Aluminium-Kühlkörper: Häufig gestellte Fragen

6. November 2023
17:59 Uhr

Was ist ein Aluminiumkühlkörper?

Aluminiumkühlkörper gehören zu den am häufigsten verwendeten Kühlkörpern. Es handelt sich dabei um eine Vorrichtung zur Wärmeableitung, die in elektronischen Geräten und anderen wärmeempfindlichen Anwendungen eingesetzt wird. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Temperatur von Wärmequellen (wie integrierte Schaltkreise, Prozessoren, LEDs usw.) durch Absorption und Ableitung von Wärme zu senken.

Kühlkörper aus Aluminium sind weit verbreitet, da Aluminium viele Eigenschaften besitzt, die für die Wärmeableitung geeignet sind. Erstens hat Aluminium eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Obwohl seine Wärmeleitfähigkeit etwa halb so groß ist wie die von Kupfer, ist Aluminium preiswerter und leichter. Im Vergleich zu Kupfer kann Aluminium für Kühlkörper in feuchten oder rauen Umgebungen verwendet werden. Aluminium ist relativ einfach zu verarbeiten und herzustellen und kann in einer Vielzahl von Formen und Größen geliefert werden, um unterschiedliche Kühlungsanforderungen zu erfüllen.

Wie funktioniert der Aluminium-Kühlkörper?

Das Funktionsprinzip von Aluminiumheizkörpern beruht auf den physikalischen Prinzipien der Wärmeleitung und der natürlichen Konvektion.

Aluminiumkühlkörper nutzen die hohe Wärmeleitfähigkeit von metallischem Aluminium, um Wärme schnell von der Oberfläche des elektronischen Geräts zur Oberfläche des Kühlkörpers zu leiten. Aluminiumkühlkörper haben in der Regel viele Rippen, die zur Vergrößerung der Oberfläche für eine bessere Wärmeableitung verwendet werden. Sobald die Wärme an die Oberfläche des Aluminiumkühlkörpers geleitet wurde, besteht der nächste Prozess darin, die Wärme durch natürliche Konvektion weiter abzuleiten. Wenn die Wärme an der Oberfläche des Kühlkörpers die Umgebungstemperatur übersteigt, wird die Luft erwärmt und steigt auf, wodurch ein Temperaturgefälle entsteht. Dieser Temperaturunterschied verursacht die Luftbewegung, die als natürliche Konvektion. Durch natürliche Konvektion wird die heiße Luft durch kühlere Umgebungsluft ersetzt, wodurch die Wärme schnell abgeführt wird.

In manchen Fällen können Aluminiumkühlkörper auch mit Lüftern oder anderen Kühlvorrichtungen kombiniert werden, um die Wärmeableitung zu erhöhen. Diese Kühlvorrichtungen können den Luftstrom weiter verbessern, eine größere Oberfläche für die Wärmeableitung bieten und die Effizienz der Wärmeableitung erhöhen.

Was sind die Vorteile von Aluminiumkühlkörpern?

Geringes Gewicht: Aufgrund der leichten Eigenschaften von Materialien aus AluminiumlegierungenAluminiumkühlkörper sind leichter als herkömmliche Kupferkühler, wodurch das Gesamtgewicht des Geräts reduziert werden kann.
Hohe Wärmeableitungseffizienz: Kühlkörper aus Aluminiumlegierung haben eine ausgezeichnete Wärmeableitungsleistung. Im Vergleich zu herkömmlichen Kupferkühlern haben sie eine höhere Wärmeableitungseffizienz und können die Wärme schneller ableiten.
Einfacher Herstellungsprozess: Der Herstellungsprozess von Aluminiumkühlkörpern ist relativ einfach, die Produktionskosten sind niedrig, und große Mengen von Produkten können billiger produziert werden.
Gute Korrosionsbeständigkeit: Kühlkörper aus Aluminiumlegierung haben eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsschutzeigenschaften und sind nicht anfällig für Rost oder Oxidationsprobleme nach langfristigem Gebrauch.

Welche Legierungen werden üblicherweise in Aluminiumkühlkörpern verwendet?

Zu den üblicherweise verwendeten Legierungen für Aluminiumkühlkörper gehören die folgenden:

Aluminium-Legierung Serie: 6061 und 6063 Aluminium sind einer der am häufigsten verwendeten Heizkörperwerkstoffe. Sie haben eine gute Verarbeitbarkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. 6061 Aluminiumlegierung wird in der Regel für Heizkörper mit hohen Festigkeitsanforderungen verwendet, während die Aluminiumlegierung 6063 für Anwendungen geeignet ist, die eine bessere Wärmeableitung und ein hervorragendes Aussehen erfordern.

Reines Aluminium: Reines Aluminium (Aluminium 1050, Aluminium 1060usw. aus der Reihe der Aluminiumlegierungen) wird häufig in Kühlkörpern für Anwendungen mit geringerer Leistung und preisempfindliche Produkte verwendet. Reines Aluminium hat eine gute thermische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, aber seine relative Festigkeit ist gering.

Aluminiumlegierung: Einige andere gängige Aluminiumlegierungen sind 3003 AluminiumAluminium 3004 und Aluminium 3005. Diese Legierungen bieten eine hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Schweißbarkeit, wodurch sie für viele gängige Kühlkörperanwendungen geeignet sind.

Aluminium-Silizium-Legierungen: Silizium-Aluminium Legierungen werden häufig in Hochleistungskühlkörpern verwendet, insbesondere in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Die Silumin-Legierung verbessert die Festigkeit und die Verschleißfestigkeit des Materials durch die Zugabe von Siliziumelementen, wobei eine gute Wärmeleitfähigkeit erhalten bleibt.

Wie kann man Aluminiumheizkörper klassifizieren?

Basierend auf der Methode der Herstellung von Aluminiumheizkörpern können wir Aluminiumheizkörper in die folgenden fünf Kategorien einteilen: Aluminiumdruckgussheizkörper, Aluminiumprofilheizkörper, Aluminiumverbundheizkörper, Kupfer-Aluminium-Verbundheizkörper und Stahl-Aluminium-Verbundheizkörper.

Aluminium-Extrusionskühlkörper:

Produktionsrohstoffe: Druckgussverfahren unter Verwendung von Aluminiumlegierungen als Hauptrohstoff. Häufig verwendete Aluminiumlegierungen sind ADC12, A380, etc.

Hauptverwendungen: Aluminium-Strangpress-Kühlkörper werden häufig in Automobilen, mechanischen Geräten, elektronischen Produkten und anderen Bereichen eingesetzt. Sie haben in der Regel eine lange Lebensdauer, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine gute Luftzirkulation und sind für verschiedene Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck geeignet.

Aluminiumprofil-Heizkörper:

Rohstoffe für die Produktion: Hergestellt aus Aluminiumprofilen. Häufig verwendete Aluminiumlegierung Profile gehören Aluminium 6061, Aluminium 6063, etc.

Hauptanwendungen: Heizkörperprofile aus Aluminium werden häufig in elektronischen Geräten, LED-Lampen, Solarprodukten und anderen Bereichen verwendet. Sie haben eine gute Wärmeableitungsleistung, eine große Wärmeableitungsfläche und ein geringes Gewicht und können weithin in kleinen Räumen oder Situationen verwendet werden, in denen eine effiziente Wärmeableitung erforderlich ist.

Komposit-Aluminium-Kühlkörper:

Rohstoffe für die Produktion: Aus Aluminium und anderen Materialien, wie Kupfer, Aluminiumlegierungen usw.

Hauptverwendung: Kühler aus Aluminiumverbundwerkstoffen werden häufig in Kühlsystemen von Kraftfahrzeugmotoren und leistungselektronischen Geräten zur Wärmeableitung verwendet. Ihr struktureller Vorteil liegt in den sich ergänzenden Vorteilen von Aluminium und anderen Werkstoffen, wie der Kombination aus hervorragender Wärmeleitfähigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit.

Kühlkörper aus Kupfer-Aluminium-Verbundwerkstoff:

Materialien: Hergestellt aus Kupfer und Aluminium.

Hauptverwendungen: Kupfer-Aluminium-Verbundkühlkörper werden häufig in hochwertigen elektronischen Geräten, in der Solarenergie und in anderen Bereichen eingesetzt. Kupfer hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, während Aluminium eine geringere Dichte und eine gute Verarbeitbarkeit aufweist. Kupfer-Aluminium-Verbundkühlkörper vereinen die Vorteile beider Materialien und haben eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Stahl-Aluminium-Verbundheizkörper:

Produktionsmaterialien: Verbundwerkstoff aus zwei Materialien: Stahl und Aluminium.

Hauptverwendungen: Stahl-Aluminium-Verbundheizkörper werden hauptsächlich in Automobilen, Maschinen und Anlagen und anderen Bereichen eingesetzt. Der Stahl-Aluminium-Verbundheizkörper kombiniert die Vorteile von Stahl- und Aluminiummaterialien, hat eine gute Festigkeit und Haltbarkeit und eine hohe Wärmeableitungsleistung.

Kupfer- vs. Aluminium-Kühlkörper: Was ist besser?

Material	Wärmeleitfähigkeit(W/m.K)	Spezifische Hessen Capazität(KJ/kg.K)	Density(g/cm^³)
Cu	401	386	8.9
Al	237	900	2.7

Aus den Tabellenparametern geht hervor, dass der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Kupfer etwa 1,69 Mal so hoch ist wie der von Aluminium. Wenn Kupfer und Aluminium zur Herstellung eines Heizkörpers mit der gleichen Querschnittsfläche verwendet werden, kann reines Kupfer daher mehr Wärme pro Zeiteinheit abführen als reines Aluminium. "Kupfer ist effizienter als Reinaluminium." Aluminium absorbiert Wärme schnell." Die spezifische Wärmekapazität von Kupfer ist kleiner als die von Aluminium. Wenn Kupfer seine Temperatur um 1 Grad senkt, sollte es weniger Wärme ableiten als Aluminium. Leitet Kupfer die Wärme also wirklich schneller ab als Aluminium?

Nein, die Dichte von Kupfer beträgt 8,9 kg/m3, während die von Aluminium nur 2,7 kg/m3 beträgt, also fast das 3,3-fache von Aluminium. Daher ist Kupfer bei der Herstellung eines Kühlkörpers mit demselben Volumen in Bezug auf die Masse fast 3,3-mal so groß wie Aluminium. Reines Kupfer Die Wärmekapazität des Materials ist immer noch fast halb so groß wie die von reinem Aluminium. Je größer die Wärmekapazität, desto langsamer die Wärmeabgabe. Die obige Theorie besagt, dass Kupfer die Wärme nicht so schnell ableitet wie Aluminium. Diese Theorie kann bei der Auswahl eines Heizkörpers herangezogen werden. Wenn Sie sich für einen Kühler aus reinem Kupfer entscheiden, sollten Sie einen Lüfter mit höherer Drehzahl und größerem Luftvolumen wählen, um zu vermeiden, dass die Kupferwärme nicht abgeleitet werden kann und ein Engpass bei der Wärmeabgabe entsteht.

Die Wärmeableitung ist etwas komplizierter. Ich persönlich denke, dass die Vorteile von Aluminium in den folgenden Aspekten liegen:

1. Billig, niedrige Dichte, leicht zu verarbeiten, die Härte der Aluminiumlegierung ist viel besser als die des reinen Kupfers, und es bietet die größte Wärmeableitung Bereich innerhalb des Bereichs, dass das Motherboard / Halterung tragen kann (die Wärmeableitung Bereich sollte 100% für die Wärmeableitung Geschwindigkeit) größte Wirkung)

2. Das gleiche Volumen an Kupfer absorbiert die gleiche Wärme und die Temperatur steigt langsam an. Dadurch ist auch der Temperaturunterschied zwischen Kupfer und der Umgebung gering, was der schnellsten Wärmeabgabe nicht förderlich ist. Kupfer leitet die Wärme schnell, hat hohe Kosten und eine hohe Wärmeenthalpie. Einfach ausgedrückt: Kupfer selbst leitet Wärme schnell, aber die Geschwindigkeit, mit der sie auf einen anderen Stoff übertragen wird, ist fraglich.