خواص حرارتی آلومینیوم اکسترود شده چیست؟

1. پارامترهای اصلی حرارتی آلومینیوم اکسترود شده

پس از اینکه آلومینیوم اکسترود شده در دمای بالا اکسترود شد، یک ریزساختار فلزی متراکم و یکنواخت را تشکیل می دهد و پایداری حرارتی آن بسیار بهتر از آلومینیوم ریخته گری است. هر یک از پارامترهای ترموفیزیکی کلیدی آن دارای مقادیر استاندارد صنعتی واضحی است که مبنای قابل اعتمادی برای طراحی ساختار صنعتی و کاربرد سناریو فراهم می‌کند.

一، هدایت حرارتی کارآمد و مزایای اتلاف حرارت هسته. هدایت حرارتی شاخص اصلی برای اندازه گیری راندمان انتقال حرارت مواد است. محدوده هدایت حرارتی آلیاژهای آلومینیوم اکسترود شده جریان اصلی 150 تا 220 W/(m·K) است که بسیار بالاتر از فولاد کربنی (حدود 50 W/(m·K)) و بیشتر مواد پلاستیکی است و راندمان انتقال حرارت 3-5 برابر فولاد است. در میان آلیاژهای رایج، آلومینیوم اکسترود شده 6063-T5/T6، که برای سناریوهای اتلاف گرما بهینه شده است، دارای رسانایی حرارتی تا 201 W/(m·K) است. آلومینیوم اکسترود شده با گرید ساختاری 6061-T6 دارای هدایت حرارتی 167 W/(m·K) است. آلومینیوم اکسترود شده با استحکام بالا 7075-T6 به دلیل محتوای عنصر آلیاژی بالاتر، رسانایی حرارتی کمی کمتر از 130 تا 150 W/(m·K) دارد که می تواند مقاومت ساختاری و هدایت حرارتی را متعادل کند. رسانایی حرارتی مواد اکسترود شده مبتنی بر آلومینیوم خالص به 235 تا 237 W/(m·K) می رسد که دارای قابلیت هدایت حرارتی و اتلاف حرارت در سطح بالایی است.

2، ظرفیت گرمایی ویژه پایدار است و ذخیره سازی گرما و اتلاف گرما یکنواخت است. میانگین ظرفیت گرمایی ویژه آلومینیوم اکسترود شده در محدوده دمای معمولی 0 درجه تا 100 درجه 942 J/(kg·K) است. ظرفیت گرمای ویژه متوسط ​​به آلومینیوم اکسترود شده اجازه می دهد تا به سرعت گرمای موضعی را جذب کند و به طور یکنواخت آن را در کل سطح مواد پخش کند و به طور موثر از گرمای بیش از حد موضعی تجهیزات جلوگیری کند. در مقایسه با مواد با ظرفیت گرمایی ویژه بالا، گرمای اضافی را جمع نمی کند، می تواند به جذب سریع گرما و اتلاف سریع گرما دست یابد و با شرایط کار تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی که به طور متناوب کار می کنند بسیار سازگار است.

3، محدوده ذوب پایدار است و مقاومت در برابر دمای بالا قابل اعتماد است. محدوده دمای ذوب پایدار آلومینیوم اکسترود شده 645 درجه تا 660 درجه است و نقطه جوش تا 2327 درجه است. در شرایط کار صنعتی معمولی زیر 200 درجه، ساختار حرارتی و عملکرد مواد همیشه ثابت می ماند، بدون مشکلاتی مانند نرم شدن، تغییر شکل یا تضعیف عملکرد، و می تواند نیازهای خدمات طولانی مدت تجهیزات مکانیکی، باتری های انرژی جدید و تجهیزات الکتریکی را برآورده کند.

2. خواص حرارتی هسته آلومینیوم اکسترود شده که آن را از سایر مواد متمایز می کند

علاوه بر پارامترهای پایه ترموفیزیکی، آلومینیوم اکسترود شده دارای دو خاصیت حرارتی منحصر به فرد است که جایگاه بی بدیل خود را در مهندسی مدیریت حرارتی ایجاد می کند.

ضریب انبساط حرارتی قابل کنترل و پیش بینی است. متوسط ​​ضریب انبساط حرارتی خطی پروفیل های آلومینیومی اکسترود شده جریان اصلی در محیط 20 درجه ~ 100 درجه 22.3 ~ 23.9 × 10-6 / درجه است. اگرچه نرخ انبساط حرارتی آن کمی بیشتر از فولاد است، ریزساختار یکنواختی که توسط فرآیند اکستروژن تشکیل شده است باعث می شود انبساط و انقباض حرارتی آن منظم و عملکرد آن پایدار باشد. مهندسان می توانند تحمل مونتاژ را بر اساس پارامترهای دقیق رزرو کنند و به طور موثر از تغییر شکل ساختاری و مشکلات ترک ناشی از انبساط و انقباض حرارتی در طول تغییرات دما جلوگیری کنند و از پایداری عملیاتی تجهیزات دقیق اطمینان حاصل کنند.

مقاومت حرارتی کم و مسیر انتقال حرارت پیوسته و کامل است. فرآیند اکستروژن به طور کامل منافذ، سستی، عیوب و سایر مشکلات داخل مواد آلومینیوم ریخته گری را از بین می برد و یک ساختار یکپارچه متراکم را تشکیل می دهد. این ویژگی به آلومینیوم اکسترود شده اجازه می دهد تا مسیر انتقال حرارت پیوسته و کم مقاومت داشته باشد. در مقایسه با اجزای اتلاف حرارت متصل شده و ریخته گری، می تواند انباشت گرما ناشی از شکاف های ساختاری را از بین ببرد، کارایی کلی اتلاف حرارت را تا حد زیادی بهبود بخشد و از یکنواختی انتقال حرارت کلی پروفیل اطمینان حاصل کند.

علاوه بر این، آلومینیوم اکسترود شده دارای مزایای مدیریت حرارتی سبک وزن عالی است، با چگالی تنها 2700 کیلوگرم بر متر مکعب (2.7 گرم بر سانتی متر مکعب). تحت اثر اتلاف حرارت مشابه، وزن اجزای اتلاف حرارت آلومینیوم اکسترود شده بسیار کمتر از قطعات مس و فولاد است، که می تواند به طور موثر بار کلی تجهیزات را کاهش دهد و به طور گسترده در هوافضا، وسایل نقلیه انرژی جدید، تجهیزات الکترونیکی سبک وزن و سایر زمینه ها استفاده می شود.

3. تفاوت عملکرد حرارتی و انطباق صحنه جریان اصلی آلیاژهای آلومینیوم اکسترود شده

ترکیبات مختلف آلیاژ و فرآیندهای تمپر مستقیماً بر خواص حرارتی آلومینیوم اکسترود شده تأثیر می گذارد. در حال حاضر، صنعت یک سیستم تطبیق صحنه طبقه بندی بالغ را تشکیل داده است:

آلومینیوم اکسترود شده 6063 ماده معیار در زمینه اتلاف گرما است. این آلیاژ دارای محتوای عناصر آلیاژی کم است، بهترین هدایت حرارتی را در بین آلیاژهای آلومینیوم اکسترود شده صنعتی معمولی دارد و شکل پذیری اکستروژن عالی دارد. می توان آن را به ساختارهای پیچیده اتلاف حرارت از نوع پره پردازش کرد و به طور گسترده در پوشش های اتلاف حرارت لامپ های LED، رادیاتورهای لوازم خانگی، ماژول های اتلاف حرارت الکترونیکی کم مصرف و سایر حالات استفاده می شود.

آلومینیوم اکسترود شده 6061 هدایت حرارتی و استحکام ساختاری را ترکیب می کند. هدایت حرارتی آن کمی کمتر از آلیاژ 6063 است، اما استحکام کششی و سفتی ساختاری آن بهتر است. بیشتر برای اجزای اتلاف حرارت ساختاری که نیاز به تحمل بار دارند، مانند پوسته تجهیزات مکانیکی، صفحات پایه خنک کننده تجهیزات کنترل صنعتی، رادیاتورهای تجهیزات الکتریکی با توان متوسط ​​و غیره استفاده می شود.

آلومینیوم اکسترود شده با مقاومت بالا 7075 عملکرد ساختاری را به عنوان مزیت اصلی خود می گیرد. اگرچه هدایت حرارتی آن نسبتاً ضعیف است، اما از استحکام مکانیکی فوق العاده بالایی برخوردار است و برای سناریوهای خاص مانند تجهیزات هوافضا و تجهیزات صنعتی با بار بالا مناسب است. این می تواند به طور همزمان نیازهای باربری ساختاری تجهیزات و الزامات اولیه اتلاف گرما را برآورده کند.

4. ارزش صنعتی و چشم انداز کاربرد خواص حرارتی آلومینیوم اکسترود شده

با توسعه سریع تجهیزات الکترونیکی پرقدرت، صنایع انرژی های جدید و تولید هوشمند، مدیریت حرارتی تجهیزات به یک پیوند کلیدی تبدیل شده است که عملکرد محصول و عمر خدمات را محدود می کند. خواص حرارتی عالی آلومینیوم اکسترود شده به خوبی نقاط درد صنعت ناشی از اتلاف حرارت ضعیف، وزن سنگین و پیری آسان مواد سنتی را برطرف می کند.

در صنایع الکترونیک مصرفی و ال ای دی، پروفیل های آلومینیومی اکسترود شده با ساختار بسیار نازک و چند پره می توانند به سرعت گرمای تولید شده توسط تراشه را از بین ببرند، مشکلاتی مانند تخریب عملکرد تجهیزات و انحراف رنگ منبع نور ناشی از انباشت گرما را از بین ببرند و به طور موثر طول عمر قطعات الکترونیکی را افزایش دهند. در زمینه وسایل نقلیه انرژی جدید، سینی های باتری آلومینیومی اکسترود شده و پروفیل های اتلاف حرارت با آب خنک شده بر رسانایی گرمایی کارآمد و یکنواختی دمای عالی برای دستیابی به کنترل دقیق دمای باتری های قدرت و بهبود ایمنی و عمر چرخه بسته های باتری تکیه دارند.

در زمینه‌های تولید صنعتی و حفظ انرژی ساختمان، عایق‌های آلومینیومی اکسترود شده و پروفیل‌های اتلاف حرارت می‌توانند به طور موثری نوسانات دمای محیط را متعادل کنند، مصرف انرژی عملیات تجهیزات را کاهش دهند و به حفظ انرژی و کاهش مصرف دست یابند. در عین حال، پایداری حرارتی پایدار در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی می تواند با شرایط کاری سخت مانند دمای بالا و رطوبت بالا برای مدت طولانی سازگار شود و هزینه های عملیاتی و نگهداری تجهیزات را به طور قابل توجهی کاهش دهد.

خلاصه

مزایای حرارتی اصلی آلومینیوم اکسترود شده عبارتند از: هدایت حرارتی کارآمد و سازگاری قوی، ذخیره سازی حرارتی یکنواخت و اتلاف گرما، عملکرد پایدار در دمای بالا، و انبساط حرارتی قابل کنترل. همراه با مزایای جامع سبک وزن، شکل پذیری خوب و هزینه پردازش کم، به یک ماده مدیریت حرارتی هسته رایج در بسیاری از صنایع تبدیل شده است. همانطور که به روز رسانی های تولید دقیق صنعتی و الزامات اتلاف حرارت تجهیزات همچنان افزایش می یابد، با بهینه سازی فرآیند اکستروژن و فرمول آلیاژ، پتانسیل عملکرد حرارتی آلومینیوم اکسترود شده بیشتر آزاد می شود و نقش مهم تری در تولید پیشرفته، انرژی های جدید، مهندسی حرارتی صرفه جویی در انرژی و سایر زمینه ها در آینده ایفا خواهد کرد.