فن آوری، مزایا و کاربرد Skiving Heat Sink

در سال‌های اخیر، با پیشرفت مداوم فناوری و تغییرات در بازار کاربرد، روش ماشین‌کاری و شکل‌دهی دندانه‌ها توجه روزافزونی را از سوی متخصصان صنعت به خود جلب کرده است. تعداد زیادی از تولیدکنندگان متخصص در تولید تجهیزات دندانه‌داری CNC ظهور کرده‌اند و مشتریان نهایی، به‌ویژه برای محصولاتی مانند رادیاتورهای آب خنک، به‌طور گسترده شروع به استفاده از محصولات دندانه‌دار کرده‌اند.

 

چرا اسکی کردن هیت سینک است؟

1. هیت سینک های اسکی با یک فرآیند ساده می توانند به دندان هایی با چگالی بالا و تشکیل مواد یکپارچه دست پیدا کنند.
هیت سینک های اسکیینگ از یک قطعه مواد (مانند مس یا آلومینیوم) استفاده می کنند و باله های خنک کننده با چگالی بالا را با دستگاه دندانه زنی اختصاصی با استفاده از فرآیند دندانه سازی رادیاتور با دقت بالا برش می دهند. این ساختار شامل دندانه های با چگالی بالا، باله های باله بالا و باله های خنک کننده فوق العاده بلند است. هیت سینک های اسکی بر محدودیت های نسبت ضخامت به طول رادیاتور سنتی غلبه می کنند و می توانند رادیاتورهایی با دندانه های چگالی بالا تولید کنند. باله ها و پایه "یکپارچه" هستند. از آنجایی که پایه و پره های هیت سینک اسکیینگ یکپارچه هستند و هیچ مقاومت حرارتی دیگری ندارند و به دلیل خلوص بالای مواد دندانه دار، راندمان پره های خنک کننده دندانه دار بسیار بالاتر از رادیاتورهای جوشی است. رسانایی حرارتی نیز می تواند به سطحی قابل مقایسه با پروفیل ها برسد.

 

2. سرمایه گذاری کوچک، آستانه فنی پایین، و تحقق سریع تولید انبوه.
فرآیند دندانه‌زنی عمدتاً به تجهیزات بستگی دارد و تجهیزات در حال حاضر بسیار بالغ هستند. افزودن خط دندانه به یک کارخانه پردازش رادیاتور عمومی یک کار ساده است. این منجر به افزایش شدید ظرفیت تولید فرآوری دندانه در صنعت شده است و تقاضا برای محصولات هیت سینک در مقادیر زیاد و در زمینه های مختلف را برآورده می کند.

 

 

پردازش هیت سینک Skiving

با ارجاع به نمودار بالا، گردش کار پردازش برای تولید هیت سینک به شرح زیر است:

1. انتخاب مواد: به طور معمول بر اساس نیازهای رادیاتور انتخاب می شود، با استفاده از پروفیل ها برای به حداکثر رساندن کارایی مواد.

 

2. برش: متناسب با ابعاد محصول، یا ایجاد یک محصول در هر قالب یا چندین محصول در هر قالب. این می تواند شامل عملیات مداوم یا فردی باشد.

 

3. ماشینکاری CNC: این مرحله شامل فرز کردن قطعات غیر ضروری، شیارهای حلقه مهر و موم فرز و سایر فرآیندهای مربوطه است.

 

 

4. دندانه زدن با دستگاه دندانه زنی CNC: استفاده از دستگاه دندانه زنی کنترل عددی برای ایجاد دندانه بر روی مواد.

 

5. چرخ دنده (یا صاف کردن): به طور کلی بر روی دستگاه نورد دنده انجام می شود.

 

6. ماشینکاری CNC ثانویه: پیرو الزامات نقشه های محصول، این مرحله شامل فرز کردن دندان ها از لبه ها، سوراخ کردن سوراخ در وسط، ایجاد فضاهای خالی، سطوح روبرو، ماشینکاری سوراخ های رزوه ای و ایجاد موقعیت های ثابت می باشد.

 

7. عملیات سطحی: این مرحله شامل اعمال عملیات سطحی مطابق با مشخصات محصول است.

 

مزایای تولید پره های هیت سینک با استفاده از فرآیند دندانه زدن

1. تراکم باله هیت سینک بالاتر (دندان های نازک تر و فاصله دندان های کوچکتر):
پره های هیت سینک دندانه دار تراکم باله بالاتری را نشان می دهند و سطح تبادل حرارت را در یک حجم محدود افزایش می دهند. بر خلاف محدودیت‌های قالب پروفیلی و فرآیندهای اکستروژن، دندانه‌زنی اجازه می‌دهد تا ضخامت و فاصله دندانی به‌طور قابل توجهی کمتر شود. با ماشین آلات دقیق، می توان به ضخامت دندان و فاصله به اندازه 0.05 دست یافت.

 

2. باله های هیت سینک بلندتر:
ارتفاع دندانه پره های هیت سینک دندانه دار می تواند تا 120 میلی متر برسد که به طور بالقوه بر اساس قابلیت های فرآیند تئوری حتی بالاتر است و به طور کامل نیازهای تولید را برای اکثر سینک های حرارتی در کاربردهای مختلف برآورده می کند.

 

3. باله های دندانه دار نازک تر و دقیق تر:
همانطور که در اولین نکته ذکر شد، باله‌های نازک‌تر و کوچک‌تر به یک رادیاتور سبک‌تر و کارآمدتر کمک می‌کنند.

 

 

4. پایه و باله یکپارچه، بدون مقاومت حرارتی اضافی، و ساختار قابل اطمینان تر:
پره های هیت سینک دندانه دار مستقیماً روی مواد پایه دندانه می شوند و 100% راندمان اتلاف حرارت اصلی را بدون خطر شل شدن یا جدا شدن حفظ می کنند و قابلیت اطمینان عملکرد دستگاه را افزایش می دهند. در مقابل، پره های جوشکاری ممکن است از اتصالات ضعیف رنج ببرند و مقاومت حرارتی را افزایش دهند.

 

5. سازگاری بالا باله های هیت سینک دندانه دار:
هیت سینک های اسکیینگ به صورت یک تکه قالب گیری می شوند و امکانات پس از پردازش گسترده ای را ارائه می دهند. آنها را می توان با فرآیندهایی مانند لوله های مسی تعبیه شده ترکیب کرد تا عملکرد اتلاف گرما را افزایش دهد. چه از لحیم کاری نرم و چه سخت استفاده کنید، می تواند با افزایش دمای مربوطه در طول فرآیند تولید سازگار شود.

 

6. مناسب برای تولید انبوه:
با بهبود مستمر در عملکرد دستگاه دندانه‌زنی و پالایش مواد، این فرآیند اکنون برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب است.

 

7. سازگاری مواد:
مواد رسانای حرارتی رایج مانند مس، آلومینیوم و آلیاژهای مختلف می توانند تحت پردازش دندانه ای قرار گیرند. علاوه بر این، مواردی از تولید انبوه با استفاده از مواد کامپوزیت مس و آلومینیوم وجود دارد.

 

8. انواع سازه های متنوع:
علاوه بر دندانه‌زنی استاندارد یک‌طرفه، فرآیندهای دندانه‌زنی می‌توانند دندانه‌های دو طرفه، دندانه‌های چهار طرفه در ساختارهای لوله‌ای، دندانه‌های دایره‌ای و دندانه‌های نامنظم ایجاد کنند. فناوری فعلی می‌تواند الزامات طراحی ساختاری اکثر پره‌های هیت سینک را برآورده کند.

 

9. کاهش سرمایه گذاری قالب، صرفه جویی در هزینه های توسعه و تولید:
فرآیند دندانه‌زنی نیاز به ابزارهای قالب‌گیری اضافی را از بین می‌برد. برای نیازهای محصول با اندازه و ساختار متفاوت، تنها تغییرات مواد و ابزار دندانه‌زنی، همراه با راه‌اندازی یک برنامه دندانه‌زنی جدید، مورد نیاز است که به طور قابل توجهی زمان و هزینه نمونه‌سازی را کاهش می‌دهد. این به نوبه خود هزینه های تولید را کاهش می دهد.

 

فرآیند اسکی کردن و کاربردهای رایج سینک های حرارتی اسکیینگ

1. انواع باله های هیت سینک دندانه دار:
پره های هیت سینک دندانه دار می توانند در بسیاری از کاربردها جایگزین رادیاتورهای پروفیلی، رادیاتورهای پین دار، رادیاتورهای پره ای تا شده، رادیاتورهای دایکاست و رادیاتورهای فورج شده شوند.

 

2. کاربردهای اتلاف حرارت دقیق: هدهای خنک شونده با آب و مبدل های حرارتی میکرو کانال:
در چشم انداز فعلی، رادیاتورهای آب خنک به طور گسترده در محصولاتی مانند پردازنده های کامپیوتری، سرورها و کارت های گرافیک استفاده می شوند. طراحی کانال های آب در هدهای خنک شونده با آب برای راندمان جذب گرما در طول عملیات سیستم بسیار مهم است. پیش از این، پردازش مکانیکی پیچیده یا فرآیندهایی مانند جوشکاری انتشار و لحیم کاری برای ایجاد کانال‌های آب، افزایش سطح جذب گرما و بهبود کارایی مورد نیاز بود.

با این حال، استفاده از پردازش دندانه‌ای می‌تواند ضخامت دندان بسیار نازک، فاصله دندانی بسیار کوچک و ارتفاع‌های مختلف کانال‌های خنک‌کننده آب را ایجاد کند که نیازهای تبادل حرارت را برآورده می‌کند.

 

3. کاربردهای اتلاف حرارت در اندازه بزرگ:
چالش‌های کنونی در مدیریت حرارت برای مراکز داده و مدیریت حرارتی در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی بیشتر شامل تقاضا برای رادیاتورهای بزرگ می‌شود. معرفی فرآیند دندانه‌زنی کاملاً نیازمندی‌های پردازش این رادیاتورهای بزرگ را برطرف می‌کند.

 

انواع متداول مواد برای پره های هیت سینک دندانه دار

1. پره های سینک حرارتی اسکیینگ مسی:
باله های دندانه دار مسی هدایت حرارتی بسیار خوبی را از خود نشان می دهند و هنگامی که با فناوری دندانه زنی ترکیب می شوند، به حداکثر سطح اتلاف گرما در واحد حجم دست می یابند. این به طور قابل توجهی عملکرد کلی اتلاف گرما را افزایش می دهد. بنابراین، پره های هیت سینک دندانه دار مسی در کاربردهای پیشرفته مانند تراشه های پیشرفته، خنک کننده CPU و سرورها استفاده می شوند.

 

 

2. پره های سینک حرارتی اسکیینگ آلومینیومی:
این پره ها که معمولا از آلومینیوم خالص ساخته می شوند، رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به آلیاژهای آلومینیوم دارند. استفاده از فرآیند دندانه‌زنی رادیاتور آلومینیومی تضمین می‌کند که عملکرد اتلاف گرما در مقایسه با پره‌های هیت سینک آلومینیومی اکسترود شده پایدارتر است. پره های هیت سینک دندانه دار آلومینیومی به طور گسترده در صنعت فتوولتائیک، وسایل نقلیه الکتریکی، اینورترها، چراغ های LED، محصولات ارتباطی و غیره استفاده می شود.

 

 

3. پره های هیت سینک کامپوزیت مس-آلومینیوم:
این ماده با ادغام مزایای پره های هیت سینک دندانه دار مسی و آلومینیومی، معمولاً از مس به عنوان پایه هدایت حرارتی با دندانه های اعمال شده بر روی بستر آلومینیومی استفاده می کند. فرآیند تولید این ماده شامل فناوری ریخته گری مداوم و پرس حالت نیمه مذاب است.

 

 

4. انواع دندانه های قابل تنظیم:
بسته به نیاز، پره های هیت سینک دندانه دار می توانند یک طرفه، دو طرفه یا تا حدی دندانه دار باشند تا نیازهای مختلف دفع گرما را برآورده کنند.

 

ملاحظات در طراحی و اجرای هیت سینک اسکیینگ

1. طراحی ضخامت و فاصله دندان
هنگام طراحی ضخامت و فاصله دندان، به جای اینکه صرفاً تراکم و ارتفاع دندان را دنبال کنید، مهم است که عوامل کلی مانند منطقه تبادل حرارت، سرعت جریان هوا و کارایی تبادل حرارت را در نظر بگیرید. من با مواردی روبرو شده ام که محصول مشتری نه تنها فاصله دندانی کمی داشته بلکه دندان های بسیار بالایی نیز داشته است. حتی با وجود یک فن قدرتمند، جریان هوای داخلی به طور قابل توجهی با مشکل مواجه شد. این نه تنها باعث بهبود راندمان اتلاف گرما نمی شود، بلکه منجر به انباشت گرما می شود و اتلاف آن را به چالش می کشد. علاوه بر این، دندان‌های نازک ممکن است سطح مقطع باله‌ها را کاهش داده و بر راندمان انتقال حرارت تأثیر بگذارد.

 

2. از افسانه سازی هیت سینک اسکیینگ خودداری کنید
بسیار مهم است که طرح های هیت سینک دندانه دار را اسطوره سازی نکنید. سناریوهای کاربردی را در نظر بگیرید و استفاده ترکیبی از روش های مختلف خنک کننده را بررسی کنید. هنگام ابداع راه حل های خنک کننده، داشتن یک رویکرد باز و اتخاذ روش های خنک کننده ساده، مقرون به صرفه و قابل اعتماد ضروری است. روش های خنک کننده نباید به یک نوع محدود شود. در عوض، ترکیبی از روش‌ها را می‌توان برای اطمینان از اتلاف گرمای مؤثر و در عین حال کاهش دشواری در ساخت و هزینه کلی محصول نهایی به کار برد. به عنوان مثال می توان به استفاده از لوله های حرارتی و پخش کننده های حرارتی، خنک کننده های ترموالکتریک (TEC) و ترکیب خنک کننده مایع و خنک کننده هوا اشاره کرد.