato di 8 GPU NVIDIA A100. Quando funziona a pieno carico, la temperatura del nucleo è ≤ 80 ℃ e il rapporto di efficienza energetica è migliorato del 18%.

3. Alimentazione industriale e nuova energia

Inverter fotovoltaico:

Struttura: Dissipatore di calore ondulato (altezza dell'onda 12mm, distanza dell'onda 4mm), con scanalature guida incise al laser da 0,1 mm sulla superficie delle pinne.

Prestazioni: In condizioni di convezione naturale, la resistenza termica è di 0,3 ℃ / W, adatta per l'inverter SG320HX dell'alimentatore Sunshine (potenza 320kW), e la gamma di fluttuazione della temperatura della giunzione IGBT è ≤ 5 ℃.

Sistema di stoccaggio dell'energia:

Struttura: Piastra raffreddata ad acqua a pinna pieghevole (area 2.1 ㎡, volume piegato 0,03 m³), sensore di flusso integrato e valvola di bilanciamento della pressione.

Cassa: sistema di stoccaggio dell'energia Tesla Megapack, potenza di dissipazione del calore del singolo armadio di 1,2 MW, fluttuazione della temperatura del refrigerante ≤ 1 ℃, costo di manutenzione ridotto del 60% durante il ciclo di vita.