Thermal Conductivity ng Aluminum: Alloy Data, Temper Effects, at Bakit Ito Mahalaga

Isang Praktikal na Panimulang Punto: Ang Thermal Conductivity ng Aluminum

Kung tinutukoy mo ang isang aluminum heat sink para sa isang power converter, isang LED driver, o isang heater assembly, karaniwang isang numero ang unang lumalabas: ang thermal conductivity ng aluminum. Purong aluminyo nakaupo malapit 237 W/m·K , ngunit ang na-extruded na haluang metal sa iyong pagguhit ay halos tiyak na mas mababa. Ang pagkakaibang iyon ay hindi isang detalye ng laboratoryo; binabago nito ang kapal ng palikpik, lugar ng base plate, at ang halaga ng pagpupulong.

Para sa karamihan ng mga extruded heat-dissipation na bahagi, 6063-T5 at 6061-T6 ang mga default na opsyon. Ang 6063-T5 ay nag-aalok ng humigit-kumulang 209 W/m·K, habang ang 6061-T6 ay mas malapit sa 167 W/m·K. Tinutukoy ng 42 W/m·K na gap na iyon kung gaano karaming palikpik ang kailangan mo at kung gaano kabilis ang bahaging naglalayo ng init mula sa pinagmulan.

Ang tanso ay nagsasagawa ng init nang higit na mas mahusay, ngunit ang aluminyo ay nananatiling praktikal na pagpipilian para sa maraming mga heat sink, mga profile ng pampainit, at mga bahagi ng istruktura dahil tumitimbang ito ng halos isang-katlo ng mas maraming tanso at mas mura bawat bahagi. Kapag inihambing mo ang thermal performance bawat kilo, mahirap talunin ang aluminyo.

Ano ang Sinusukat ng Thermal Conductivity at Bakit Mahalaga ang Mga Yunit

Ang thermal conductivity (k) ay binibilang kung gaano kabilis ang daloy ng init sa isang materyal sa ilalim ng gradient ng temperatura. Ipinahayag sa watts per meter-kelvin (W/m·K), sinasabi nito sa iyo kung ilang watts ang dumadaan sa isang 1 m cube kapag ang isang mukha ay 1 K na mas mainit kaysa sa kabaligtaran na mukha. Ang mas mataas na k ay nangangahulugan ng mas mababang panloob na pagtutol sa daloy ng init.

Paano Ito Sinusukat

Para sa maramihang produkto ng aluminyo, gumagamit ang mga tagagawa ng mga pamamaraan tulad ng laser flash technique para sa maliliit na sample at binabantayang hot plate o heat flow meter na pamamaraan para sa mas malalaking seksyon. Mahalaga ang pagsukat ng temperatura dahil bumababa ang conductivity ng aluminum habang tumataas ang temperatura sa temperatura ng kwarto. Ang isang sheet ng data na nag-uulat lamang ng isang numero ay maaaring hindi sumasalamin sa iyong aktwal na saklaw ng pagpapatakbo.

Ano ang Ibig sabihin ng Conductivity Range ng Aluminum sa Practice

Ang halagang tulad ng 167 W/m·K ay parang abstract hanggang sa paghambingin mo ang isang 100 mm na haba na extrusion na may 1000 mm² na cross-section. Sa 20 K na pagkakaiba sa temperatura, ang piraso na iyon ay nagsasagawa ng humigit-kumulang 33 W kung ginawa mula sa 6061-T6 at humigit-kumulang 42 W kung ginawa mula sa 6063-T5. Sa isang tunay na heat sink, ang pagkakaibang iyon ay isinasalin sa mas maiikling palikpik, mas mababang airflow resistance, o mas maliit na pangkalahatang sobre.

Thermal Conductivity ng Aluminum Alloys: Mga Karaniwang Halaga

Ang purong aluminyo ay may pinakamataas na kondaktibiti sa pamilya ng aluminyo, ngunit ang purong metal ay masyadong malambot para sa karamihan ng mga profile sa istruktura at init-dissipation. Ang mga alloying elemento tulad ng silicon, magnesium, copper, at zinc ay nagpapakalat ng mga electron at nagpapababa ng conductivity. Pagkatapos ay inaayos ng heat treatment ang mga elementong iyon sa mga particle, kaya naman ang parehong haluang metal ay maaaring magpakita ng iba't ibang k sa iba't ibang temper.

Bakit nangingibabaw ang 6063-T5 at 6061-T6 sa mga Extruded Heat Sink

Ang 6063 ay madalas na tinatawag na extrusion alloy dahil pinagsasama nito ang magandang kalidad ng ibabaw, katamtamang lakas, at mataas na conductivity ng T5 na temper. Ang 6061 ay mas malakas at mas madaling makina, ngunit mas mababa ang conductivity nito. Kapag ang disenyo ay nangangailangan ng mga palikpik at isang mounting plate, ang 6063-T5 ay karaniwang naghahatid ng mas mahusay na thermal performance sa parehong timbang. Ang 6061-T6 ay may katuturan kapag ang bahagi ay nagdadala din ng mga mekanikal na karga. A pasadyang aluminyo extrusion profile maaaring hubugin upang magamit ang mga lakas ng bawat haluang metal habang pinapanatiling mababa ang thermal resistance.

Ang paggamot sa ibabaw ay bahagyang nagbabago sa larawan. Ang mga anodized coatings ay nagpapabuti sa wear at corrosion resistance, ngunit ang oxide layer mismo ay may mababang conductivity. Sa manipis na anodized layer, ang idinagdag na thermal resistance ay maliit; gayunpaman, ang makapal na hard anodizing ay maaaring mabawasan ang daloy ng init. Para sa mga bahagi na nangangailangan ng parehong proteksyon at pagpapadaloy, anodized aluminum extrusion profile mananatiling isang karaniwang pagpipilian, sa kondisyon na ang kapal ng patong ay kinokontrol upang umangkop sa thermal na disenyo.

Mga Salik na Nagpababa sa Thermal Conductivity ng Aluminum

Komposisyon ng haluang metal

Iba-iba ang pag-uugali ng bawat elemento ng alloying. Ang magnesiyo at silikon sa 6xxx na mga haluang metal ay bahagyang nagpapababa ng kondaktibiti. Ang tanso, tulad ng sa 2xxx alloys, ay nagdudulot ng mas malaking pagbaba. Ang zinc sa 7xxx alloys ay nasa pagitan. Samakatuwid, ang pagpili ng grado ay isang tradeoff sa pagitan ng conductivity, lakas, at tugon sa surface finishing.

Paggamot ng init at init

Sa 6xxx alloys, ang T5 temper ay may posibilidad na mapanatili ang higit pa sa extrusion's as-formed conductivity habang nagbibigay pa rin ng sapat na lakas para sa maraming application ng heat-dissipation. Ang T6 temper ay maaaring maging mas malakas ngunit kadalasan ay may mas mababang k. Kung ang iyong pangunahing kinakailangan ay ang paglipat ng init, itanong kung ang T5 ay katanggap-tanggap para sa mga structural load sa iyong bahagi.

Temperatura at Impurities

Habang tumataas ang temperatura, ang mga vibrations ng sala-sala ay nagkakalat ng mga electron nang mas malakas, kaya bumababa ang k. Ang mga impurities ng iron at silicon sa mga wrought alloy ay bumubuo ng mga intermetallic particle na nagpapababa rin ng conductivity. Available ang mga low-iron na variant ng 1xxx at 6xxx alloys kapag kailangan ang maximum conduction, bagama't maaaring mas mahal ang mga ito.

Paglalapat ng Data ng Thermal Conductivity sa Heat Sink at Heater Profile

Ang pinakamahusay na aluminyo haluang metal para sa isang heat sink ay hindi lamang ang isa na may pinakamataas na k. Kailangan mo rin ng profile geometry, airflow, surface area, at assembly method. Ang mga extruded na profile ay naglalagay ng materyal kung saan mismo kumakalat ang init at kung saan ito ibinubuhos ng mga palikpik. Ang panimulang punto ay ang pag-unawa kung paano nakikipag-ugnayan ang pagpili ng haluang metal at disenyo ng die; ating aluminum extrusion alloys at gabay sa disenyo sinasaklaw iyon nang mas detalyado.

Mga Extrusions ng Heat Sink

Para sa mga power electronics, LED driver, at motor controller, madalas sapat na ang extruded heat sink na may kontroladong fin spacing. Ang isang high-conductivity na haluang metal ay nagpapabuti sa pagkakapareho ng temperatura upang ang mga hot spot ay hindi direktang bumubuo sa ilalim ng bahagi ng mounting area. Para sa mga bahagi ng produksyon, ang aming mataas na thermal conductivity anodized aluminum heat sink profile ay ginawa nang nasa isip ang pangangailangang ito.

Mataas na thermal conductivity anodized aluminum heat sink profile Mga Supplier, Compan Array Tingnan ang Produkto →

Mga Profile ng Heater

Ang mga heater enclosure at duct heater ay nangangailangan ng pare-parehong temperatura sa ibabaw upang ang air stream ay hindi uminit sa isang lokasyon. Ang magaan na timbang at magandang conductivity ng aluminyo ay mabilis na kumalat ng init sa kahabaan ng profile. Ang aming mataas na thermal conductivity heaters aluminum profile ay isang extruded na solusyon para sa eksaktong tungkuling iyon.

High thermal conductivity heaters aluminum profiles Mga Supplier, Kumpanya - Huzhou Array Tingnan ang Produkto →

Ano ang Gagawin Sa Data na Ito

Magsimula sa kinakailangang thermal resistance, pagkatapos ay pumili ng alloy, temper, at profile geometry na nakakatugon dito. Kung pinahihintulutan ng badyet, prototype na may 6063-T5 o isang low-iron na 6xxx alloy at sukatin ang mga aktwal na temperatura. Huwag umasa lamang sa mga halaga ng aklat-aralin; mahalaga ang data ng supplier, surface finish, at interface na materyales.

Para sa mga extruded na bahagi tulad ng mga heat sink at heater profile, ang kontrol ng proseso ng gumawa ay kasinghalaga ng haluang metal. Ang isang supplier na nakakaunawa sa daloy ng die, heat treatment, at finishing ay maaaring maghatid ng pare-parehong thermal performance. Iyon ang dahilan kung bakit dapat talakayin ang thermal conductivity sa yugto ng disenyo, hindi pagkatapos ma-freeze ang drawing.