Dissipatore di calore in alluminio: Domande frequenti

6 novembre 2023
17:59

Che cos'è un dissipatore di calore in alluminio?

Il dissipatore di calore in alluminio è uno dei dissipatori di calore più comunemente utilizzati. È un dispositivo di dissipazione del calore utilizzato nelle apparecchiature elettroniche e in altre applicazioni sensibili al calore. La sua funzione principale è quella di ridurre la temperatura delle fonti di calore (come circuiti integrati, processori, LED, ecc.) assorbendo e conducendo il calore.

I dissipatori di calore in alluminio sono ampiamente utilizzati perché l'alluminio ha molte proprietà adatte alle applicazioni di dissipazione del calore. In primo luogo, l'alluminio ha una maggiore conducibilità termica. Sebbene la sua conducibilità termica sia circa la metà di quella del rame, l'alluminio costa meno ed è più leggero. Rispetto al rame, l'alluminio per i dissipatori di calore può essere utilizzato in ambienti umidi o difficili. L'alluminio è relativamente semplice da lavorare e produrre e può essere disponibile in una varietà di forme e dimensioni per soddisfare le diverse esigenze di raffreddamento.

Come funziona il dissipatore di alluminio?

Il principio di funzionamento dei radiatori in alluminio si basa sui principi fisici della conduzione del calore e della convezione naturale.

Il dissipatore di calore in alluminio sfrutta le proprietà di elevata conducibilità termica dell'alluminio metallico per condurre rapidamente il calore dalla superficie del dispositivo elettronico alla superficie del dissipatore. I dissipatori di calore in alluminio sono solitamente dotati di molte alette, utilizzate per aumentare la superficie per una migliore dissipazione del calore. Una volta che il calore viene condotto sulla superficie del dissipatore di alluminio, il processo successivo consiste nel dissipare ulteriormente il calore attraverso la convezione naturale. Quando il calore sulla superficie del radiatore supera la temperatura ambiente, l'aria si riscalda e sale, formando un gradiente di temperatura. Questa differenza di temperatura provoca il movimento dell'aria, noto come convezione naturale. Grazie alla convezione naturale, l'aria calda viene sostituita dall'aria ambiente più fredda, dissipando rapidamente il calore.

In alcuni casi, il dissipatore di calore in alluminio può essere combinato con ventole o altri dispositivi di raffreddamento per aumentare la dissipazione del calore. Questi dispositivi di raffreddamento possono migliorare ulteriormente il flusso d'aria, fornire una superficie più ampia per la dissipazione del calore e aumentare l'efficienza della dissipazione.

Quali sono i vantaggi del dissipatore di calore in alluminio?

Leggero: Grazie alle caratteristiche di leggerezza di materiali in lega di alluminioI dissipatori di calore in alluminio sono più leggeri dei tradizionali radiatori in rame e possono quindi ridurre il peso complessivo dell'apparecchiatura.
Alta efficienza di dissipazione del calore: I dissipatori in lega di alluminio hanno eccellenti prestazioni di dissipazione del calore. Rispetto ai tradizionali radiatori in rame, hanno un'efficienza di dissipazione del calore superiore e possono dissipare il calore più velocemente.
Processo di produzione semplice: Il processo di produzione del dissipatore di calore in alluminio è relativamente semplice, il costo di produzione è basso e la produzione di grandi quantità di prodotti può essere più economica.
Buona resistenza alla corrosione: Il dissipatore di calore in lega di alluminio ha un'eccellente resistenza all'ossidazione e proprietà anticorrosione e non è soggetto a problemi di ruggine o ossidazione dopo un uso prolungato.

Quali leghe sono comunemente utilizzate nei dissipatori di calore in alluminio?

Le leghe comunemente utilizzate per i dissipatori di calore in alluminio sono le seguenti:

Serie di leghe di alluminio: 6061 e Alluminio 6063 sono uno dei materiali per radiatori più comunemente utilizzati. Hanno una buona lavorabilità, forza e resistenza alla corrosione. Lega di alluminio 6061 è solitamente utilizzata per radiatori con requisiti di elevata resistenza, mentre la lega di alluminio 6063 è adatta per applicazioni che richiedono migliori prestazioni di dissipazione del calore e un aspetto eccellente.

Alluminio puro: Alluminio puro (alluminio 1050, alluminio 1060, ecc. della serie di leghe di alluminio) è spesso utilizzato nei dissipatori di calore per applicazioni a bassa potenza e per prodotti sensibili al prezzo. L'alluminio puro ha una buona conducibilità termica, ma la sua resistenza relativa è bassa.

Lega di alluminio: Altre leghe di alluminio comuni sono Alluminio 3003alluminio 3004 e 3005. Queste leghe offrono un'elevata resistenza alla corrosione e una buona saldabilità, rendendole adatte a molte applicazioni comuni di dissipazione del calore.

Leghe di alluminio e silicio: silicio alluminio sono comunemente utilizzate nei dissipatori di calore ad alte prestazioni, soprattutto nei settori automobilistico e aerospaziale. La lega Silumin migliora la forza e la resistenza all'usura del materiale grazie all'aggiunta di elementi di silicio, pur mantenendo una buona conducibilità termica.

Come classificare i radiatori in alluminio?

In base al metodo di produzione dei radiatori in alluminio, possiamo dividere i radiatori in alluminio in queste cinque categorie: radiatori in alluminio pressofuso, radiatori in alluminio profilato, radiatori in alluminio composito, radiatori in rame-alluminio composito e radiatori in acciaio-alluminio composito.

Dissipatore di calore in estrusione di alluminio:

Materie prime di produzione: Adotta il processo di pressofusione, utilizzando la lega di alluminio come materia prima principale. Le leghe di alluminio comunemente utilizzate sono ADC12, A380, ecc.

Principali utilizzi: I dissipatori di calore in alluminio estruso sono comunemente utilizzati nelle automobili, nelle apparecchiature meccaniche, nei prodotti elettronici e in altri campi. Di solito hanno una forte durata, un'elevata conducibilità termica e una buona circolazione dell'aria, e sono adatti a vari ambienti ad alta temperatura e ad alta pressione.

Radiatore con profilo in alluminio:

Materie prime di produzione: Realizzati con profili di alluminio. I profili in lega di alluminio comunemente utilizzati includono alluminio 6061, alluminio 6063, ecc.

Principali utilizzi: I profili in alluminio per radiatori sono comunemente utilizzati in apparecchiature elettroniche, lampade a LED, prodotti solari e altri settori. Grazie alle buone prestazioni di dissipazione del calore, all'ampia area di dissipazione del calore e alla leggerezza, possono essere ampiamente utilizzati in spazi ridotti o in situazioni in cui è richiesta un'efficiente dissipazione del calore.

Dissipatore di calore in alluminio composito:

Materie prime di produzione: Materiale in alluminio e altri materiali, come rame, lega di alluminio, ecc.

Principali utilizzi: I radiatori in alluminio composito sono spesso utilizzati nei sistemi di raffreddamento dei motori delle automobili e nelle apparecchiature elettroniche di potenza per la dissipazione del calore. Il suo vantaggio strutturale risiede nei vantaggi complementari dell'alluminio e di altri materiali, come la combinazione di una conduttività termica superiore e di una buona resistenza alla corrosione.

Dissipatore di calore composito rame-alluminio:

Materiali: Realizzato in rame e alluminio.

Principali utilizzi: I dissipatori di calore compositi rame-alluminio sono spesso utilizzati nelle apparecchiature elettroniche di fascia alta, nell'energia solare e in altri settori. Il rame ha una buona conducibilità termica, mentre l'alluminio ha una densità inferiore e una buona lavorabilità. I dissipatori di calore compositi rame-alluminio combinano i vantaggi di entrambi i materiali e presentano un'eccellente efficienza di conduzione del calore e resistenza alla corrosione.

Acciaio Alluminio Composito Radiatore:

Materiali di produzione: Composito di due materiali: acciaio e alluminio.

Principali impieghi: I radiatori compositi acciaio-alluminio sono utilizzati principalmente nelle automobili, nei macchinari e nelle attrezzature e in altri settori. Il radiatore composito acciaio-alluminio combina i vantaggi dei materiali in acciaio e in alluminio, ha una buona resistenza e durata e ha elevate prestazioni di dissipazione del calore.

Dissipatore in rame o in alluminio: Qual è il migliore?

Materiale	Conduttività termica(W/m.K)	Specifico Hmangiare Capacità(KJ/kg.K)	Densità(g/cm^³)
Cu	401	386	8.9
Al	237	900	2.7

Dalla tabella dei parametri si evince che il coefficiente di conducibilità termica del rame è circa 1,69 volte quello dell'alluminio. Pertanto, quando il rame e l'alluminio vengono utilizzati per realizzare un radiatore con la stessa area trasversale, il rame puro può sottrarre più calore per unità di tempo rispetto all'alluminio puro. "Il rame è più efficiente di alluminio puro." L'alluminio assorbe rapidamente il calore". La capacità termica specifica del rame è inferiore a quella dell'alluminio. Se il rame abbassa la sua temperatura di 1 grado, dovrebbe dissipare meno calore dell'alluminio. Quindi, il rame dissipa davvero il calore più velocemente dell'alluminio?

No, la densità del rame è di 8,9 kg/m3, mentre quella dell'alluminio è di soli 2,7 kg/m3, ovvero quasi 3,3 volte quella dell'alluminio. Pertanto, quando si realizza un dissipatore di calore dello stesso volume, il rame sarà quasi 3,3 volte più grande dell'alluminio in termini di massa. Rame puro La capacità termica del materiale è ancora superiore di quasi la metà rispetto a quella dell'alluminio puro. Con l'aumento della capacità termica, la dissipazione del calore diventa più lenta. Secondo la spiegazione della teoria di cui sopra, "il rame non dissipa il calore con la stessa rapidità dell'alluminio". Questa teoria può essere utilizzata nella scelta di un radiatore. Se si sceglie un radiatore in rame puro, si dovrebbe scegliere una ventola con una velocità più elevata e un volume d'aria maggiore per evitare che il calore del rame non riesca a dissiparsi e crei un collo di bottiglia nella dissipazione del calore.

La parte di dissipazione del calore è più complicata. Personalmente ritengo che i vantaggi dell'alluminio riguardino i seguenti aspetti:

1. Economico, a bassa densità, facile da lavorare, la durezza della lega di alluminio è molto migliore di quella del rame puro, e fornisce la più grande area di dissipazione del calore all'interno della gamma che la scheda madre/fissaggio può sopportare (l'area di dissipazione del calore dovrebbe essere 100% per la velocità di dissipazione del calore) impatto più grande)

2. Lo stesso volume di rame assorbe lo stesso calore e la temperatura aumenta lentamente. Questo fa sì che la differenza di temperatura tra il rame e l'ambiente circostante sia bassa, il che non favorisce il rilascio di calore più rapido. Il rame conduce il calore rapidamente, ha un costo elevato e un'elevata entalpia termica. In poche parole, il rame di per sé trasferisce rapidamente il calore, ma la velocità con cui lo trasferisce a un'altra sostanza è discutibile.