از کنده کاری دقیق CNC تا ریخته گری ده{0}هزار- تنی، این فرآیندها سنگ بنای واقعی عملکرد اتلاف گرما هستند.
آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چرا برخی از سینک های حرارتی ده ها یوان به فروش می رسند در حالی که برخی دیگر هزاران دلار قیمت دارند، حتی اگر از یک فلز ساخته شده باشند؟ علاوه بر طراحی، فرآیند تولید پشت آن نیز کلیدی است. امروز، ما راز ساخت هیت سینک را معرفی خواهیم کرد.
وقتی دمای CPU رایانه شما بالا می رود یا تلفن شما داغ می شود، هیت سینک بی صدا کار می کند. اما ممکن است ندانید که فرآیند تولید آن بسیاری از فناوریهای پیشرفته- صنعت مدرن را ادغام میکند.
درک این موارد نه تنها شما را به یک علاقهمند سختافزار آگاهتر تبدیل میکند، بلکه به شما نگاهی اجمالی به دنیای دقیق تولید پیشرفته میدهد.
01 از دیجیتال به فیزیکی: دقت CNC
اولین مرحله در ساخت سینک حرارتی مدرن اغلب با یک فلز جامد آغاز می شود. چگونه به شکل پیچیده نشان داده شده در نقشه های طراحی تبدیل می شود؟ اینجاست که ماشینکاری CNC وارد می شود.
این اصل در واقع کاملاً شهودی است: طراح یک مدل سه بعدی روی رایانه ایجاد میکند و نرمافزار آن را به مجموعهای از دستورالعملهای قابل خواندن ماشینی- تبدیل میکند. سپس ماشین ابزار طبق این دستورالعملها، فلز را دقیقا برش میدهد، سوراخ میکند و در آن حک میکند.
ماشینکاری CNC یک فناوری واحد نیست، بلکه یک پلت فرم است. رایج ترین کاربردها فرز CNC (ابزار می چرخد، قطعه کار ثابت می ماند) و تراشکاری CNC (قطعه کار می چرخد، ابزار حرکت می کند).
برای سطوح منحنی پیچیده تر،-ماشینکاری چند محوره مورد نیاز است. 3-ماشینکاری محوری ابتدایی ترین است که فقط می تواند قسمت بالا و کناره ها را ماشین کاری کند. ماشینکاری 4 محوره قابلیت چرخش را اضافه می کند و امکان جابجایی خطوط جانبی را فراهم می کند. ماشینکاری 5 محوره میتواند به طور همزمان از چندین زاویه ماشینکاری کند و ساخت قطعات بسیار پیچیده مانند پروانهها را در یک عملیات تکمیل کند.
در طول مسابقات مهندسی در دانشگاه، ساعتهای بیشماری را در مرکز آموزشی گذراندم و شخصاً ماشینهای تراش و فرز را برای قطعات ماشین کار میکردم. حس موفقیت از تبدیل نقشه های طراحی به اشیاء فیزیکی فراموش نشدنی باقی می ماند.
ماشینکاری CNC دقت بسیار بالایی را تا سطح میکرومتر و تکرارپذیری عالی ارائه می دهد. بنابراین، اغلب برای نمونهسازی هیت سینکها یا آسیاب نهایی پایههای ریختهگری{1} و آهنگری برای اطمینان از سطح تماس کاملاً صاف با تراشه استفاده میشود.
البته، معایبی نیز دارد: این نوعی «تولید کاهشی» است که شامل بریدن مقدار قابل توجهی از مواد و تولید زباله است. با این حال، برای اجزای ساختاری-با دقت بالا، کوچک-یا پیچیده، ماشینکاری CNC غیرقابل تعویض باقی میماند.
فیلمهای افکتهای ویدئویی ماشین ابزار CNC از یک کارخانه فلزکاری ماشینکاری قطعات فولادی - Qianku.com
02 اکستروژن آلومینیوم: ستون فقرات تولید انبوه
بالههای اکثریت قریب به اتفاق{0}}هیت سینکهای خنکشده با هوا در بازار با استفاده از فرآیند بسیار کارآمد و اقتصادی-اکستروژن آلومینیومی تولید میشوند.
فشردن خمیر دندان را تصور کنید: خمیر نرم شده از طریق دهانه لوله به شکل یک نوار بلند در می آید. اصل اکستروژن آلومینیوم مشابه است، فقط با نیروی بسیار بیشتر.
ابتدا میله آلومینیومی تا 400-500 درجه حرارت داده می شود (آن را نرم می کند اما جامد نگه می دارد)، سپس هزاران تن نیروی هیدرولیک برای وارد کردن آن از سوراخ قالب به شکل خاص استفاده می شود.
این یک نمایه پیوسته با مقطع-منطبق با قالب ایجاد میکند، که سپس در صورت نیاز برش داده میشود. پردازش بعدی ممکن است شامل آسیاب CNC سطح زیرین، حفاری و ضربه زدن باشد.
اکستروژن آلومینیوم کم هزینه-و بسیار کارآمد است، و به ویژه برای تولید استاندارد شده در مقیاس بزرگ مناسب است. اکثر پرههای هیت سینک خنکشده با هوای CPU معمولی-و هیت سینکهای آلومینیومی مختلف که مشاهده میکنید از این فرآیند سرچشمه میگیرند.
با این حال، محدودیتهایی دارد: نسبت ارتفاع باله به ضخامت محدود است، و تولید بالههای بسیار نازک و بلند را دشوار میکند، که تا حدی بهبود چگالی اتلاف گرما را محدود میکند.
فرآیند اکستروژن پروفیل آلومینیوم و اصل کار - Zhihu
03 ریخته گری و آهنگری قالب: هنر قالب سازی یک قطعه
هنگامی که شکل هیت سینک پیچیده می شود، دیگر به سادگی باله های نواری بلند نیست، فرآیندهای دیگری مورد نیاز است. ریخته گری قالب و آهنگری دو روش متداول قالب گیری یک تکه- هستند.
دایکاست شامل ذوب کامل آلیاژ آلومینیوم به حالت مایع، سپس تزریق آن به قالب فولادی دقیق با سرعت و فشار بالا و سرد کردن سریع آن برای تشکیل شکل است. می تواند قطعاتی با ساختارهای پیچیده و یکپارچگی قوی- تولید کند، مانند پوسته بیرونی بسیاری از هیت سینک های کارت گرافیک.
با این حال، هنگامی که فلز مایع به سرعت سرد می شود، منافذ ریز یا تخلخل انقباضی می تواند به راحتی در داخل ایجاد شود، که ممکن است کمی بر هدایت حرارتی آن تأثیر بگذارد.
آهنگری متفاوت است. بیشتر شبیه آهنگری سنتی است، فقط دقیق تر. شمش آلومینیومی تا دمای مناسب (هنوز جامد) گرم میشود، در قالب قرار میگیرد و سپس تحت فشار زیادی تحت فشار قرار میگیرد تا حفره قالب پر شود.
از آنجا که شامل تغییر شکل پلاستیک حالت جامد است، دانههای فلزی به چگالی متراکمتری فشرده میشوند و کارآمدتر جریان مییابند. بنابراین، قطعات آهنگری معمولاً ساختار فشردهتری دارند و استحکام مکانیکی و رسانایی حرارتی آنها اغلب نسبت به قطعات ریختهگری{2}} برتری دارند.
یک مقایسه ساده: ریخته گری مانند ریختن در قالب است که برای اشکال پیچیده مناسب است. آهنگری مانند "فشار دادن در قالب" است که معمولاً عملکرد بهتری را ارائه می دهد اما از نظر پیچیدگی شکل کمی تطبیق پذیری کمتری دارد.
رادیاتورهای قالبی-رادیاتورهای ریخته گری - شرکت رادیاتور الکترونیکی Weifang Huapeng Electronic Co., Ltd. Die-رادیاتورهای ریخته گری
رادیاتورهای فورج شده
04 مهر زنی: انقلاب کارایی روی ورق های نازک
رادیاتورها نه تنها به پایه و پره ها بلکه به قطعات کمکی متعددی نیز نیاز دارند. اینجاست که مهر زنی وارد می شود.
این یک فرآیند سرد-کار است که از یک پرس پانچ و قالب برای اعمال فشار به ورق های فلزی استفاده می کند و باعث جدا شدن یا تغییر شکل آنها برای به دست آوردن قطعات مورد نظر می شود. در ساخت رادیاتور دو کاربرد اصلی دارد.
اولین مورد، ساخت پره های دفع گرما توسط خود است. بسیاری از بالههای متراکم رادیاتورهای خنکشده با هوای متوسط-به-وسط تا{2}بالا-، با مکانیسمهای مختلف قفل کردن بالهها و کانالهای جریان هوا، مهر و موم شدهاند. این به طراحان آزادی بیشتری می دهد، چیزی که دستیابی به آن با اکستروژن آلومینیوم دشوار است. دومی ساخت اجزای مختلف ساختاری است. اینها شامل براکتهای فلزی برای محکم کردن سینکهای حرارتی، صندلیهای پیچی فنری و گیرههای فولادی برای محکم کردن فنها هستند. اینها معمولاً از-فولاد با استحکام بالاتر یا فولاد ضد زنگ مهر می شوند.
مهر زنی بسیار کارآمد است. پرسهای مدرن با سرعت بالا-میتوانند صدها یا حتی هزاران قطعه مشابه در دقیقه تولید کنند. هنگامی که قالب ساخته شد، هزینه هر قطعه پس از استهلاک بسیار پایین است و آن را برای تولید انبوه بسیار مناسب می کند.
با این حال، طراحی و ساخت قالب ها گران است و فقط برای ورق های نازک قابل استفاده است، نه برای قطعات جامد و سنگین. بنابراین، فقط برای تولید انبوه مناسب است و نه برای نمونه سازی.
مهر زنی چیست؟ این گیف های متحرک بسیار بصری هستند. فرآیندهای مهر زنی خودرو را در یک ثانیه درک کنید. آموزش اتوفرم، دوره های آموزشی آنالیز خودکار، شبیه سازی قالب اتوفرم...
05 آینده اندیشی
همانطور که مصرف برق تراشه همچنان در حال افزایش است، چالش های طراحی اتلاف گرما در حال افزایش است. مواد و راه حل های جدیدی مانند خنک کننده مایع، پخش کننده های حرارتی و گرافن در حال ظهور هستند. آنها چه الزامات جدیدی را برای فرآیندهای تولید قائل هستند؟
در تولید پیشرفته، این فرآیندها نیز پیوسته در حال ادغام و تکامل هستند. به عنوان مثال، چاپ سه بعدی (تولید افزودنی) شروع به کشف ایجاد کانال های جریان داخلی فوق العاده پیچیده در سینک های حرارتی کرده است که دستیابی به آنها با استفاده از فرآیندهای سنتی دشوار است.
شاید در آینده، هیت سینکهایی که میبینیم دیگر مجموعهای از چندین بخش نباشند، بلکه واحدهای عملکردی یکپارچه هستند که بهدقت از ریزساختار گرفته تا شکل ماکروسکوپی طراحی شدهاند، «رشد» یا در یک فرآیند واحد چاپ شدهاند.
به نظر شما کدام فرآیند بیشترین پتانسیل را برای عبور از گلوگاه فعلی در راندمان اتلاف گرما دارد؟ یا با طرحهای اتلاف حرارت ویژه چشمگیر مواجه شدهاید؟ با خیال راحت نظرات خود را در بخش نظرات به اشتراک بگذارید.
