Automobilių šilumos valdymas naudojant presuotus aliuminio šilumos sklaidytuvus

TRUMPAI

Išspaudinti aliuminio šilumos atiduodantys elementai yra būtini šiluminio valdymo komponentai šiuolaikinėms automobilių sistemoms, gaminami priverčiant įkaitintą aliuminio lydinį praeiti per formą, kad būtų sukurta sudėtinga, šakota profilio forma. Jie yra būtini šilumai išsklaidyti iš jautrios elektronikos, tokios kaip variklio valdymo blokai (ECU), maitinimo inversijos įrenginiai ir LED apšvietimo sistemos. Jų plačiai naudojama dėl puikios aukštos šilumos laidumo, mažo svorio, kainos našumo ir didelės konstrukcinės lankstumo kombinacijos, užtikrinant automobilių sistemų patikimumą ir ilgą tarnavimo laiką.

Išspaudintų aliuminio šilumos atiduodančių elementų pagrindai

Išspaudimo būdu gaminamas šilumos skleidinys yra aušinimo įrenginys, specialiai sukurtas elektroninės komponentės šilumai išsklaidyti į aplinkinę terpę, paprastai orą, padidinantinčios šilumos skleidimo paviršiaus plotą. Terminas „išspaudimo būdu“ nurodo į jo gamybos procesą, kuris yra esminis jo veikimui ir kainos efektyvumui. Šiame procese aliuminio lydinio cilindrinis rietinys įkaista iki plastiško būvio ir po to aukštu slėgiu įstumiamas per formuojančią plieninę mirą. Šis veiksmas sukuria nuolatinį profiliuotą gaminį, kurio skerspjūvio forma tiksliai atitinka mirties formą, o vėliau jis nupjaunamas reikiamo ilgio atkarpomis. Šis metodas leidžia kurti sudėtingas plevenų geometrijas, kurios maksimaliai padidina paviršiaus plotą efektyviam šilumos perdavimui, kas yra pagrindinis šiluminės valdymo principas, išsamiai aprašytas ištekliuose iš Zetwerk .

Aluminiumas yra pasirinkta medžiaga šioms reikmėms, visų pirma dėl jo aukštesnių šiluminių savybių ir gamybos privalumų. Tokios lydiniai kaip 6063 ir 6061 paprastai yra apibūdinti dėl puikios šilumos laidumo, geros mechaninės tvirtumo ir didelio atsparumo korozijai. Nors vario šiluminė laidumas yra žymiai didesnis, aliuminis yra praktiškesnis sprendimas automobilių gamybai. Jis yra žymiai lengvesnisapie trečdaliu tankio nei varioir ekonomiškesnis tiek žaliavų kaina, tiek įrankių sąnaudomis. Kaip pabrėžė Vandeninis , aliuminio gebėjimas lengvai formuoti sudėtingus profilius daro jį daug daugiafunktiškesnį nei vario, siekiant sukurti optimizuotus, konkrečiai taikomoms reikmėms skirtus šilumos nuleidimo įrenginius.

Dėl efektyvaus gamybos proceso ir idealios medžiagos ekstrudotų aliuminio šilumos lavonų sudedamumas yra šilumos inžinerijos kertinis akmuo. Šis procesas užtikrina pastovią kokybę didelio kiekio gamybos etapuose, užtikrinant, kad kiekviena dalis atitiktų tikslias šilumos ir mechaninių specifikacijų reikalavimus. Aluminiumo savybės užtikrina, kad šie komponentai patikimai veiktų sudėtingose automobilių aplinkoje, todėl yra lengvas, bet tvirtas šilumos išskyrimo sprendimas.

Svarbios automobilių pramonėje naudojamos technologijos ir terminiai iššūkiai

Dėl vis didėjančio šiuolaikinių transporto priemonių elektrifikavimo ir sudėtingumo efektyvus šilumos valdymas yra svarbesnis nei bet kada anksčiau. Išmesti aliuminio šilumos šildikliai yra svarbi dalis daugybės elektroninių sistemų, kurios gamina didelę šilumą, patikimumo ir veiksmingumo užtikrinimui. Jų taikymas apima kelias pagrindines transporto priemonės sritis, kuriose kiekviena turi savo unikalių šilumos problemų.

Variklio valdymo vienetai (EKV)

ECU yra šiuolaikinių transporto priemonių smegenys, valdančios viską nuo variklio veikimo ir kuro vartojimo efektyvumo iki teršalų išmetimo. Šie galingi mikroprocesoriai veikia labai karštai. Jei šita šiluma nėra tinkamai iššvaistyta, ji gali sukelti eksploatacijos praradimą arba visiškai ištrūkti, taip pažeisdama transporto priemonės saugumą ir funkcionalumą. Ekstruoti aliuminio šilumos šildikliai yra skirti tiesiogiai pritvirtinti prie ECU korpuso, suteikiant didelį paviršiaus plotą, kad natūralia ar priversta konvekcija būtų galima efektyviai perkelti šilumą nuo jautrios elektronikos. Jų specialiai sukonstruoti profiliai gali būti pritaikyti į siauras, vibracijoms linkusias variklio skyrių erdves.

Elektros energijos elektronika (Inverteriai ir konverteriai)

Elektros transporto priemonėse (EV), hibridiniuose (HEV) ir net tradiciniuose vidaus degimo varikliuose elektros elektronika, pvz., Inverteriai ir nuolatinio srovės keitikai, valdo aukštos įtampos elektros srovę. Šie komponentai yra būtini elektrinio variklio valdymui ir akumuliatorių įkrovimui. Perkeičiant ir reguliuojančiame didelę srovę, susidaro intensyvi, koncentruota šiluma. Aluminiumo šilumos nuleidimo įrenginiai, dažnai su sudėtingomis plunksnos konstrukcijomis, yra būtini šiems energijos moduliams aušinti. Kaip pažymėjo tokie šaltiniai kaip BRT iškraipymas , šie šilumos nuotekai užtikrina, kad komponentai, tokie kaip galios tranzistorių ir integruotų grandinių, veiktų pagal saugias temperatūros ribas, užkertant kelią šilumos iškrovimui ir užtikrinant transporto priemonės variklio ilgaamžiškumą.

Išplėstinės apšvietimo sistemos (LED)

Šiuolaikinis automobilių apšvietimas dėl efektyvumo ir ilgo tarnavimo trukmės daugiausia perėjo į šviesos diodus (LED) priekinių, galinių ir vidaus apšvietimui. Tačiau šviesos diodų veikimas ir ilgaamžiškumas labai jautrūs temperatūrai. Per daug šilumos gali sumažėti šviesos galia ir pasikeisti spalva. Išmesti aliuminio šilumos šildikliai plačiai naudojami led moduliams aušinti, dažnai formuodami pačios lempos konstrukcinį korpuso sudėtį. Ekstruzijos konstrukcijos lankstumas leidžia sukurti kompaktiškus, estetiškai integruotus aušinimo sprendimus, kurie efektyviai valdo šilumą ir užtikrina pastovius ir patikimus apšvietimo rezultatus visą transporto priemonės eksploatavimo laiką.

Pagrindiniai projektavimo ir gamybos aspektai

Išmestas aliuminio šilumos šalininkas nėra atsitiktinis, jis yra kruopščiai sukurta inžinerija, kuri subalansuoja šilumos veikimą, medžiagų savybes ir gamybos apribojimus. Profilio dizainas ir sudėtingas gamybos procesas yra svarbūs gaminant komponentą, kuris atitinka griežtus automobilių naudojimo reikalavimus.

Optimalaus veikimo projektavimo principai

Šilumos nuotekų šiluminis veikimas priklauso nuo jų geometrijos. Inžinieriai turi atsižvelgti į keletą pagrindinių parametrų, kad būtų galima maksimaliai išleisti šilumą, laikydamiesi erdvės ir sąnaudų apribojimų. Šie veiksniai yra:

• Plokštės profilis: Išplaukimas, storis ir plunksnų atstumas lemia visą paviršiaus plotą, kurį galima naudoti šilumos perdavimui. Aukštesni, plonesni ir tankesni plunksnai paprastai padidina paviršiaus plotą, tačiau taip pat gali trukdyti oro srautui, tai yra kompromisas, kurį reikia optimizuoti konkrečiai aušinimo aplinkai (natūraliąja ir priverstine konvekcija).
• Bazinis storis: Šilumos nuleidimo įrenginio pagrindas šilumą iš šaltinio į plunksnas perduoda. Storioji bazė padeda vienodiau paskirstyti šilumą, tačiau padidina svorį ir kaštus. Storio turi būti pakankamai, kad šiluma nebūtų koncentruota tiesiai po komponentu.
• Aspekto santykis: Tai plunksno aukštis ir tarpplunksno atstumas. Aukštas matmenų santykis paprastai pageidautinas, siekiant padidinti paviršiaus plotą, tačiau gali būti sunku išstumti ir gali padidinti oro slėgio kritimą, kuris yra pagrindinis privalomo oro aušinimo sistemų aspektas.
• Materialas, kurio lydinys pasirinktas: Aluminiumo lydinio pasirinkimas daro įtaką šiluminei laidumui, stiprumui ir apdailos galimybėms. Skirtingos lydinės turi skirtingų privalumų, todėl atranka yra labai svarbi projekto proceso dalis.

Gamybos procesas ir pritaikymas

Kelionė nuo žaliavos iki galutinio šilumos nuleidimo įrenginio apima keletą tikslių etapų. Pradedama nuo kieto plieno formos, kuri sudaro šilumos nuleidimo profilio formą. Tada įkaitinamas aliuminio gabalėlis ir jis perkraunamas per šį matmenį, kad būtų sukurta ilga, nuolatinė ekstruzija. Po iššvirkimo, profilas atvėsinamas, ištempamas, kad būtų sumažintas vidinis stresas, ir iškirstas iki ilgio. Gali būti atliekamos antrinės operacijos, pvz., CNC apdirbimas montuojant skyles, paviršiaus apdorojimas, pvz., anodinimas, siekiant atsparumo korozijai ir geresnio šiluminio išmetimo, ir surinkimas. Automobilių projektai, kuriuose reikia tiksliai suprojektuotų komponentų, turėtų būti atliekami pagal užsakymą iš patikimo partnerio. Pavyzdžiui, kai kurie tiekėjai siūlo išsamią vieno langelio paslaugą nuo greito prototipo kūrimo iki didelio masto gamybos pagal griežtą IATF 16949 sertifikuotą kokybės sistemą. Išplėstinės galimybės iš specializuotų paslaugų teikėjų, tokių kaip Shaoyi Metal Technology gali supaprastinti gamybą ir remti labai pritaikytas dalių kūrimą.

Išmestimo aliuminio privalumai šilumos valdymui

Išmestas aliuminis tapo pramonės standartu šilumos nuleidėjams automobilių ir kitose aukštos kokybės elektronikos gamyklose dėl daugybės priežasčių. Šie komponentai suteikia aukštesnį šilumos, mechaninių ir ekonominių pranašumų balansą, kurį sunku pasiekti naudojant kitas medžiagas ar gamybos metodus.

Aukšta šilumos laidikumas

Šilumos nuleidimo įrenginiuose naudojamos aliuminio lydinės, ypač 6000 serijos lydinės, turi puikią šilumą perduodantį galią. Ši savybė yra esminė šilumos nuleidimo įrenginio funkcijai, nes ji leidžia šilumą ištraukti iš kritinės dalies ir efektyviai skleisti per plunksnas. Šis greitas šilumos perdavimas yra labai svarbus, kad galėtume išlaikyti stabilias veikimo temperatūras didelio galios automobilių elektronikoje.

Lengva konstrukcija

Automobilių pramonėje kiekvienas gramas yra svarbus. Transporto priemonės svoris tiesiogiai veikia degalų vartojimo efektyvumą, veikimą ir valdymą. Aluminiumas yra maždaug trečdalis tankio, todėl jis žymiai sumažina svorį, tačiau nemažai sumažina šilumines savybes. Dėl to išpertos aliuminio šilumos lavonai yra idealus pasirinkimas, kai pagrindinis projektavimo tikslas yra sumažinti masę, nuo elektromobilių baterijų sistemų iki pažangių vairuotojo pagalbos sistemų (ADAS).

Kainos efektyvumas

Tiek žaliava, tiek gamybos procesas padeda padidinti išmesties aliuminio šilumgėdinimo įrenginių ekonomiškumą. Aluminiumas gausiau ir pigiau nei vario. Be to, ekstruduojančiojo proceso efektyvumas yra didelis, nes jis leidžia gaminti sudėtingus profilius dideliu kiekiu, palyginti mažomis įrankių sąnaudomis ir minimaliu medžiagų atliekų kiekiu. Šis ekonominis pranašumas leidžia plačiai naudoti veiksmingus šilumos valdymo sprendimus įvairiuose transporto priemonių modeliuose ir kainų lygmenyse.

Išskirtinis lankstumas ir pritaikymas

Ekstruzijos procesas suteikia neprilygstamą laisvę kurti sudėtingus, pritaikytus skerspjūvio profilius. Kaip išsamiai aprašė gamintojai, pavyzdžiui, Cofan terminė , tai leidžia inžinieriams kurti šilumos nuotekus su optimizuotais plunksno geometrijomis, pritaikytomis konkrečioms oro srauto sąlygoms, erdvės apribojimams ir šiluminei apkrovai. Tokie elementai kaip skruzdiniai priešakai, montavimo kanalai ir kita techninė įranga gali būti integruojami tiesiai į ekstruduojančio profilio sudėtį, supaprastinant surinkimą ir mažinant reikalingų atskirų dalių skaičių. Ši galimybė sukurti vieną sudedamąjį, labai funkcionalų komponentą yra pagrindinis šiuolaikinių transporto priemonių projektavimo privalumas.

Tvirtumas ir atsparumas korozijai

Aluminiumas natūraliai savo paviršiuje sudaro pasyvų, apsauginį oksido sluoksnį, kuris suteikia įgimtą atsparumą korozijai. Šis ilgaamžiškumas gali būti dar labiau padidintas naudojant paviršiaus apdorojimus, pvz., anodinimą, kuris sukuria kietesnį, tvirtesnį paviršių, kuris taip pat pagerina šiluminį emisiškumą. Tai užtikrina, kad šilumos šalinimo sistema patikimai veiktų visą transporto priemonės eksploatavimo laiką, net jei ji susiduria su itin sudėtingomis automobilių aplinkos sąlygomis, įskaitant drėgmę, druską ir temperatūros svyravimus.