Tecnologia dei dissipatori di calore di skiving, vantaggi e applicazioni

Negli ultimi anni, con il continuo sviluppo della tecnologia e i cambiamenti nel mercato delle applicazioni, il metodo di lavorazione e formatura delle dentellature ha attirato una crescente attenzione da parte dei professionisti del settore. Sono emersi numerosi produttori specializzati nella produzione di attrezzature per la seghettatura CNC e anche i clienti finali, in particolare per prodotti come i radiatori raffreddati ad acqua, hanno iniziato ad applicare ampiamente prodotti seghettati.

 

Perché lo skiving dissipa il calore?

1. I dissipatori di calore con smussatura possono ottenere denti ad alta densità e formazione di materiale integrale con un processo semplice.
I dissipatori di calore skiving utilizzano un singolo blocco di materiale (come rame o alluminio) e tagliano le alette di raffreddamento ad alta densità con una macchina dentellata dedicata utilizzando un processo di dentellatura del radiatore ad alta precisione. La struttura comprende dentellature ad alta densità, alette alte e alette di raffreddamento ultra lunghe. I dissipatori di calore skiving superano i limiti dei tradizionali rapporti spessore-lunghezza dei radiatori e possono produrre radiatori con denti ad alta densità. Le alette e la base sono "integrali". Poiché la base e le alette del dissipatore di calore sono integrali, senza altra resistenza termica, e grazie all'elevata purezza del materiale di seghettatura, l'efficienza delle alette di raffreddamento seghettate è molto superiore a quella dei radiatori saldati. La conduttività termica può raggiungere anche un livello paragonabile a quello dei profili.

 

2. Piccoli investimenti, soglia tecnica bassa e rapida realizzazione della produzione di massa.
Il processo di seghettatura dipende principalmente dall'attrezzatura, che attualmente è molto matura. Aggiungere una linea di dentatura a uno stabilimento di lavorazione generale di radiatori è un compito semplice. Ciò ha portato a un forte aumento della capacità produttiva della lavorazione della seghettatura all’interno del settore, soddisfacendo la domanda di prodotti dissipatori di calore per la smussatura in grandi quantità e in vari campi.

 

 

Elaborazione del dissipatore di calore

Facendo riferimento al diagramma precedente, il flusso di lavoro di elaborazione per la produzione di skiving del dissipatore di calore è il seguente:

1. Selezione dei materiali: generalmente scelti in base ai requisiti del radiatore, utilizzando profili per massimizzare l'efficienza dei materiali.

 

2. Taglio: personalizzato in base alle dimensioni del prodotto, creando un prodotto per stampo o più prodotti per stampo. Ciò può comportare operazioni continue o individuali.

 

3. Lavorazione CNC: questa fase include la fresatura di parti non necessarie, la fresatura di scanalature per anelli di tenuta e altri processi rilevanti.

 

 

4. Dentatura con macchina seghettatrice CNC: utilizzo di una macchina seghettatrice a controllo numerico per creare seghettature sul materiale.

 

5. Laminazione di ingranaggi (o appiattimento): generalmente eseguita su una macchina per la laminazione di ingranaggi.

 

6. Lavorazione CNC secondaria: seguendo i requisiti dei disegni del prodotto, questa fase prevede la fresatura dei denti dai bordi, la realizzazione di fori al centro, la creazione di spazi vuoti, superfici affacciate, la lavorazione di fori filettati e la creazione di posizioni di fissaggio.

 

7. Trattamento superficiale: questa fase prevede l'applicazione di trattamenti superficiali secondo le specifiche del prodotto.

 

Vantaggi della produzione di alette del dissipatore di calore mediante il processo di seghettatura

1. Densità delle alette del dissipatore di calore più elevata (denti più sottili e spaziatura dei denti più piccola):
Le alette seghettate del dissipatore di calore presentano una maggiore densità delle alette, aumentando la superficie di scambio termico entro un volume limitato. A differenza dei vincoli degli stampi profilati e dei processi di estrusione, la dentellatura consente uno spessore e una spaziatura dei denti significativamente inferiori. Con macchinari di precisione, è possibile ottenere uno spessore e una spaziatura dei denti fino a 0,05.

 

2. Alette del dissipatore di calore più alte:
L'altezza dei denti delle alette seghettate del dissipatore di calore può raggiungere fino a 120 mm, potenzialmente anche superiore in base alle capacità teoriche del processo, soddisfacendo pienamente i requisiti di produzione per la maggior parte dei dissipatori di calore in varie applicazioni.

 

3. Pinne seghettate più sottili e precise:
Come accennato nel primo punto, le alette più sottili e distanziate più piccole contribuiscono ad un radiatore più leggero ed efficiente.

 

 

4. Base e alette integrate, nessuna resistenza termica aggiuntiva e struttura più affidabile:
Le alette seghettate del dissipatore di calore sono seghettate direttamente sul materiale di base, preservando il 100% dell'efficienza di dissipazione del calore originale senza il rischio di allentamento o distacco, migliorando l'affidabilità del funzionamento della macchina. Al contrario, le alette di saldatura possono soffrire di collegamenti inadeguati, aumentando la resistenza termica.

 

5. Elevata compatibilità delle alette del dissipatore di calore seghettate:
i dissipatori di calore skiving sono stampati in un unico pezzo, offrendo ampie possibilità di post-elaborazione. Possono essere combinati con processi come tubi di rame incorporati per migliorare le prestazioni di dissipazione del calore. Sia che si utilizzi la saldatura dolce o forte, può adattarsi al corrispondente aumento di temperatura durante il processo di produzione.

 

6. Adatto a fabbricazione in serie:
Grazie ai continui miglioramenti nelle prestazioni delle macchine per seghettatura e nel perfezionamento dei materiali, il processo è ora adatto alla produzione su larga scala.

 

7. Compatibilità dei materiali:
I comuni materiali conduttivi termici come rame, alluminio e varie leghe possono essere sottoposti a lavorazione di seghettatura. Inoltre, ci sono casi di produzione in serie utilizzando materiali compositi rame-alluminio.

 

8. Diversi tipi strutturali:
Oltre alla dentellatura standard su un solo lato, i processi di dentellatura possono creare dentellatura su due lati, dentellatura su quattro lati su strutture tubolari, dentellatura circolare e dentellatura irregolare. La tecnologia attuale può soddisfare i requisiti di progettazione strutturale della maggior parte delle alette dei dissipatori di calore.

 

9. Riduzione degli investimenti nello stampo, risparmio sui costi di sviluppo e produzione:
Il processo di seghettatura elimina la necessità di ulteriori strumenti di stampaggio. Per le richieste di prodotti di diverse dimensioni e strutturati, sono necessari solo cambi di materiale e di utensile di dentatura, insieme all'impostazione di un nuovo programma di dentatura, riducendo significativamente tempi e costi di prototipazione. Ciò, a sua volta, riduce i costi di produzione.

 

Processo di smussatura e applicazioni comuni dei dissipatori di calore di smussatura

1. Vari tipi di alette del dissipatore di calore seghettate:
Le alette del dissipatore di calore seghettate possono sostituire radiatori profilati, radiatori fissati, radiatori ad alette piegate, radiatori pressofusi e radiatori forgiati in molte applicazioni.

 

2. Applicazioni di dissipazione del calore di precisione: Teste raffreddate ad acqua e scambiatori di calore a microcanali:
Nel panorama attuale, i radiatori raffreddati ad acqua sono ampiamente utilizzati in prodotti come CPU di computer, server e schede grafiche. La progettazione dei canali dell'acqua nelle teste raffreddate ad acqua è fondamentale per l'efficienza di assorbimento del calore durante il funzionamento del sistema. In precedenza, per creare canali d’acqua, aumentando l’area di assorbimento del calore e migliorando l’efficienza, erano necessarie complesse lavorazioni meccaniche o processi come la saldatura per diffusione e la brasatura.

Tuttavia, l'applicazione della lavorazione della seghettatura può produrre uno spessore del dente ultrasottile, una spaziatura dei denti estremamente ridotta e varie altezze di canali di raffreddamento ad acqua, soddisfacendo i requisiti di scambio termico.

 

3. Applicazioni di dissipazione del calore di grandi dimensioni:
Le sfide attuali nella gestione del calore per i data center e nella gestione termica nei sistemi di accumulo dell’energia coinvolgono principalmente la domanda di radiatori di grandi dimensioni. L'introduzione del processo di dentellatura risponde perfettamente alle esigenze di lavorazione di questi radiatori di grandi dimensioni.

 

Tipi comuni di materiali per le alette del dissipatore di calore seghettate

1. Alette del dissipatore di calore per raschiatura del rame:
Le alette seghettate in rame mostrano un'eccellente conduttività termica e, se combinate con la tecnologia seghettata, raggiungono la massima superficie di dissipazione del calore per unità di volume. Ciò migliora significativamente le prestazioni complessive di dissipazione del calore. Pertanto, le alette del dissipatore di calore seghettate in rame vengono utilizzate in applicazioni di fascia alta come chip avanzati, raffreddamento della CPU e server.

 

 

2. Alette del dissipatore di calore in alluminio:
Solitamente realizzate in alluminio puro, queste alette hanno una conduttività termica maggiore rispetto alle leghe di alluminio. L'utilizzo del processo di dentellatura del radiatore in alluminio garantisce che le prestazioni di dissipazione del calore siano più stabili rispetto alle alette del dissipatore di calore in alluminio estruso. Le alette del dissipatore di calore seghettate in alluminio sono ampiamente utilizzate nell'industria fotovoltaica, nei veicoli elettrici, negli inverter, nelle luci a LED, nei prodotti di comunicazione e altro ancora.

 

 

3. Alette del dissipatore di calore per raschiatura in materiale composito rame-alluminio:
Integrando i vantaggi delle alette seghettate del dissipatore di calore in rame e alluminio, questo materiale utilizza tipicamente il rame come base di conduttività termica, con seghettature applicate al substrato di alluminio. Il processo di produzione di questo materiale prevede la tecnologia della colata continua e della pressatura allo stato semifuso.

 

 

4. Tipi di dentellatura personalizzabili:
A seconda dei requisiti, le alette del dissipatore di calore seghettate possono essere su un lato, su due lati o parzialmente seghettate per soddisfare le varie esigenze di dissipazione del calore.

 

Considerazioni sulla progettazione e implementazione del dissipatore di calore Skiving

1. Progettazione dello spessore e della spaziatura dei denti
Quando si progetta lo spessore e la spaziatura dei denti, è essenziale considerare fattori generali come l'area di scambio termico, la velocità del flusso d'aria e l'efficienza dello scambio termico, piuttosto che perseguire esclusivamente la densità e l'altezza dei denti. Ho riscontrato casi in cui il prodotto di un cliente aveva non solo una spaziatura dei denti piccola ma anche denti molto alti. Anche con una ventola potente, il flusso d'aria interno è stato notevolmente ostacolato. Ciò non solo non migliora l’efficienza della dissipazione del calore, ma porta anche all’accumulo di calore, rendendone difficile la dissipazione. Inoltre, i denti sottili possono ridurre l'area della sezione trasversale delle alette, influenzando l'efficienza del trasferimento di calore.

 

2. Evitare di mitizzare il dissipatore di calore
È fondamentale non mitizzare i design dei dissipatori di calore seghettati. Considera gli scenari applicativi ed esplora l'uso combinato di vari metodi di raffreddamento. Quando si progettano soluzioni di raffreddamento, è essenziale avere un approccio di mentalità aperta e adottare metodi di raffreddamento semplici, economici e affidabili. I metodi di raffreddamento non dovrebbero essere limitati a un unico tipo; è invece possibile impiegare una combinazione di metodi per garantire un'efficace dissipazione del calore riducendo al contempo la difficoltà di produzione e il costo complessivo del prodotto finale. Gli esempi includono l’uso di tubi di calore e diffusori di calore, raffreddatori termoelettrici (TEC) e la combinazione di raffreddamento a liquido e raffreddamento ad aria.