Technologie de dissipateur thermique Skiving, avantages et applications

Ces dernières années, avec le développement continu de la technologie et l'évolution du marché des applications, la méthode d'usinage et de formage des dentelures a attiré une attention croissante de la part des professionnels de l'industrie. Un grand nombre de fabricants spécialisés dans la production d'équipements de dentelure CNC ont vu le jour, et les clients finaux, notamment pour des produits tels que les radiateurs refroidis par eau, ont également commencé à utiliser largement les produits dentelés.

 

Pourquoi le skiving est-il un dissipateur thermique ?

1. Les dissipateurs thermiques skiving peuvent obtenir des dents à haute densité et une formation de matériau intégral avec un processus simple.
Les dissipateurs thermiques Skiving utilisent un seul bloc de matériau (tel que le cuivre ou l'aluminium) et coupent des ailettes de refroidissement haute densité avec une machine de dentelure dédiée en utilisant un processus de dentelure de radiateur de haute précision. La structure comprend des dentelures haute densité, des ailettes hautes et des ailettes de refroidissement ultra longues. Les dissipateurs thermiques skiving surmontent les limites des rapports épaisseur/longueur des radiateurs traditionnels et peuvent produire des radiateurs avec des dents à haute densité. Les ailerons et la base sont « solidaires ». Étant donné que la base et les ailettes du dissipateur thermique skiving sont intégrales, sans autre résistance thermique, et en raison de la grande pureté du matériau de dentelure, l'efficacité des ailettes de refroidissement dentelées est bien supérieure à celle des radiateurs soudés. La conductivité thermique peut également atteindre un niveau comparable à celui des profilés.

 

2. Petit investissement, faible seuil technique et réalisation rapide d’une production de masse.
Le processus de dentelure dépend principalement de l'équipement, et l'équipement est actuellement très mature. L'ajout d'une ligne de dentelures à une usine générale de traitement de radiateurs est une tâche simple. Cela a conduit à une forte augmentation de la capacité de production de traitement des dentelures au sein de l'industrie, répondant ainsi à la demande de produits de dissipateurs thermiques parés en grandes quantités et dans divers domaines.

 

 

Traitement du dissipateur thermique

En faisant référence au diagramme ci-dessus, le flux de travail de traitement pour la fabrication du dissipateur thermique par biseautage est le suivant :

1. Sélection des matériaux : généralement choisis en fonction des exigences du radiateur, en utilisant des profils pour maximiser l'efficacité des matériaux.

 

2. Découpe : adaptée aux dimensions du produit, créant soit un produit par moule, soit plusieurs produits par moule. Cela peut impliquer des opérations continues ou individuelles.

 

3. Usinage CNC : Cette étape comprend le fraisage des pièces inutiles, le fraisage des rainures des bagues d'étanchéité et d'autres processus pertinents.

 

 

4. Dentelure avec machine de dentelure CNC : utilisation d'une machine de dentelure à commande numérique pour créer des dentelures sur le matériau.

 

5. Roulage d'engrenages (ou aplatissement) : Généralement réalisé sur une machine à rouler les engrenages.

 

6. Usinage CNC secondaire : conformément aux exigences des dessins du produit, cette étape consiste à fraiser les dents à partir des bords, à percer des trous au milieu, à créer des espaces vides, à faire face aux surfaces, à usiner des trous filetés et à créer des positions de fixation.

 

7. Traitement de surface : Cette étape consiste à appliquer des traitements de surface conformément aux spécifications du produit.

 

Avantages de la production d'ailettes de dissipateur thermique à l'aide d'un processus de dentelure

1. Densité d'ailettes du dissipateur thermique plus élevée (dents plus fines et espacement des dents plus petit) :
Les ailettes dentelées du dissipateur thermique présentent une densité d'ailettes plus élevée, augmentant la surface d'échange thermique dans un volume limité. Contrairement aux contraintes des processus de moules profilés et d'extrusion, la dentelure permet une épaisseur et un espacement des dents nettement plus petits. Avec des machines de précision, une épaisseur et un espacement des dents aussi petits que 0,05 peuvent être obtenus.

 

2. Ailettes de dissipateur thermique plus hautes :
La hauteur des dents des ailettes dentelées du dissipateur thermique peut atteindre jusqu'à 120 mm, voire plus selon les capacités théoriques du processus, répondant ainsi pleinement aux exigences de production de la plupart des dissipateurs thermiques dans diverses applications.

 

3. Ailerons dentelés plus fins et plus précis :
Comme mentionné dans le premier point, des ailettes plus fines et plus petites contribuent à un radiateur plus léger et plus efficace.

 

 

4. Base et ailerons intégrés, aucune résistance thermique supplémentaire et structure plus fiable :
Les ailettes dentelées du dissipateur thermique sont dentelées directement sur le matériau de base, préservant 100 % de l'efficacité de dissipation thermique d'origine sans risque de desserrage ou de détachement, améliorant ainsi la fiabilité du fonctionnement de la machine. En revanche, les ailettes de soudage peuvent souffrir de mauvaises connexions, augmentant ainsi la résistance thermique.

 

5. Compatibilité élevée des ailettes de dissipateur thermique dentelées :
Les dissipateurs thermiques skiving sont moulés en une seule pièce, offrant de nombreuses possibilités de post-traitement. Ils peuvent être combinés avec des processus tels que des tubes en cuivre intégrés pour améliorer les performances de dissipation thermique. Qu'il s'agisse d'une soudure tendre ou dure, il peut s'adapter à l'augmentation de température correspondante au cours du processus de fabrication.

 

6. Convient à la production de masse :
Grâce à l'amélioration continue des performances des machines à dentelures et du raffinement des matériaux, le processus est désormais adapté à une production à grande échelle.

 

7. Compatibilité des matériaux :
Les matériaux conducteurs thermiques courants tels que le cuivre, l'aluminium et divers alliages peuvent subir un traitement de dentelure. De plus, il existe des cas de production de masse utilisant des matériaux composites cuivre-aluminium.

 

8. Divers types structurels :
En plus de la denture standard sur un côté, les processus de denture peuvent créer une denture double face, une denture à quatre côtés sur les structures tubulaires, une denture circulaire et une denture irrégulière. La technologie actuelle peut répondre aux exigences de conception structurelle de la majorité des ailettes de dissipateur thermique.

 

9. Investissement réduit dans les moules, économie de coûts de développement et de production :
Le processus de dentelure élimine le besoin d'outils de moulage supplémentaires. Pour les demandes de produits de tailles et de structures différentes, seuls les changements de matériaux et d'outils de denture, ainsi que la configuration d'un nouveau programme de denture, sont nécessaires, ce qui réduit considérablement le temps et les coûts de prototypage. Cela réduit à son tour les coûts de production.

 

Processus de skiving et applications courantes des dissipateurs thermiques par skiving

1. Différents types d’ailettes de dissipateur thermique dentelées :
Les ailettes dentelées du dissipateur thermique peuvent remplacer les radiateurs profilés, les radiateurs à goupilles, les radiateurs à ailettes pliées, les radiateurs moulés sous pression et les radiateurs forgés dans de nombreuses applications.

 

2. Applications de dissipation thermique de précision : têtes refroidies à l'eau et échangeurs de chaleur à micro-canaux :
Dans le paysage actuel, les radiateurs refroidis par eau sont largement utilisés dans des produits tels que les processeurs informatiques, les serveurs et les cartes graphiques. La conception des canaux d'eau dans les têtes refroidies par eau est cruciale pour l'efficacité de l'absorption de chaleur pendant le fonctionnement du système. Auparavant, des traitements mécaniques complexes ou des processus tels que le soudage par diffusion et le brasage étaient nécessaires pour créer des canaux d'eau, augmentant ainsi la zone d'absorption de chaleur et améliorant l'efficacité.

Cependant, l'application du traitement de denture peut produire une épaisseur de dent ultra fine, un espacement des dents extrêmement petit et différentes hauteurs de canaux de refroidissement par eau, répondant ainsi aux exigences d'échange thermique.

 

3. Applications de dissipation thermique de grande taille :
Les défis actuels en matière de gestion thermique pour les centres de données et de gestion thermique dans les systèmes de stockage d'énergie concernent principalement la demande de radiateurs de grande taille. L'introduction du procédé de dentelure répond parfaitement aux exigences de traitement de ces radiateurs de grande taille.

 

Types courants de matériaux pour les ailettes de dissipateur thermique dentelées

1. Ailettes de dissipateur thermique en cuivre :
Les ailettes dentelées en cuivre présentent une excellente conductivité thermique et, lorsqu'elles sont combinées à la technologie de dentelure, elles atteignent la surface de dissipation thermique maximale par unité de volume. Cela améliore considérablement les performances globales de dissipation thermique. Par conséquent, les ailettes de dissipateur thermique dentelées en cuivre sont utilisées dans des applications haut de gamme telles que les puces avancées, le refroidissement des processeurs et les serveurs.

 

 

2. Ailettes de dissipateur thermique en aluminium :
Généralement fabriquées en aluminium pur, ces ailettes ont une conductivité thermique plus élevée que les alliages d'aluminium. L'utilisation du processus de dentelure du radiateur en aluminium garantit que les performances de dissipation thermique sont plus stables par rapport aux ailettes du dissipateur thermique en aluminium extrudé. Les ailettes de dissipateur thermique dentelées en aluminium sont largement utilisées dans l'industrie photovoltaïque, les véhicules électriques, les onduleurs, les éclairages LED, les produits de communication, etc.

 

 

3. Ailettes de dissipateur thermique en matériau composite cuivre-aluminium :
Intégrant les avantages des ailettes de dissipateur thermique dentelées en cuivre et en aluminium, ce matériau utilise généralement le cuivre comme base de conductivité thermique, avec des dentelures appliquées au substrat en aluminium. Le processus de fabrication de ce matériau implique une technologie de coulée continue et de pressage à l’état semi-fondu.

 

 

4. Types de dentelures personnalisables :
Selon les besoins, les ailettes dentelées du dissipateur thermique peuvent être simple face, double face ou partiellement dentelées pour répondre à divers besoins de dissipation thermique.

 

Considérations relatives à la conception et à la mise en œuvre d'un dissipateur thermique Skiving

1. Conception de l’épaisseur et de l’espacement des dents
Lors de la conception de l'épaisseur et de l'espacement des dents, il est essentiel de prendre en compte des facteurs globaux tels que la surface d'échange thermique, la vitesse du flux d'air et l'efficacité de l'échange thermique, plutôt que de rechercher uniquement la densité et la hauteur des dents. J'ai rencontré des cas où le produit d'un client avait non seulement un petit espacement des dents mais aussi des dents très hautes. Même avec un ventilateur puissant, le flux d’air interne était considérablement entravé. Non seulement cela ne parvient pas à améliorer l’efficacité de la dissipation thermique, mais cela conduit également à une accumulation de chaleur, ce qui rend sa dissipation difficile. De plus, des dents fines peuvent réduire la section transversale des ailettes, affectant ainsi l’efficacité du transfert de chaleur.

 

2. Évitez de mythifier le dissipateur thermique Skiving
Il est crucial de ne pas mythifier les conceptions de dissipateurs thermiques dentelés. Considérez les scénarios d'application et explorez l'utilisation combinée de diverses méthodes de refroidissement. Lors de la conception de solutions de refroidissement, il est essentiel d'avoir une approche ouverte d'esprit et d'adopter des méthodes de refroidissement simples, rentables et fiables. Les méthodes de refroidissement ne doivent pas être limitées à un seul type ; au lieu de cela, une combinaison de méthodes peut être utilisée pour assurer une dissipation thermique efficace tout en réduisant la difficulté de fabrication et le coût global du produit final. Les exemples incluent l'utilisation de caloducs et de dissipateurs de chaleur, de refroidisseurs thermoélectriques (TEC) et la combinaison du refroidissement liquide et du refroidissement par air.