Dissipador de calor em alumínio: Perguntas frequentes

6 de novembro de 2023
17:59

O que é um dissipador de calor de alumínio?

O dissipador de calor de alumínio é um dos dissipadores de calor mais utilizados. É um dispositivo de dissipação de calor utilizado em equipamentos electrónicos e outras aplicações sensíveis ao calor. A sua principal função é reduzir a temperatura das fontes de calor (como circuitos integrados, processadores, LEDs, etc.) através da absorção e condução de calor.

Os dissipadores de calor de alumínio são amplamente utilizados porque o alumínio tem muitas propriedades adequadas para aplicações de dissipação de calor. Em primeiro lugar, o alumínio tem uma condutividade térmica mais elevada. Embora a sua condutividade térmica seja cerca de metade da do cobre, o alumínio custa menos e é mais leve. Em comparação com o cobre, o alumínio para dissipadores de calor pode ser utilizado em ambientes húmidos ou agressivos. O alumínio é relativamente simples de processar e fabricar, e pode ser fornecido numa variedade de formas e tamanhos para satisfazer diferentes necessidades de arrefecimento.

Como funciona o dissipador de calor de alumínio?

O princípio de funcionamento do radiador de alumínio baseia-se nos princípios físicos da condução de calor e da convecção natural.

O dissipador de calor de alumínio utiliza as propriedades de elevada condutividade térmica do alumínio metálico para conduzir rapidamente o calor da superfície do dispositivo eletrónico para a superfície do dissipador de calor. Os dissipadores de calor de alumínio têm normalmente muitas alhetas, que são utilizadas para aumentar a área de superfície para uma melhor dissipação do calor. Uma vez que o calor é conduzido para a superfície do dissipador de calor de alumínio, o processo seguinte consiste em dissipar ainda mais o calor através da convecção natural. Quando o calor na superfície do radiador excede a temperatura ambiente, o ar é aquecido e sobe, formando um gradiente de temperatura. Esta diferença de temperatura provoca o movimento do ar, conhecido como convecção natural. Através da convecção natural, o ar quente é substituído por ar ambiente mais frio, dissipando rapidamente o calor.

Nalguns casos, o dissipador de calor de alumínio pode também ser combinado com ventoinhas ou outros dispositivos de arrefecimento para aumentar a dissipação de calor. Estes dispositivos de arrefecimento podem melhorar ainda mais o fluxo de ar, proporcionar uma maior área de superfície para a dissipação de calor e aumentar a eficiência da dissipação de calor.

Quais são as vantagens do dissipador de calor de alumínio?

Leveza: Devido às características de leveza do materiais em liga de alumínioOs dissipadores de calor em alumínio são mais leves do que os radiadores de cobre tradicionais, o que pode reduzir o peso total do equipamento.
Elevada eficiência de dissipação de calor: O dissipador de calor em liga de alumínio tem um excelente desempenho de dissipação de calor. Em comparação com os radiadores de cobre tradicionais, têm uma maior eficiência de dissipação de calor e podem dissipar o calor mais rapidamente.
Processo de fabrico simples: O processo de fabrico do dissipador de calor de alumínio é relativamente simples, o custo de produção é baixo e as grandes quantidades de produtos podem ser produzidas de forma mais económica.
Boa resistência à corrosão: O dissipador de calor em liga de alumínio tem uma excelente resistência à oxidação e propriedades anti-corrosão, não sendo propenso a problemas de ferrugem ou oxidação após uma utilização prolongada.

Que ligas são normalmente utilizadas em dissipadores de calor de alumínio?

As ligas normalmente utilizadas para dissipadores de calor de alumínio incluem as seguintes:

Série de ligas de alumínio: 6061 e Alumínio 6063 são um dos materiais de radiadores mais utilizados. Têm boa trabalhabilidade, força e resistência à corrosão. Liga de alumínio 6061 é normalmente utilizado para radiadores com requisitos de elevada resistência, enquanto a liga de alumínio 6063 é adequada para aplicações que requerem um melhor desempenho de dissipação de calor e um excelente aspeto.

Alumínio puro: Alumínio puro (alumínio 1050, alumínio 1060(liga de alumínio, etc.) é frequentemente utilizado em dissipadores de calor para aplicações de baixa potência e produtos sensíveis ao preço. O alumínio puro tem boa condutividade térmica e condutividade térmica, mas a sua resistência relativa é baixa.

Liga de alumínio: Algumas outras ligas de alumínio comuns incluem Alumínio 3003alumínio 3004 e alumínio 3005. Estas ligas oferecem uma elevada resistência à corrosão e uma boa soldabilidade, o que as torna adequadas para muitas aplicações comuns de dissipadores de calor.

Ligas de alumínio-silício: alumínio silício são normalmente utilizadas em dissipadores de calor de elevado desempenho, especialmente nos sectores automóvel e aeroespacial. A liga de silumina melhora a força e a resistência ao desgaste do material através da adição do elemento silício, mantendo uma boa condutividade térmica.

Como classificar os radiadores de alumínio?

Com base no método de fabrico dos radiadores de alumínio, podemos dividir os radiadores de alumínio nestas cinco categorias: radiadores de alumínio fundido, radiadores de alumínio perfilado, radiadores de alumínio composto, radiadores de alumínio composto de cobre e alumínio e radiadores de alumínio composto de aço.

Dissipador de calor por extrusão de alumínio:

Matérias-primas de produção: Adotar o processo de fundição sob pressão, utilizando a liga de alumínio como principal matéria-prima. As ligas de alumínio normalmente utilizadas incluem ADC12, A380, etc.

Utilizações principais: Os dissipadores de calor de extrusão de alumínio são normalmente utilizados em automóveis, equipamento mecânico, produtos electrónicos e outros campos. Têm normalmente uma grande durabilidade, elevada condutividade térmica e boa circulação de ar, sendo adequados para vários ambientes de alta temperatura e alta pressão.

Radiador de perfil de alumínio:

Matérias-primas de produção: Feito de perfis de alumínio. Os perfis de liga de alumínio normalmente utilizados incluem alumínio 6061, alumínio 6063, etc.

Principais utilizações: O perfil de alumínio para radiadores é normalmente utilizado em equipamento eletrónico, lâmpadas LED, produtos solares e outros campos. Têm bom desempenho de dissipação de calor, grande área de dissipação de calor e peso leve, e podem ser amplamente utilizados em espaços pequenos ou situações em que é necessária uma dissipação de calor eficiente.

Dissipador de calor em alumínio composto:

Matérias-primas de produção: Feito de material de alumínio e outros materiais, tais como cobre, liga de alumínio, etc.

Principais utilizações: Os radiadores de alumínio composto são frequentemente utilizados em sistemas de arrefecimento de motores de automóveis e em equipamento eletrónico de potência para dissipação de calor. A sua vantagem estrutural reside nas vantagens complementares do alumínio e de outros materiais, tais como a combinação de uma condutividade térmica superior e uma boa resistência à corrosão.

Dissipador de calor composto de cobre e alumínio:

Materiais: Fabricado em cobre e alumínio.

Utilizações principais: Os dissipadores de calor compósitos de cobre-alumínio são frequentemente utilizados em equipamento eletrónico topo de gama, energia solar e outros domínios. O cobre tem uma boa condutividade térmica, enquanto o alumínio tem uma densidade mais baixa e uma boa processabilidade. Os dissipadores de calor compósitos de cobre-alumínio combinam as vantagens de ambos os materiais e têm uma excelente eficiência de condução de calor e resistência à corrosão.

Radiador em aço, alumínio e compósito:

Materiais de produção: Composto de dois materiais: aço e alumínio.

Utilizações principais: Os radiadores compostos de aço-alumínio são utilizados principalmente em automóveis, máquinas e equipamentos e outros domínios. O radiador composto de aço-alumínio combina as vantagens dos materiais de aço e alumínio, tem boa resistência e durabilidade, e tem um elevado desempenho de dissipação de calor.

Dissipador de calor de cobre versus alumínio: Qual é o melhor?

Material	Condutividade térmica(W/m.K)	Específico Hcomer Capacidade(KJ/kg.K)	Densidade(g/cm^³)
Cu	401	386	8.9
Al	237	900	2.7

Pode ver-se nos parâmetros da tabela que o coeficiente de condutividade térmica do cobre é cerca de 1,69 vezes superior ao do alumínio. Por conseguinte, quando o cobre e o alumínio são utilizados para fabricar um radiador com a mesma área de secção transversal, o cobre puro pode absorver mais calor por unidade de tempo do que o alumínio puro. "O cobre é mais eficiente do que alumínio puro." O alumínio absorve o calor rapidamente". A capacidade térmica específica do cobre é menor do que a do alumínio. Se o cobre baixar a sua temperatura em 1 grau, deverá dissipar menos calor do que o alumínio. Então, será que o cobre dissipa realmente o calor mais rapidamente do que o alumínio?

Não, a densidade do cobre é de 8,9 kg/m3, enquanto a do alumínio é de apenas 2,7 kg/m3, o que é cerca de 3,3 vezes superior à do alumínio. Por conseguinte, ao fazer um dissipador de calor com o mesmo volume, o cobre será quase 3,3 vezes maior do que o alumínio em termos de massa. Cobre puro A capacidade térmica do material ainda é quase metade maior do que a do alumínio puro. À medida que a capacidade térmica aumenta, a dissipação de calor torna-se mais lenta. Através da explicação da teoria acima, "o cobre não dissipa o calor tão rapidamente como o alumínio". Esta teoria pode ser utilizada na escolha de um radiador. Se escolher um radiador de cobre puro, deve escolher uma ventoinha com maior velocidade e maior volume de ar para evitar que o calor do cobre não se consiga dissipar e crie um estrangulamento na dissipação de calor.

A parte da dissipação de calor é mais complicada. Pessoalmente, penso que as vantagens do alumínio residem nos seguintes aspectos:

1. Barato, de baixa densidade, fácil de processar, a dureza da liga de alumínio é muito melhor do que a do cobre puro e proporciona a maior área de dissipação de calor dentro do intervalo que a placa-mãe/prendedor pode suportar (a área de dissipação de calor deve ser 100% para a velocidade de dissipação de calor) maior impacto)

2. O mesmo volume de cobre absorve o mesmo calor e a temperatura aumenta lentamente. Isto também faz com que a diferença de temperatura entre o cobre e o ambiente circundante seja baixa, o que não favorece a libertação mais rápida de calor. O cobre conduz o calor rapidamente, tem um custo elevado e uma entalpia térmica elevada. Simplificando, o próprio cobre transfere calor rapidamente, mas a velocidade a que este é transferido para outra substância é questionada.