Disipador de calor de aluminio: Preguntas frecuentes

6 de noviembre de 2023
17:59

¿Qué es un disipador de calor de aluminio?

El disipador de calor de aluminio es uno de los más utilizados. Es un dispositivo de disipación de calor utilizado en equipos electrónicos y otras aplicaciones sensibles al calor. Su función principal es reducir la temperatura de las fuentes de calor (como circuitos integrados, procesadores, LED, etc.) absorbiendo y conduciendo el calor.

Los disipadores de calor de aluminio se utilizan ampliamente porque el aluminio tiene muchas propiedades adecuadas para aplicaciones de disipación de calor. En primer lugar, el aluminio tiene una mayor conductividad térmica. Aunque su conductividad térmica es aproximadamente la mitad que la del cobre, el aluminio cuesta menos y es más ligero. En comparación con el cobre, el aluminio para disipadores de calor puede utilizarse en entornos húmedos o difíciles. El aluminio es relativamente sencillo de procesar y fabricar, y puede tener distintas formas y tamaños para satisfacer diferentes necesidades de refrigeración.

¿Cómo funciona el disipador térmico de aluminio?

El principio de funcionamiento del radiador de aluminio se basa en los principios físicos de la conducción del calor y la convección natural.

El disipador de calor de aluminio utiliza las propiedades de alta conductividad térmica del aluminio metálico para conducir rápidamente el calor de la superficie del dispositivo electrónico a la superficie del disipador de calor. Los disipadores de calor de aluminio suelen tener muchas aletas, que se utilizan para aumentar la superficie y disipar mejor el calor. Una vez que el calor es conducido a la superficie del disipador de calor de aluminio, el siguiente proceso es disipar aún más el calor a través de la convección natural. Cuando el calor en la superficie del radiador supera la temperatura ambiente, el aire se calienta y se eleva, formando un gradiente de temperatura. Esta diferencia de temperatura provoca el movimiento del aire, conocido como convección natural. Por convección natural, el aire caliente se sustituye por aire ambiente más frío, disipando rápidamente el calor.

En algunos casos, el disipador de calor de aluminio también puede combinarse con ventiladores u otros dispositivos de refrigeración para aumentar la disipación de calor. Estos dispositivos de refrigeración pueden mejorar aún más el flujo de aire, proporcionar una mayor superficie para la disipación de calor y aumentar la eficiencia de disipación de calor.

¿Cuáles son las ventajas del disipador de calor de aluminio?

Ligereza: Debido a las características de ligereza de materiales de aleación de aluminio, los disipadores de calor de aluminio son más ligeros que los radiadores de cobre tradicionales, lo que puede reducir el peso total del equipo.
Alta eficacia de disipación del calor: Los disipadores de calor de aleación de aluminio tienen un excelente rendimiento de disipación de calor. En comparación con los radiadores de cobre tradicionales, tienen una mayor eficiencia de disipación de calor y pueden disipar el calor más rápido.
Proceso de fabricación sencillo: El proceso de fabricación del disipador de calor de aluminio es relativamente sencillo, el coste de producción es bajo y se pueden producir grandes cantidades de productos de forma más barata.
Buena resistencia a la corrosión: El disipador de calor de aleación de aluminio tiene una excelente resistencia a la oxidación y propiedades anticorrosivas, y no son propensos a problemas de óxido u oxidación después de su uso a largo plazo.

¿Qué aleaciones se utilizan habitualmente en los disipadores de calor de aluminio?

Las aleaciones más utilizadas para los disipadores de calor de aluminio son las siguientes:

Series de aleación de aluminio: 6061 y Aluminio 6063 son uno de los materiales para radiadores más utilizados. Tienen buena trabajabilidad, solidez y resistencia a la corrosión. Aleación de aluminio 6061 suele utilizarse para radiadores con requisitos de alta resistencia, mientras que la aleación de aluminio 6063 es adecuada para aplicaciones que requieren un mejor rendimiento de disipación del calor y un aspecto excelente.

Aluminio puro: Aluminio puro (aluminio 1050, aluminio 1060etc. de la serie de aleaciones de aluminio) se utiliza a menudo en disipadores de calor para aplicaciones de menor potencia y productos sensibles al precio. El aluminio puro tiene buena conductividad térmica y conductividad térmica, pero su resistencia relativa es baja.

Aleación de aluminio: Algunas otras aleaciones de aluminio comunes incluyen Aluminio 30033004 y 3005. Estas aleaciones ofrecen alta resistencia a la corrosión y buena soldabilidad, lo que las hace adecuadas para muchas aplicaciones comunes de disipadores de calor.

Aleaciones de aluminio y silicio: aluminio silicio se utilizan habitualmente en disipadores térmicos de alto rendimiento, sobre todo en los sectores automovilístico y aeroespacial. La aleación Silumin mejora la solidez y la resistencia al desgaste del material añadiendo un elemento de silicio, al tiempo que mantiene una buena conductividad térmica.

¿Cómo clasificar los radiadores de aluminio?

Sobre la base del método de fabricación de radiadores de aluminio, podemos dividir los radiadores de aluminio en estas cinco categorías: radiadores de aluminio fundido a presión, radiadores de aluminio de perfil, radiadores de aluminio compuesto, radiadores compuestos de cobre-aluminio y radiadores compuestos de acero-aluminio.

Disipador de calor de extrusión de aluminio:

Materias primas de producción: Adopta el proceso de fundición a presión, utilizando aleación de aluminio como materia prima principal. Las aleaciones de aluminio más utilizadas son ADC12, A380, etc.

Principales usos: Los disipadores de calor de extrusión de aluminio se utilizan comúnmente en automóviles, equipos mecánicos, productos electrónicos y otros campos. Suelen tener una gran durabilidad, alta conductividad térmica y buena circulación de aire, y son adecuados para diversos entornos de alta temperatura y alta presión.

Radiador de perfil de aluminio:

Materias primas de producción: Fabricado con perfiles de aluminio. Los perfiles de aleación de aluminio comúnmente utilizados incluyen aluminio 6061, aluminio 6063, etc.

Usos principales: El perfil radiador de aluminio se utiliza comúnmente en equipos electrónicos, lámparas LED, productos solares y otros campos. Tienen buen rendimiento de disipación de calor, gran área de disipación de calor y peso ligero, y pueden ser ampliamente utilizados en espacios pequeños o situaciones donde se requiere la disipación de calor eficiente.

Disipador de calor de aluminio compuesto:

Materias primas de producción: Hecho de material de aluminio y otros materiales, como cobre, aleación de aluminio, etc.

Principales usos: Los radiadores de aluminio compuesto se suelen utilizar en sistemas de refrigeración de motores de automóviles y equipos electrónicos de potencia para disipar el calor. Su ventaja estructural radica en las ventajas complementarias del aluminio y otros materiales, como la combinación de una conductividad térmica superior y una buena resistencia a la corrosión.

Disipador de calor de compuesto de cobre-aluminio:

Materiales: Fabricado en cobre y aluminio.

Usos principales: Los disipadores de calor compuestos de cobre-aluminio se utilizan a menudo en equipos electrónicos de gama alta, energía solar y otros campos. El cobre tiene buena conductividad térmica, mientras que el aluminio tiene menor densidad y buena procesabilidad. Los disipadores de calor compuestos de cobre-aluminio combinan las ventajas de ambos materiales y presentan una excelente eficacia de conducción del calor y resistencia a la corrosión.

Radiador compuesto de aluminio y acero:

Materiales de producción: Compuesto de dos materiales: acero y aluminio.

Usos principales: Los radiadores compuestos de acero-aluminio se utilizan principalmente en automóviles, maquinaria y equipos y otros campos. El radiador compuesto de acero-aluminio combina las ventajas de los materiales de acero y aluminio, tiene buena resistencia y durabilidad, y tiene un alto rendimiento de disipación de calor.

Disipador térmico de cobre frente a aluminio: ¿Cuál es mejor?

Material	Conductividad térmica(W/m.K)	Específico Hcome Capacidad(KJ/kg.K)	Densidad(g/cm^³)
Cu	401	386	8.9
Al	237	900	2.7

De los parámetros de la tabla se desprende que el coeficiente de conductividad térmica del cobre es aproximadamente 1,69 veces el del aluminio. Por lo tanto, cuando el cobre y el aluminio se utilizan para fabricar un radiador con la misma área de sección transversal, el cobre puro puede quitar más calor por unidad de tiempo que el aluminio puro. "El cobre es más eficiente que aluminio puro." El aluminio absorbe el calor rápidamente". La capacidad calorífica específica del cobre es menor que la del aluminio. Si el cobre reduce su temperatura en 1 grado, debería disipar menos calor que el aluminio. Entonces, ¿disipa realmente el cobre el calor más rápidamente que el aluminio?

No, la densidad del cobre es de 8,9 kg/m3, mientras que la del aluminio es de sólo 2,7 kg/m3, es decir, casi 3,3 veces la del aluminio. Por lo tanto, al fabricar un disipador de calor del mismo volumen, el cobre será casi 3,3 veces mayor que el aluminio en términos de masa. Cobre puro La capacidad calorífica del material sigue siendo casi la mitad que la del aluminio puro. A medida que aumenta la capacidad calorífica, la disipación del calor se hace más lenta. A través de la explicación de la teoría anterior, "el cobre no disipa el calor tan rápidamente como el aluminio". Esta teoría puede utilizarse a la hora de elegir un radiador. Si elige un radiador de cobre puro, debe elegir un producto de ventilador con mayor velocidad y mayor volumen de aire para evitar que el calor del cobre no pueda disiparse y se cree un cuello de botella en la disipación del calor.

La parte de la disipación del calor es más complicada. Personalmente creo que las ventajas del aluminio están en los siguientes aspectos:

1. Barato, de baja densidad, fácil de procesar, la dureza de la aleación de aluminio es mucho mejor que la del cobre puro, y proporciona la mayor área de disipación de calor dentro del rango que la placa base / sujetador puede soportar (el área de disipación de calor debe ser 100% para la velocidad de disipación de calor) mayor impacto).

2. El mismo volumen de cobre absorbe el mismo calor y la temperatura aumenta lentamente. Esto también hace que la diferencia de temperatura entre el cobre y el entorno sea baja, lo que no favorece la liberación de calor más rápida. El cobre conduce el calor rápidamente, tiene un coste elevado y una entalpía térmica alta. En pocas palabras, el cobre en sí transfiere el calor rápidamente, pero se cuestiona la velocidad a la que se transfiere a otra sustancia.