Como fabricar blocos de água?

O mundo da computação de alto desempenho evoluiu muito para além do simples arrefecimento por ar.entusiastas e profissionais se voltam para o resfriamento líquido para manter a estabilidade e a longevidadeNo centro de cada circuito de arrefecimento de líquidos está o bloco de água, um trocador de calor de engenharia de precisão concebido para transferir energia térmica de uma matriz de silício para um fluido líquido.A fabricação destes componentes requer uma mistura sofisticada de ciência dos materiaisEste guia explora o complexo processo de criação de blocos de água personalizados, desde a concepção inicial até o produto acabado.

Compreender os Fundamentos da Transferência de Calor

Antes de cortar o primeiro pedaço de metal, um designer precisa entender como funciona um bloco de água.O objetivo principal é maximizar a área da superfície em contato com o líquido de resfriamento, minimizando a restrição do fluxoIsto é conseguido através de uma "placa fria", que é a base do bloco de água que fica diretamente na CPU ou GPU.

Os blocos de água modernos utilizam matrizes de micro-finas – pequenos canais frequentemente com menos de 0,2 mm de largura – para aumentar a área de superfície.que acelera o fluido e cria turbulênciaEsta turbulência é essencial porque quebra a "camada limítrofe laminar", uma fina película de líquido estático que funciona como um isolante.Ao garantir que a água se misture constantemente quando atinge as barbatanas, o calor pode ser removido muito mais eficientemente.

Seleção de materiais: cobre versus alumínio

A escolha do material é talvez a decisão mais crítica no processo de fabricação. Para soluções personalizadas de ponta, o cobre de alta condutividade livre de oxigênio (OFHC) é o padrão da indústria.O cobre possui uma condutividade térmica de aproximadamente 401 W/mK, tornando-o um dos condutores de calor mais eficazes disponíveis a um preço razoável.

Embora o alumínio seja mais leve e mais barato, ele raramente é usado em circuitos personalizados de ponta devido à sua menor condutividade térmica (cerca de 205 W/mK) e, mais importante, ao risco de corrosão galvânica.Quando o cobre e o alumínio estão presentes no mesmo circuito líquido, ocorre uma reação eletroquímica que eventualmente corrói o metal, levando a vazamentos e falhas de componentes.A maioria dos fabricantes de alta qualidade adere a cobre para a placa de frio e qualquer latão, acetalo (POM) ou acrílico (PMMA) para a caixa superior.

A fase de concepção e prototipagem

A fabricação começa no domínio digital. Os engenheiros usam software de Design Ajudado por Computador (CAD) para modelar o bloco.Simulações computacionais de dinâmica de fluidos (CFD) são executadas para prever como a água se moverá através dos canaisEstas simulações ajudam a identificar "zonas mortas" onde a água pode estagnar e superaquecer, permitindo ao designer refinar a densidade da barbatana e o caminho de fluxo antes do início da produção física.

Uma vez que o projeto é finalizado, um protótipo é geralmente criado.Uma vez que cada placa-mãe e GPU PCB tem um layout único, a fabricação "customizada" envolve muitas vezes a adaptação do suporte de montagem e da placa de base para eliminar estes obstáculos físicos.

Machining CNC de precisão

A fabricação da placa de cobre a frio é quase exclusivamente feita usando fresagem CNC (Computador de Controle Numérico).

1. De frente e quadrado:Uma laje de cobre em bruto é montada no leito CNC e revestida para garantir uma superfície perfeitamente plana.

2. Corte de canal:Um fuso de alta velocidade utiliza moinhos de ponta especializados - alguns tão pequenos como 0,1 mm - para esculpir os micro-canais no cobre.O calor gerado pode fazer com que o cobre "gume" o pedaço, por isso é necessária lubrificação e arrefecimento constantes.

3. O O-Ring Groove:Um canal preciso é cortado ao redor do perímetro do bloco. Este sulco contém um anel de borracha O (geralmente EPDM ou Viton) que impede que o líquido escape entre a base e a parte superior.

4. Terminando a Base:O lado da placa fria que toca a CPU deve ser o mais plano possível.assegurar o máximo de contacto com o dissipador de calor integrado do processador (IHS).

Criar a melhor habitação

Enquanto a parte inferior do bloco é sobre desempenho, a parte superior é muitas vezes sobre estética e roteamento.

• Acrílico (PMMA):Transparente, permitindo aos utilizadores ver o líquido de arrefecimento e qualquer iluminação RGB integrada.

• Acetais (POM):É um plástico industrial conhecido por sua resistência e resistência térmica. É opaco (geralmente preto ou branco) e é favorecido por usuários que preferem um visual "stealth" ou querem durabilidade máxima.

• Outros, de aço inoxidável:Alguns blocos ultra-premium usam uma parte superior metálica, o que adiciona peso significativo e uma sensação premium, embora seja mais caro de ser trabalhado.

A parte superior é mecanizada com portas roscadas G1/4 ", que são o padrão da indústria para acessórios de refrigeração a líquido.

Tratamento de superfície: galvanização

Para evitar que o cobre se oxide (o que o transforma em um marrom ou verde maçante ao longo do tempo), a maioria dos fabricantes aplica um tratamento de superfície.

As placas de cobre são submergidas num banho químico onde uma fina camada de níquel é depositada na superfície por meio de uma corrente elétrica.Isto não só protege o cobre da corrosão e manchas, mas também proporciona um brilho eleganteAlguns fabricantes de boutiques também oferecem placas de ouro ou ródio para construções de luxo extremo.

Montagem e controlo de qualidade

A fase final da fabricação é a montagem. O anel O é colocado em sua ranhura, a placa de jato (geralmente uma fina peça de aço inoxidável) é posicionada sobre as barbatanas,e a casa superior é parafusado para a base.

O controlo de qualidade é a parte mais estressante do processo.O bloco é selado e preenchido com ar ou água a uma pressão significativamente maior do que o que irá experimentar em um circuito PCSe o bloco conseguir manter essa pressão durante um determinado período de tempo sem uma queda, é considerado "à prova de vazamento".

Por fim, os blocos são limpos de quaisquer óleos de usinagem ou impressões digitais, selados a vácuo para evitar a oxidação durante o transporte e embalados com hardware de montagem e pasta térmica.

O futuro da fabricação de blocos de água

Como esperamos, o processo de fabricação está começando a incorporar a impressão 3D de metal (sinterização a laser de metal direto).A impressão 3D permite geometrias internas, tais como canais internos curvos ou alturas de barbatanas variáveis, que são impossíveis de criar com uma fábrica CNC tradicional de 3 ou mesmo 5 eixos.Isto pode conduzir a soluções de arrefecimento ainda mais eficientes, à medida que as densidades de chips continuam a aumentar.

A fabricação de um bloco de água é uma união de processos industriais pesados e arte delicada.É a peça central da máquina deles., representando o auge da tecnologia de refrigeração e expressão pessoal.Podemos realmente apreciar a engenharia necessária para manter o nosso mundo digital moderno a funcionar fresco.