תכנון וייצור פרופילי קירור
פרופילי קירור מהווים חלק חשוב ביותר במערכות קירור במוצרים רבים ומגוונים. מאמר זה בא להסביר מהם
פרופילי קירור, תפקידם במערכות קירור, יתרונות של פרופילי קירור מאלומיניום ותהליך תכנון וייצור של פרופילי קירור.
מהם פרופילי קירור ומה תפקידם במערכות קירור
פרופילי קירור, ידועים בשם הלועזי כ-Heatsink Profiles, הם רכיבים המשמשים לפיזור חום במערכות קירור. תכונת פיזור החום הגבוהה של פרופילי קירור מאפשרים את קירור רכיבים אלקטרוניים שונים.
תפקידם העיקרי של פרופילי קירור היא הסעת החום הנפלט מרכיבים הצמודים אליהם, הרחק מהם. החום נבלע על ידי פרופילי הקירור והם מפזרים אותו לסביבה בצורה יעילה ובכך הם מונעים מהרכיבים שהם מקררים מלהתחמם יתר על המידה. פעולה זו מאפשרת לאותם רכיבים לשמור על תפקודם התקין והאופטימלי לאורך זמן.
פרופילי אלומיניום בנויים מצלעות שיוצרות שטח רב החשוף לאוויר עבור פיזור חום אפקטיבי. המבנה של צלעות בפרופילי אלומיניום גם מאפשר חלופת אוויר מהירה יותר כך שאפקט פיזור החום הוא מואץ. לעיתים, במקרים בהם פרופילי קירור נדרשים לפזר חום רב מאוד, יתווסף אליהם מאוורר שיאיץ עוד את חילוף האוויר לקירור מקסימלי. קיימים סוגים רבים, גדלים וצורות של פרופילי קירור בהתאם לצורך. גם החיבור לרכיבים נעשה בדרכים שונות בהתאם לנדרש.
ללא פרופילי קירור מכשירים רבים לא היו יכולים להתקיים או מסוגלים לתפקד לאורך זמן, ולכן הם מהווים חלק חיוני. דוגמה המוכרת לרבים היא של פרופיל קירור של מעבד מחשב. ללא פרופיל קירור, המעבד היה מתחמם יתר על המידה ואף נשרף.
יתרונות פרופילי קירור מאלומיניום
פרופילי קירור מאלומיניום הם פופולריים ביותר בתעשייה מסיבות טובות רבות:
- הסעה טרמית: לאלומיניום יכולת הסעה טרמית גבוהה מה שמאפשר פיזור חום אפקטיבי.
- משקל: אלומיניום הוא חומר בעל משקל סגולי נמוך, הוא קל מאוד ביחס לאפשרויות אחרות כמו נחושת או פליז. כך הוא קל לשינוע, ייצור והתקנה, וגם אינו מוסיף משקל רב לרכיב אליו הוא מוצמד או למערכת בה הוא מותקן.
- עלות: אלומיניום מספק יחס עלות/תועלת מן הגבוהים ביחס לאלטרנטיבות אחרות ולכן מסייע להפחתת עלויות של מוצרים.
- אל-חלד: אלומיניום אינו מחליד כך ובכך מאריך את ימיו של המוצר בו הוא מותקן ומוסיף לו עמידות ללא דופי
- ורסטיליות: אלומיניום הוא חומר שיחסית קל להפוך לפרופיל קירור וניתן ליצור ממנו צורות וגדלים רבים להתאמה לדרישות מערכות שונות.
- בידוד: בניגוד לנחושת, אלומיניום אינו מעביר זרמים חשמליים, כך שהם מבודדים חשמלית דבר שתורם רבות לעמידות מערכות חשמליות.
תהליך תכנון וייצור פרופילי קירור
תהליך תכנון וייצור פרופילי קירור כולל מספר שלבים:
- תהליך תכנון פרופיל קירור מתחיל בחישוב צרכי פיזור החום הנדרשים. תכנון זה כולל היבטים רבים כגון עוצמת חום, חום פעולה רצוי, אוורור במערכת, מקום פנוי במערכת ועוד. כיום התכנון מבוצע בתוכנות CAD לתכנון הצורה, גודל, מספר הצלעות ועוד. מטרת התכנון היא להגיע לפיזור חום אופטימלי יחד עם זרימת אוויר אפקטיבית ככל הניתן.
- בחירת חומר: סוג האלומיניום נבחר בהתאם לדרישות פיזור חום ועוד.
- ייצור באקסטרוזיה: הדרך הנפוצה לייצור פרופיל קירור היא באמצעות טכניקת האקסטרוזיה. התהליך מערב העברת בול אלומיניום מחומם בלחץ רב דרך תבנית בצורת הפרופיל שתוכנן, וכך מהצד השני יוצא הפרופיל.
- חיתוך וגימור: אחרי תהליך האקסטרוזיה והקירור, נוצר פרופיל ארוך שנחתך ליחידות פרופיל קירור לפי האורך הנדרש. אחרי החיתוך, מבצעים תהליך גימור הכולל הסרת פינות חדות וליטוש. לעיתים פרופיל קירור יעבור גם תהליך נוסף כמו אנודיזציה למניעת קורוזיה והגנה על הפרופיל. ישנם ציפויים נוספים שניתן ליישם עבור צרכים אסתטיים ועוד הגנה.
- בדיקת איכות: תהליך בדיקת האיכות לא מתקיים רק בסוף הייצור, אלא הוא מתבצע לאורך כל שרשרת הייצור, החל מבדיקת חומרי הגלם, דרך שלבי הייצור השונים ועד בדיקת המוצר המוגמר. בדיקת איכות לפרופיל קירור גם כוללת בדיקת יכולות טרמיות של המוצר המוגמר ותפקודו.