Über Extrusionskühlkörper: Alles, was Sie wissen müssen

Extrudierte Metallkühlkörper gehören zu den kostengünstigsten und am häufigsten verwendeten Kühlkörpern für das elektronische Wärmemanagement.Extrusionskühlkörper sind nicht nur erschwinglich, sondern auch leicht. leicht auf Maß und Form zuschneiden und verfügen außerdem über eine hervorragende Wärmeableitung.

Material der extrudierten Kühlkörper

Die meisten extrudierten Kühlkörper werden aus Aluminiumlegierungen hergestellt, hauptsächlich aus der 6000er-Legierungsfamilie, in der Aluminium dominiert, daher bezeichnen wir extrudierte Kühlkörper normalerweise als Kühlkörper aus extrudiertem Aluminium.Es werden Spuren anderer Elemente hinzugefügt, darunter Magnesium und Silizium.Diese Legierungen sind leicht zu extrudieren und zu bearbeiten, schweißbar und härtbar.

Eine Standardlegierung für extrudierte Kühlkörper ist 6063-Metall.Diese können in komplexe Formen extrudiert werden und haben sehr glatte Oberflächen.Aluminium 6061 wird auch für die Extrusion verwendet.Seine Zugfestigkeit (bis zu 240 MPa) ist der der 6063-Legierungen (bis zu 186 MPa) überlegen.

Die Oberflächen dieser Metalle können eloxiert werden, um ihre natürlich vorkommende Aluminiumoxid-Oberflächenschicht zu ersetzen.Das Eloxieren sorgt für eine bessere Wärmeübertragung, Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Haftung der Grundierung.Es handelt sich um einen elektrochemischen Prozess, der den Oberflächenemissionsgrad, die Korrosions- und Verschleißfestigkeit sowie die elektrische Isolierung verbessert.

Extrusionskühlkörper-Extrusionsprozess.

Aluminiumlegierungen sind aufgrund ihrer Duktilität und Formbarkeit als Kühlkörper beliebt.Sie sind leicht zu bearbeiten und benötigen nur ein Drittel Dichte als Stahl.Dies führt zu robusteren und stabileren Profilen bei geringeren Kosten als andere Materialien.

Der Aluminiumextrusionsprozess beginnt mit der Konstruktion und Herstellung der Matrize, die zum Formen des Kühlerprofils verwendet wird.Nach diesem Vorgang wird der zylindrische Aluminiumblock in einer Schmiede auf eine hohe Temperatur erhitzt, typischerweise zwischen 427 und 496 °C (800–925 °F).Als nächstes wird dem Aluminium Schmiermittel hinzugefügt, um zu verhindern, dass es an Maschinen haften bleibt.Anschließend wird es auf den Lader gelegt und mit einem Kolben Druck ausgeübt, um das erhitzte Aluminium durch die Form zu drücken.

Während dieses Prozesses wird Stickstoff hinzugefügt, um eine Oxidation zu verhindern.Das extrudierte Teil wird durch die Düse auf die andere Seite geleitet.Es wird in die Form der Matrizenöffnung gestreckt.Anschließend werden die fertigen Strangpressteile abgekühlt und, falls gewünscht, gerichtet und gehärtet, um das Endprodukt zu erhalten.

Die Aluminium-Strangpresskühlkörper können auf die gewünschte Länge zugeschnitten, gebohrt und bearbeitet sowie einem Alterungsprozess unterzogen werden.Die fertigen Kühlkörper aus extrudiertem Aluminium verfügen in der Regel über eine eloxierte Oberfläche zur Verbesserung ihrer thermischen Leistung und eine Chromatierung zum Schutz vor Korrosion.

Extrudierte Heizkörperprofile

Extrudierte Kühlerprofile reichen von einfachen Lamellenstrukturen mit flacher Rückseite bis hin zu komplexen Geometrien für eine optimierte Kühlung.Sie können für natürliche (passive) oder erzwungene Konvektion (aktiv) mit Zusatz eines Ventilators oder Gebläses verwendet werden.Extrusionen können auch einzigartige Geometrien und Rillenmuster umfassen.

Profile sind auch in großen Längen erhältlich, z. B. 8 Fuß, die je nach Kundenwunsch auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden können.

Hervorragende thermische Leistung

Die Aluminiumlegierung 6063 hat eine Wärmeleitfähigkeit von 201–218 W/(mK).6061-Aluminium mit höherer Zugfestigkeit hat eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 151–202 W/(mK).

Extrudierte Kühlkörper können mit sehr dünnen und daher größeren Kühlkörpern als andere Kühlkörper konstruiert werden.Sie können mit einem Seitenverhältnis von etwa 8:1 extrudiert werden, was die Leistung des Kühlers deutlich optimieren kann.Das Seitenverhältnis eines Kühlkörpers vergleicht die Höhe seiner Rippen und den Abstand zwischen seinen Rippen.

Bei einem typischen Kühlkörper liegt das Seitenverhältnis zwischen 3:1 und 5:1.Kühlkörper mit hohem Seitenverhältnis haben höhere Rippen mit geringerem Abstand zwischen ihnen, und das Verhältnis kann 8:1 bis 16:1 oder mehr betragen.

Daher bieten Kühlkörper mit hohem Seitenverhältnis eine größere Dichte an Kühlkörpern bei gegebener Grundfläche als Kühlkörper mit üblicherer Größe.Der größte Vorteil ist die vergrößerte thermische Oberfläche aufgrund der zusätzlichen Kühlkörper.Dies bedeutet mehr Kühlkörper im gleichen Raum, mehr Wärmeableitungsfläche und damit eine bessere Wärmeableitung.

Anwendungen von extrudierten Kühlkörpern

Extrudierte Kühlkörper können zur Wärmeableitung von Halbleiterbauelementen verwendet werden, um deren Betrieb auf höchstem Niveau zu unterstützen.Zu diesen Halbleiterbauelementen gehören (ohne darauf beschränkt zu sein) HF-Leistungstransistoren, HF-Leistungsverstärker, MOSFETs, IGBTs, Wechselrichter-Leistungsmodule und Thyristormodule.

In manchen Stromumwandlungsschaltungsanwendungen erfordern große Dioden, Gleichrichter, Diodenmodule und sogar Hochleistungswiderstände (Dickschicht usw.) möglicherweise auch einen thermischen Kontakt mit extrudierten Kühlkörpern.Für die Kühlung von DC-DC-Leistungswandlern und Leistungsmodulen sind extrudierte Kühlkörper in den Größen Full-Brick, Half-Brick, Quarter-Brick und 1/8-Brick erhältlich.

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