Las aletas de refrigeración son los componentes principales que mejoran el área efectiva de disipación de calor de un radiador. Los métodos de procesamiento varían significativamente y la elección depende principalmente del material, el costo, el volumen de producción, la forma de las aletas y los requisitos de rendimiento. Los siguientes son varios métodos de procesamiento comunes para enfriar aletas que se utilizan actualmente:
1.Estampado y formaciónPrincipio:Utiliza la presión de una matriz y una punzonadora para deformar plásticamente una lámina de metal dentro de la matriz, obteniendo así la forma de aleta deseada, como se muestra en la Figura 1. Hoy en día, se utilizan máquinas estampadoras de aletas convencionales o punzonadoras dedicadas para producción de gran volumen.
Ventajas:Eficiencia de producción extremadamente alta, adecuada para la fabricación a gran escala; costo relativamente bajo; excelente consistencia.
Desventajas:Requiere troqueles hechos a medida, lo que resulta en una alta inversión inicial; la altura y densidad de las aletas son limitadas; normalmente produce aletas separadas que requieren una unión posterior a una placa base.
Figura 1 Conformado por prensa de aletas
2.Formación por rolloPrincipio:Una tira de metal larga y delgada (generalmente de aluminio) se pasa a través de un conjunto preciso de rodillos para que se doble y doble continuamente, formando una tira continua en “zigzag” o con aletas corrugadas, como se muestra en la Figura 2.
Ventajas:Puede producir aletas muy altas con un espacio mínimo entre ellas, logrando una gran área de disipación de calor por unidad de volumen; alta tasa de utilización de material.
Desventajas:Resistencia estructural relativamente baja de las aletas, propensas a deformarse; También requiere unión a una placa base.
Aplicaciones principales:Radiadores (enfriadores) de automóviles, intercoolers, grandes intercambiadores de calor industriales.Figura 2 Proceso de formación de rollos de aletas
3.Formación de skivingPrincipio:Utiliza una herramienta de corte con forma para "raspar" una placa base giratoria, deformar plásticamente y levantar una porción del material metálico para formar aletas integradas con la placa base, como se muestra en las Figuras 3 y 4.
Ventajas:Las aletas y la placa base son una estructura integrada sin resistencia térmica de contacto; capaz de producir aletas continuas de alta densidad; diseño flexible.
Desventajas:Requiere equipo especializado, lo que lleva a una alta inversión inicial; exige una alta ductilidad del material (apto para cobre y aluminio).
Aplicaciones principales:Aplicaciones de alta confiabilidad y alta densidad de potencia, como equipos electrónicos militares, aeroespaciales y algunos disipadores de calor enchufables de alta gama.
Figuras 3 Aletas de aluminio biseladas
Figuras 4 Aletas de cobre raspadas
4.Formación por extrusiónPrincipio:Los tochos calentados de aluminio o cobre en estado plástico se fuerzan a alta presión a través de un troquel con una abertura de forma específica, formando un perfil disipador de calor con aletas integradas en un solo paso.
Ventajas:Excelente conductividad térmica (sin resistencia térmica de contacto); alta resistencia estructural; capaz de producir formas complejas de aletas sólidas; rentable.
Desventajas:Limitada por el proceso de extrusión, la relación de aspecto de las aletas (altura a espaciado) no puede ser demasiado alta, de lo contrario se vuelve un desafío para la matriz y el proceso; Normalmente produce aletas rectas.
Aplicaciones principales:El método más común para fabricar disipadores de calor, ampliamente utilizado en refrigeradores de CPU de computadoras, disipación de calor de iluminación LED, enfriamiento de dispositivos de energía, etc.
5.Proceso de fundiciónPrincipio:El metal fundido (normalmente una aleación de aluminio) se vierte en una cavidad del molde que contiene las formas de las aletas. Después de enfriar y solidificar, se retira el molde para obtener un disipador de calor integrado.
Ventajas:Libertad de diseño extremadamente alta, capaz de producir estructuras de base y aletas muy complejas con formas curvas o irregulares; permite el diseño integrado.
Desventajas:Altos costos de moldes; la eficiencia de producción es menor que la de la extrusión; Pueden existir defectos internos, como poros, en las piezas fundidas, que afectan la conductividad térmica.
Aplicaciones principales:Escenarios con requisitos especiales para la forma y estructura de la disipación de calor, como ciertos refrigeradores de tarjetas gráficas de alta gama, bloques de cilindros de motores y módulos complejos de gestión térmica.
6.Mecanizado CNCPrincipio:Utiliza una fresadora CNC para "tallar" directamente las aletas de un bloque de metal sólido eliminando el material mediante fresado.
Ventajas:Máxima precisión, capaz de mecanizar aletas de cualquier forma y delgadez; no se requieren moldes, aptos para la creación de prototipos y la producción en lotes pequeños; Excelente conductividad térmica (material monolítico).
Desventajas:Importante desperdicio de material, alto costo; tiempo de mecanizado relativamente largo.
Aplicaciones principales:Investigación científica aeroespacial, militar y de alto nivel donde el rendimiento es fundamental y el costo no es la principal preocupación; Prototipos de disipadores de calor.
7.Impresión 3D / Fabricación AditivaPrincipio:Utiliza tecnología de impresión 3D de metal (p. ej., fusión selectiva por láser, SLM) para aplicar capas graduales de polvo metálico, fabricando directamente disipadores de calor integrados con complejos canales de flujo interno y aletas externas.
Ventajas:Máxima libertad de diseño, capaz de producir estructuras topológicamente optimizadas y canales de enfriamiento conformes que los métodos tradicionales no pueden lograr, llevando el rendimiento de disipación de calor al extremo.
Desventajas:Costo extremadamente alto; tamaño de impresión limitado; La rugosidad de la superficie puede ser relativamente alta.
Aplicaciones principales:Campos tecnológicos de vanguardia, como refrigeración de chips de inteligencia artificial, vehículos aeroespaciales, equipos médicos, etc.
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