Vloeibare koude platen: soorten, toepassingen en CNC-bewerkingsgids

Naarmate elektronische componenten kleiner en krachtiger worden, is het beheersen van de warmte die ze genereren een kritieke technische uitdaging geworden.Traditionele luchtkoeling is vaak niet geschikt voor hoge energie-dichtheidIn deze gids worden de verschillende soorten koelplaten bestudeerd, zoals de koelplaat met vloeistof, de koelplaat met vloeistof en de koelplaat met vloeistof.hun diverse industriële toepassingen, en waarom CNC-bewerking de belangrijkste productiemethode blijft voor hoogwaardige thermische oplossingen.

Begrip van vloeibare koude platen

Een vloeibare koude plaat is een warmtewisselaar die verantwoordelijk is voor het overbrengen van warmte van een hoogtemperatuuroppervlak, zoals een CPU, IGBT of batterijcel, naar een vloeibare koelmiddel.meestal water of een mengsel van glycol en water, stroomt door interne kanalen in de plaat, absorbeert de warmte en brengt deze naar een radiator of koeler waar deze wordt afgevoerd in de omgeving.

De efficiëntie van een koude plaat wordt bepaald door de thermische weerstand, de drukdaling van de vloeistof en het oppervlak dat beschikbaar is voor warmteoverdracht.Omdat vloeistoffen een aanzienlijk hogere thermische geleidbaarheid en warmtecapaciteit hebben dan lucht, kunnen vloeibare koude platen warmtevloeiingsniveaus beheersen die onmogelijk zouden zijn voor zelfs de grootste met ventilatorgekoelde hittezuigers.

Veel voorkomende soorten vloeibare koelplaten

Het kiezen van het juiste ontwerp van de koelplaat hangt af van de specifieke koelvereisten, het budget en de ruimtebeperkingen van de toepassing.

Koelplaten met buis in plaat

Dit is het meest kosteneffectieve en eenvoudige ontwerp: het bestaat uit een metalen basis, meestal van aluminium, met een voorgebuigde koper- of roestvrijstalen buis die in een groef wordt geperst.De buis draagt het koelmiddelOm de thermische prestaties te verbeteren, wordt vaak een thermische epoxy gebruikt om eventuele gaten tussen de buis en de plaat te vullen.Deze zijn ideaal voor toepassingen met matige warmtebelastingen waarbij de kosten een primaire factor zijn.

Diepgeboren koude platen

Deze koude platen zijn robuust en lekkagebestendig omdat ze zijn gemaakt van één enkel stuk materiaal.De gaten zijn met elkaar verbonden om een stroompad te creëren.Hoewel ze zeer duurzaam zijn, is de interne geometrie beperkt tot rechte lijnen, die mogelijk niet efficiënt zijn voor zeer gelokaliseerde "hot spots".

Volledig gemachineerde koelplaten

Voor hoogwaardige toepassingen worden interne kanalen rechtstreeks in een basisplaat bewerkte CNC, die vervolgens wordt bedekt met een deksel.PinnenHet deksel wordt doorgaans verbonden met behulp van wrijvingswelding (FSW), vacuümlegering,met een vermogen van meer dan 10 W.

Micro-kanaalkoelplaten

In de wereld van high-performance computing en lasertechnologie worden micro-kanaalplaten gebruikt om extreme warmte dichtheden te verwerken.Terwijl ze de hoogste thermische prestaties bieden, veroorzaken ze ook een hoge drukdaling en vereisen zeer schoon koelmiddel om verstopting te voorkomen.

Belangrijkste toepassingen in verschillende industrieën

De verschuiving naar elektrificatie en hogesnelheidsgegevensverwerking heeft de vraag naar vloeibare koelplaten in verschillende belangrijke sectoren uitgebreid.

Datacenters en high-performance computing (HPC)

Aangezien AI en machine learning-werklasten het GPU- en CPU-vermogen tot nieuwe hoogten brengen, is luchtkoeling niet langer levensvatbaar voor veel serverracks.Vloeibare koelplaten zijn rechtstreeks op de verwerkers geïntegreerd, waardoor datacenters bij hogere dichtheid kunnen werken met lagere energiekosten voor koeling.

Elektrische voertuigen (EV's) en batterijopslag

Bij elektrische voertuigen wordt de levensduur van de batterij en de laadsnelheid sterk beïnvloed door de temperatuur.Koelplaten worden gebruikt om optimale temperaturen binnen batterijpakketten te behouden tijdens snel opladen en rijden met hoge snelheidBovendien zijn de vermogenselektronica (omvormers en omvormers) in elektrische voertuigen afhankelijk van koelplaten om de warmte te beheersen die wordt gegenereerd tijdens de omzetting van vermogen.

Vernieuwbare energie

Windturbines en zonne-omvormers maken gebruik van grootschalige energie-modules zoals IGBT's (Isolated Gate Bipolar Transistors).Vloeibare koelplaten zorgen ervoor dat deze systemen betrouwbaar werken in harde buitenomgevingen.

Medische en laserapparatuur

Hoogvermogende medische beeldvormende apparaten zoals MRI-machines en chirurgische lasers vereisen een nauwkeurige temperatuurregeling.Elke schommeling van de temperatuur kan van invloed zijn op de nauwkeurigheid van de apparatuur of de stabiliteit van de laserstraalVloeibare koelplaten zorgen voor de stabiele, trillingsvrije koeling die voor deze gevoelige instrumenten vereist is.

De CNC-bewerkingsgids voor koude platen

CNC-bewerking (Computer Numerical Control) is de meest veelzijdige en precieze methode voor de vervaardiging van vloeibare koude platen.Het stelt ingenieurs in staat om van een CAD-ontwerp naar een functionele prototype of productie-onderdeel te gaan met ongelooflijke nauwkeurigheid.

Materiaalkeuze

Aluminium (in het bijzonder 6061 of 6063) is het meest voorkomende materiaal voor koude platen vanwege zijn uitstekende thermische geleidbaarheid, lichtgewicht en gemak van bewerking.Koper wordt gebruikt wanneer nog hogere thermische prestaties vereist zijnIn sommige corrosieve omgevingen kan roestvrij staal worden gebruikt voor de interne vloeistofpaden.

Het optimaliseren van interne geometrieën

Het belangrijkste voordeel van CNC-bewerking is het vermogen om "vin" -structuren of "pin-fin" -arrays in de kanalen te creëren.Deze structuren vergroten de interne oppervlakte en verbreken de laminaire stroom van de vloeistofDit resulteert in een veel betere warmteabsorptie in vergelijking met een gladde, ronde buis.

Nauwkeurigheid en tolerantie

De oppervlakte die in contact komt met het elektronische onderdeel moet uitzonderlijk vlak zijn (vaak binnen 0,02 mm tot 0,05 mm).05 mm) om de dikte van het thermisch interface materiaal (TIM) te minimaliserenCNC-freesmachines kunnen deze strakke toleranties consequent bereiken.

Technologieën voor het samenvoegen en afdichten

Zodra de interne kanalen bewerkt zijn, moet de plaat worden verzegeld.

1. Friction Stir Welding (FSW): Een proces waarbij een vaste stof wordt samengevoegd om een hoge sterkte, lekkagebestendige band te creëren zonder het materiaal te smelten.Het is de voorkeursmethode voor hoog betrouwbare aluminium koudplaten.

2. Vacuümbrazen: dit omvat het plaatsen van een vulmiddel tussen de plaat en het deksel en het verwarmen ervan in een vacuümoven.esthetische afwerking.

3. O-ring afdichting: Voor prototypes of toepassingen met lage druk kan een deksel met behulp van een elastomeer O-ring op de basis worden geboeid om lekken te voorkomen.Hierdoor kan de plaat worden geopend voor inspectie of reiniging.

Afwerking van het oppervlak

Na bewerking en samenvoeging worden koude platen vaak oppervlaktebehandeld.Anodisering (voor aluminium) of nikkelplating (voor koper) zorgt voor corrosiebestendigheid en verbetert de duurzaamheid van de montageoppervlakkenVoor datacentertoepassingen kan het contactgebied als kaal metaal worden gelaten of gepolijst tot een spiegelafwerking om het thermische contact te maximaliseren.

Conclusies

Vloeibare koelplaten zijn de nieuwste technologie in thermisch beheer, of u nu de volgende generatie batterijen voor elektrische voertuigen of een AI-server met een hoge dichtheid ontwerpt.het begrijpen van de nuances van het ontwerp van koude platen en de voordelen van CNC-bewerking is essentieelDoor gebruik te maken van de precisie van CNC-bewerking kunnen ingenieurs zeer geoptimaliseerde, betrouwbare en efficiënte koeloplossingen creëren die zijn afgestemd op de meest veeleisende omgevingen.

Als de energie-dichtheid blijft stijgen, zal de integratie van vloeibare koeling van een gespecialiseerde behoefte naar een standaard noodzaak gaan.CNC-bewerkte koelplaten zorgen ervoor dat uw elektronica koel blijft, beter presteren en langer meegaan.