Radiador extruido de aluminio

El radiador extruido de aluminio es un componente pasivo de disipación de calor que utiliza tecnología de extrusión de aluminio de alta temperatura y alta presión para forzar billetes de aleación de aluminio 6063/6061 (que contienen 0,2-0,6% de silicio y 0,45-0,9% de magnesio) a través de moldes personalizados, formándolos en aletas paralelas de alta densidad, canales de flujo complejos o estructuras irregulares de una sola vez. Sus principales ventajas radican en la alta eficiencia de conductividad térmica (180-220 W / m · K), alta precisión de moldeo (tolerancia ± 0,1 mm) y peso ligero (la densidad de 2,7 g / cm³ es solo un tercio del cobre). Combinado con la tecnología de tratamiento superficial de anodización, puede lograr un rendimiento integral de resistencia a la corrosión, fácil procesamiento y alta densidad de disipación de calor, y es ampliamente utilizado en campos como la energía electrónica, vehículos de nueva energía y equipos industriales.

2, Características básicas

1. Conductividad térmica eficiente y optimización estructural

Conductividad térmica:

Datos: La conductividad térmica de la aleación de aluminio 6063 es de 201 W / m · K (25 ℃), que es un 109% más alta que la de aluminio fundido a presión ADC12 (96 W / m · K). El coeficiente de difusión térmica es de 66,8 mm²/s (ADC12 es de 32,4 mm²/s), y la velocidad de transferencia de calor se duplica.

Principio: El proceso de extrusión elimina la porosidad de la colada, refina el tamaño del grano a ASTM grado 5 (tamaño del grano ≤ 50 μm), reduce la dispersión de fonones en un 30%, y reduce la resistencia térmica en un 25%.

Innovación estructural:

Diseño de aletas: las aletas en forma de onda (altura máxima de 15 mm, distancia de onda de 3 mm) se logran a través de moldes de entrada y salida dobles, lo que aumenta el área de disipación de calor en un 40% en comparación con las aletas rectas y reduce la resistencia al flujo de aire en un 20% (caída de presión de 12Pa a 9,6Pa a la misma velocidad del viento).

Optimización del canal: La placa enfriada por agua adopta canales en espiral de microcanal (ancho del canal 0,8 mm, profundidad 1,2 mm, ángulo en espiral de 15 °). Cuando el caudal de refrigerante es de 1,2 m/s, el coeficiente de transferencia de calor convectiva alcanza 12.000 W/m2 · K, lo que es un 60% más alto que los canales rectos tradicionales.

2. Propiedades ligeras y mecánicas

Ventaja de densidad:

Datos: Densidad de 2,7 g/cm³, 69,7% más ligero que el disipador de cobre (8,9 g/cm³), adecuado para dispositivos móviles sensibles al peso como drones y fuentes de alimentación portátiles.

Caso: El radiador del motor de drones DJI Mavic 3 está hecho de piezas extruidas de aleación de aluminio 6061-T6, que pesan solo 120 g, lo que es 350 g más ligero que la solución de cobre y aumenta el rango en un 12%.

Resistencia mecánica:

Datos: Resistencia de rendimiento ≥ 240MPa (estado T6), alargamiento ≥ 8%, resistencia al impacto (muesca Charpy V) 25J / cm ², pasó las pruebas de impacto frío y caliente (1000 ciclos) a -40 ℃ a 120 ℃ sin grietas.

Aplicación: La placa enfriada con líquido del paquete de baterías de vehículos de nueva energía necesita soportar una aceleración de vibración de 15 g (durante 10 horas), y las partes extruidas de aleación de aluminio han pasado la prueba de vibración ISO 16750-3 con una vida útil de fatiga de más de 100.000 veces.

3. Resistencia a la corrosión y tratamiento superficial

Protección de anodización:

Datos: El grosor de la película de óxido es ≥ 15 μm (el grado militar puede alcanzar 25 μm), la dureza es HV 300-400 (dureza de Vickers), y la prueba de pulverización de sal (ASTM B117) ha pasado durante 1000 horas sin corrosión (la pintura por pulverización ordinaria solo toma 300 horas).

Ventajas: La porosidad de la película de óxido es inferior al 5%, y la resistencia a la pulverización de sal neutra se mejora 20 veces después del tratamiento de sellado. Es adecuado para entornos corrosivos como plataformas offshore y talleres químicos.

Inhibición de la conductividad:

Datos: Resistividad de la capa de óxido de aislamiento ≥ 10 ¹ ⁴ Ω · cm, tensión de falla ≥ 500V, resuelve el riesgo de cortocircuito causado por la conductividad de la aleación de aluminio, y es adecuado para el módulo de disipación de calor del gabinete eléctrico de alta tensión (voltaje 690V AC).

4. Eficacia en función de los costos y capacidad de producción en masa

Costo de fabricación:

Datos: La tasa de rendimiento de la tecnología de extrusión es ≥ 95%, y el costo por pieza se reduce en un 70% en comparación con el mecanizado CNC y un 40% en comparación con la tecnología de fundición a presión (tomando el radiador de 1 kg como ejemplo, el costo de extrusión es de 8,5, el CNC es de 28 y la fundición a presión es de $ 14).

Eficiencia: La capacidad de producción de una única extrusora puede alcanzar 3 toneladas / día (8 horas), y la vida útil del molde supera las 50000 veces, adecuada para pedidos por lotes con una producción anual de más de 100000 piezas.

Flexibilidad de personalización:

Datos: El ciclo de desarrollo del molde es de 15-20 días (la fundición a presión dura 30-45 días), soportando una complejidad de sección transversal de ≤ 8 (coeficiente de complejidad = circunferencia ² / área), y puede cumplir con requisitos personalizados como grosor de gradiente de aletas (0,5-2 mm) y cavidades irregulares (como estructuras hexagonales de panal de abeja).

Escenarios y soluciones típicas de aplicación

1. Gestión térmica de vehículos de nueva energía

Placa de refrigeración líquida del paquete de batería:

Estructura: placa enfriada por agua extruida de microcanal de doble capa (separación de canal de 2 mm, profundidad de 1,5 mm), orificio integrado de instalación de válvula a prueba de explosión y ranura de fijación del módulo de batería.

Rendimiento: Cuando el caudal de refrigerante es de 8L / min, la diferencia de temperatura del paquete de batería es de ≤ 2 ℃, y la resistencia térmica es de 0,025 ℃ / W, cumpliendo con los requisitos de carga rápida y refrigeración de 200kW de la batería NCM811 de Ningde Times.

Disipación de calor del controlador del motor:

Estructura: Disipador de calor compuesto de cobre y aluminio (capa de cobre de sustrato 1,5 mm + capa de aluminio de aleta 8 mm), la interfaz térmica adopta el proceso de sinterización de plata nano (resistencia térmica de contacto 0,005 ㎡· K/W).

Caso: BYD Han EV motor de accionamiento controlador, temperatura de unión IGBT ≤ 150 ℃ a potencia máxima de 200kW, reducida en 15 ℃ en comparación con la solución de aluminio puro.

2. Centro de comunicación y datos 5G

Unidad de RF de estación base:

Estructura: Disipador de calor en forma de aguja (diámetro de la aguja 1 mm, altura 25 mm, distancia 2,5 mm), con blindaje electromagnético niquelado en la superficie.

Rendimiento: Resistencia térmica de 0,12 ℃/W a velocidad de viento de 3m/s, compatible con Huawei AAU 5639 (consumo de energía de 1200W), reduciendo el volumen en un 40% en comparación con las soluciones tradicionales de disipación de calor.

Enfriamiento de la GPU del servidor:

Estructura: placa de ecualización de temperatura VC + módulo de disipación de calor compuesto de aletas extruidas (espesor VC 1,2 mm, altura de aletas 30 mm), con capa absorbente de calor incorporada de material de cambio de fase (PCM).

Caso: El servidor Inspur NF5488A5 está equipado con 8 GPUs NVIDIA A100. Cuando se ejecuta a carga completa, la temperatura del núcleo es ≤ 80 ℃, y la relación de eficiencia energética se mejora en un 18%.

3. Suministro de energía industrial y nueva energía

Invertedor fotovoltaico:

Estructura: Disipador de calor de aletas onduladas (altura de onda 12mm, distancia de onda 4mm), con ranuras de guía grabadas con láser de 0,1 mm en la superficie de las aletas.

Rendimiento: Bajo condiciones de convección natural, la resistencia térmica es de 0,3 ℃ / W, adecuada para el inversor SG320HX de la fuente de alimentación Sunshine (potencia 320kW), y el rango de fluctuación de temperatura de unión IGBT es ≤ 5 ℃.

Sistema de almacenamiento de energía:

Estructura: Placa de aleta plegable enfriada por agua (área desplegada 2.1) ㎡, volumen plegado 0,03 m³), sensor de caudal incorporado y válvula de equilibrio de presión.

Caso: Sistema de almacenamiento de energía Tesla Megapack, potencia de disipación de calor de gabinete único de 1,2 MW, fluctuación de temperatura del refrigerante ≤ 1 ℃, costo de mantenimiento reducido en un 60% durante el ciclo de vida.