עיצוב מבנה של גוף קירור אלומיניום

גופי קירור הם מכשירים המשמשים לפיזור חום מרכיבים היוצרים חום במכונות. על ידי הגדלת שטח הפנים של העברת החום בין הרכיב לאוויר דרך סנפירי גוף הקירור, יעילות פיזור החום משתפרת, והטמפרטורה של הרכיב במהלך פעולה רציפה מופחתת, מה שהופך אותו ליציב יותר.

 

עם הפופולריות של חלקי יציקת סגסוגת אלומיניום ברכיבי כוח כגון מנועים ומנועים, הופיעו יותר ויותר חלקי יציקה מסגסוגת אלומיניום עם מבני סנפיר של גוף קירור.

 

כיצד לתכנן מבנה סביר לסנפירי גוף קירור על יציקות יציקה כדי למצוא פתרון סביר מבחינת ביצועי פיזור חום, איכות היציקה, עלות ייצור וכו', הפך לכיוון שחשוב למעצבי יציקה רבים.

 

 

הפונקציה של מבנה סנפיר גוף הקירור על חלקי יציקה מסגסוגת אלומיניום קובעת שלעתים קרובות הוא עובר שלב תכנון אופטימיזציה לאחר עיצוב פונקציונלי של המוצר במהלך תהליך עיצוב המוצר.

 

כלומר, בתנאי שאינו משפיע על תכנון בשלבים מוקדמים, שילוב של חלקים משתנים עם תהליכי ייצור המוני מאוחרים יותר לבחירת פתרון סביר לתכנון.

 

בהתבסס על שנים של ניסיון בפיתוח מוצרי יציקה, ZP HEAT SINK סיכם כמה טכניקות קשורות המחולקות בעיקר לשני היבטים.

 

 

 

תפקידו של גוף הקירור הוא לפזר את החום שנוצר ממקור החום על שטח גדול יותר של סנפירים (להבים), ולאחר מכן להעביר את החום לאוויר באמצעות הולכה תרמית. כיצד נוכל לשפר את אפקט הקירור של המוצר שלנו?

 

1. הנוסחה לחישוב פיזור חום שהושג באמצעות הולכה תרמית היא כדלקמן:
פיזור חום באמצעות הולכה תרמית [W]=מוליכות תרמית [W/(m²· מעלות )] × שטח פיזור חום [m²] × הפרש טמפרטורה עם הסביבה [ מעלות ].

בהתבסס על נוסחה זו, ניתן להסיק שבתנאי חומר קבועים, שטח פיזור חום גדול יותר והפרש טמפרטורה גדול יותר עם הסביבה מביאים ליעילות קירור גבוהה יותר.

 

2. אזור פיזור חום:
באופן כללי, ישנם שני גורמים הקובעים את גודל שטח הפנים של גוף הקירור: שטח פנים מקשה אחת ומספר גופי קירור.
כלומר, יותר גופי קירור מובילים לשטחי פנים גדולים יותר של חלק אחד ולאזורי פיזור חום גדולים יותר.

 

3. הבדל טמפרטורה עם הסביבה:
זה מתייחס להבדלים בטמפרטורה בין האוויר מסביב וטמפרטורות הסביבה. הפרש טמפרטורות גדול יותר מוביל להעברה יעילה יותר של אוויר קריר על פני משטחים חמים.

שיפור זרימת האוויר הוא המפתח לקירור יעיל. במקרים בהם נעשה שימוש במכשירים חיצוניים כגון מאווררים, חשוב לוודא כיווני כניסה/יציאה ברורים ללא חסימות.

במקרים בהם לא נעשה שימוש במכשירים חיצוניים, יש לסדר להבים חשופים ללא חפיפה או חסימה כדי ליצור מקום ללא הפרעה לזרימת אוויר.

לסיכום: מספרים הולכים וגדלים של גופי קירור; הגדלת שטחי הפנים שלהם; שיפור האוורור תורמים כולם לביצועי קירור טובים יותר.

 

 

מטרת תכנון מונחה תהליכים היא להשיג יעילות גבוהה וצריכה נמוכה בייצור המוני של מוצרים לאחר מכן על ידי עיצוב יציקות בעלות יעילות ייצור גבוהה, שיעורי גרוטאות נמוכים ובזבוז מינימלי.

 

התכנון המכוון לתהליך של גופי קירור צריך להבטיח את הדברים הבאים:
1. מיקום החלוקה של גוף הקירור אינו מפריע להרכבה הכוללת או מכסה רכיבים כלשהם שעלולים להשפיע על ההרכבה הבאה.

2. יש לשקול מילוי יציקה; ככזה, יש למקם את גופי הקירור כמה שפחות בסוף כיוון הזרימה.

3. הגודל והעובי של גוף הקירור הם בדרך כלל 2/3 מעובי הדופן הממוצע.

4. האורך הוא פי 10-20 מהעובי שלו, למעט כמה חריגים לצורות מיוחדות המבוססות על מאפייני המוצר בפועל.

5. להבים ארוכים או דקים מדי עלולים לגרום לקשיים בייצור יציקה, וכתוצאה מכך ליציקה לא מלאה או פגמים בסגירה קרה.

6. למרות שבדרך כלל גופי קירור אינם נושאים עומסי משקל, חוזק הכרחי יכול להפחית גרוטאות שנגרמו כתוצאה מכיפוף להב במהלך תהליכי ייצור.

7. יש לעצב פינת R מעוגלת (עובי R=להב) בשורש כל להב כדי להגביר את חוזק הלהב ולמטב את מילוי התבנית.