Hai yếu tố chi phí lớn nhất trong sản xuất tấm làm mát bằng chất lỏng là yêu cầu về độ dẫn nhiệt và nhu cầu hàng năm, thường ít hoặc không được kiểm soát bởi các kỹ sư nhiệt và kỹ sư sản xuất. Tuy nhiên, bạn có thể giảm chi phí bằng cách hiểu độ nhám, độ phẳng, độ cứng, hình thái bề mặt, đặc điểm lắp đặt và thông số kỹ thuật kết nối chất lỏng ảnh hưởng đến giá thành của tấm lạnh lỏng.
Hầu hết các tấm lạnh nước đều được làm bằng nhôm, nhưng một số công nghệ mới sử dụng đồng. Mặc dù đồng có tính dẫn nhiệt tốt hơn nhưng nhôm được sử dụng thường xuyên hơn vì nó thường rẻ hơn, nhẹ hơn và dễ sử dụng hơn.Việc xử lý đồng rất khó khăn và tốn kém.
Hai công nghệ tấm nhôm nguội phổ biến nhất hiện nay là hàn ống nhúng và hàn chân không.
Tấm lạnh ống nhúng thường là ống đồng hoặc thép không gỉ được ép vào rãnh định hình bằng nhôm. Chúng có lợi thế tuyệt vời về chi phí và cung cấp các giải pháp làm mát tuyệt vời cho các thiết bị có mật độ năng lượng trung bình và thấp.
Tấm lạnh hàn chân không dùng để chỉ một tấm kim loại được chế tạo bằng cách xử lý hai mảnh có các kênh bên trong và cấu trúc vây, sau đó niêm phong cẩn thận chúng trong buồng chân không để sưởi ấm. Kim loại phụ có điểm nóng chảy thấp hơn được nung chảy vào khớp của tấm lạnh thông qua hoạt động mao dẫn trong các điều kiện xử lý tương ứng, và hai tấm có các kênh bên trong và cấu trúc vây được kết nối để tạo thành kênh dòng chảy bên trong.
Sau các yếu tố trên, yếu tố chi phí lớn nhất cho tấm nhôm nguội là thời gian xử lý và các bước xử lý bổ sung. Các nhà sản xuất tấm nguội thường có chi phí liên quan đến thời gian xử lý, bao gồm chi phí khấu hao máy móc, nguồn điện, vật tư tiêu hao và bảo trì. Vì vậy, tấm lạnh được đặt trong thiết bị sản xuất càng lâu thì giá thành càng cao. Mỗi bước xử lý bổ sung sẽ tiếp tục làm tăng chi phí.
(1) Các bộ phận ép đùn và đúc khuôn
Để giảm thiểu thời gian xử lý và giảm chi phí, tốt nhất nên sử dụng phương pháp ép đùn và đúc càng nhiều càng tốt. Quá trình ép đùn được tạo ra bằng cách đẩy kim loại qua khuôn để tạo ra vật thể có tiết diện cố định. Khuôn được sử dụng để ép đùn mới tương đối rẻ tiền và kích thước ép đùn được giới hạn ở chiều rộng khoảng 9 inch (22,86 cm). Độ dày của thành đùn cần phải tương đối nhất quán và bất kỳ kênh hoặc tính năng nào cũng cần phải thẳng. Các nhà sản xuất cũng có thể kết hợp ép đùn và gia công để giảm chi phí.
Một số tính năng nhất định có thể được ép đùn và sau đó các tính năng phức tạp hơn có thể được xử lý. Điều này sẽ giúp giảm chi phí ép đùn, miễn là bạn xem xét các đặc tính ép đùn khi thiết kế tấm.
Một phương án khác là kết hợp đúc và gia công để chế tạo tấm nguội. Ví dụ, nếu vật đúc không đủ mịn thì cần phải thực hiện thao tác thứ hai để đạt được thông số độ phẳng cần thiết cho tấm nguội.
Thông thường, số lượng mua tối thiểu để ép đùn hoặc đúc là rất cao, vì vậy bạn cần áp dụng chúng một cách chính xác để chứng minh việc sử dụng các quy trình này. Cả ép đùn và đúc đều có thể tiết kiệm một khoản chi phí đáng kể.
(2) Độ nhám bề mặt
Độ nhám bề mặt (độ mịn) có thể làm tăng chi phí đáng kể nhưng ít ảnh hưởng đến hiệu suất. Trái ngược với quan điểm của một số người, độ nhám có tác động tương đối nhỏ đến hiệu suất nhiệt của tấm lạnh.
Trong hầu hết các ứng dụng, bề mặt tiếp xúc giữa tấm lạnh lỏng và bộ phận nhỏ hơn 10% hoặc khe hở không khí vượt quá 90%. Bề mặt nhẵn hơn sẽ chỉ làm giảm một chút tỷ lệ khe hở không khí. Bề mặt hoàn thiện của tấm nguội được gia công thông thường là 32-64 μ in (81-163 μ cm), đủ cho hầu hết các ứng dụng. Sử dụng trung tâm gia công tiêu chuẩn có thể giảm độ nhám xuống 16 μ in (41 μ cm), nhưng điều này đòi hỏi một bộ gá chắc chắn hơn để giảm bất kỳ tiếng kêu nào có thể xảy ra cũng như tốc độ đầu gia công và tốc độ tiến dao chậm. Giảm tốc độ và tốc độ tiến dao có nghĩa là quá trình gia công thời gian trung tâm dài hơn, do đó làm tăng chi phí.
Hầu hết các ứng dụng đều sử dụng vật liệu giao diện nhiệt (TIM) giữa các bộ phận hoặc bảng mạch và tấm làm mát bằng chất lỏng để giúp giảm thiểu khoảng trống. TIM phải càng mỏng càng tốt, vì khả năng chịu nhiệt tương đối cao của nó che giấu rất nhiều sự cải thiện độ dẫn điện bằng bề mặt mịn hơn. Việc tăng lực kẹp của các bộ phận hoặc tấm trên tấm nguội cũng có thể giúp bù lại độ nhám cao hơn, nhưng có thể làm tăng ứng suất lên các tấm hoặc bộ phận. Khi tấm lạnh và các bộ phận hoặc bảng mạch nóng lên, ứng suất kẹp cũng có thể làm tăng tác động của hệ số giãn nở nhiệt không khớp.
(3) Độ mịn bề mặt
So với độ nhám bề mặt, độ nhẵn bề mặt có tác động lớn hơn đến hiệu suất nhiệt của tấm lạnh, vì nếu tấm lạnh không nhẵn thì diện tích tiếp xúc sẽ giảm đi rất nhiều. Thông số độ phẳng tiêu chuẩn là {{0}}.001 inch mỗi inch (0.003 cm mỗi cm). Do đó, trong phạm vi một inch tính từ điểm đo, điểm thấp nhất của tấm lạnh sẽ không thấp hơn điểm cao nhất 0,001 inch (0,003 cm). Nếu độ phẳng được yêu cầu phải tốt hơn 0,001 inch/inch (0,003 cm/cm), một phương pháp tiết kiệm chi phí là chỉ định độ phẳng cục bộ thay vì độ phẳng chặt của toàn bộ bảng.
(4) Độ cứng
Các tấm lạnh đúc, ép đùn hoặc hàn chân không rất mềm sau khi xử lý, thường chỉ có độ cứng T{0}}. Tấm nguội phải được làm cứng vì nhôm mềm khó gia công và xử lý. Để tăng độ cứng từ T0 lên T4 cần thực hiện xử lý nhiệt trên tấm nguội. Quá trình xử lý nhiệt bao gồm làm nóng tấm lạnh đến 1000 độ F (538 độ C), cho phép nó duy trì ở nhiệt độ đó trong khoảng 1 giờ trên mỗi inch độ dày tấm lạnh, sau đó khiến nó bị sốc nhiệt bằng cách làm nguội nhanh. Một phương pháp làm mát tấm lạnh là thả trực tiếp ra khỏi lò và đặt vào nồi cách thủy. Để đưa tấm lạnh từ T4 lên T6, phải thực hiện lão hóa nhân tạo trên tấm lạnh. Điều này đạt được bằng cách đặt tấm lạnh ở nhiệt độ 300 độ F-400 độ F (149 độ C-204 độ C) trong 8-16 giờ. T6 cung cấp các tấm nguội rất cứng với độ bền kéo cao, đây là yêu cầu điển hình cho các ứng dụng quân sự và hàng không vũ trụ. Tuy nhiên, đối với hầu hết các ứng dụng, T4 đã đủ khó khăn và việc chỉ định T6 sẽ chỉ làm tăng thêm những chi phí không cần thiết.
(5) Tính năng/lỗ lắp đặt
Một yếu tố làm tăng chi phí khác trong sản xuất tấm nguội là sự gia tăng các lỗ. Một lỗ có thể làm tăng chi phí của tấm lạnh lên tới 3 USD. Một trong những lý do chính khiến chi phí khoan tăng lên là do không thể khoan lỗ trên đường dẫn chất lỏng. Vì vậy, đối với tấm lạnh dạng ống cần phải uốn ống cho vừa với các lỗ, mỗi lần uốn sẽ làm tăng chi phí. Đối với các tấm lạnh hàn chân không, một hòn đảo phải được tạo ra trong đường dẫn chất lỏng, điều này cũng có nghĩa là thực hiện gia công phóng điện (EDM) trên các cánh tản nhiệt bên trong. Điều này sẽ làm tăng thời gian xử lý lên đáng kể, từ đó làm tăng chi phí.
Dung sai nghiêm ngặt về vị trí và khoảng cách các lỗ cũng có thể làm tăng chi phí. Thông số dung sai hợp lý là ± {{0}}.005 inch (± 0,013 cm). Giống như độ phẳng, việc xác định dung sai cục bộ càng nhiều càng tốt sẽ giảm chi phí. Đối với các tấm lạnh lớn có các lỗ cách xa nhau, dung sai trở nên khó duy trì hơn. Một trong những lý do là dung sai của máy công cụ tăng lên khi khoảng cách di chuyển của đầu được mở rộng. Một nguyên nhân khác là có thể có gradient nhiệt trong xưởng gia công lên tới 18 độ F (10 độ C), có thể khiến tấm nguội giãn nở hoặc co lại tới 0,005 inch (± 0,013 cm). Các lỗ thông thường dễ xác định dung sai chặt chẽ hơn vì việc tạo ra chúng được thực hiện thông qua một thao tác dụng cụ duy nhất, trong khi các lỗ có ren ít có khả năng có dung sai hơn vì việc tạo ra chúng liên quan đến hai công cụ. Dầu xoắn ốc là loại dầu khó dung sai nhất vì quá trình này đòi hỏi phải có lỗ khai thác và bản thân dầu xoắn ốc cũng có dung sai. Tất cả các dung sai cộng lại khiến việc sản xuất trở nên khó khăn và tốn kém hơn. Tránh các lỗ ren nhỏ cũng có thể giúp giảm chi phí. Kích thước lỗ 4-40 hoặc nhỏ hơn trở nên khó tiện vì vòi có thể bị gãy trong quá trình khoan. Để hạn chế tối đa vấn đề này thì tốc độ chạy của máy phải chậm hơn rất nhiều. Một phương pháp để giải quyết các yêu cầu nghiêm ngặt về dung sai đối với bảng mạch lạnh là tăng kích thước lỗ lắp trên linh kiện hoặc bảng mạch.
(6) Kết nối lỏng
Đối với các kết nối chất lỏng, cổng cái vòng chữ O có ren thẳng thường có tác dụng tốt nhất. Ngoài hệ thống hàn, nó còn cung cấp độ kín tốt nhất với chi phí thấp nhất. Các kết nối đường ống (như khớp nối NPT) không thể cung cấp độ chính xác cần thiết cho các bộ phận như tấm nguội. Trên các tấm lạnh hàn chân không, nên tránh sử dụng các phụ kiện có ren bên ngoài, chẳng hạn như ngạnh hoặc phụ kiện hạt, vì nó đòi hỏi các thao tác khác (chẳng hạn như hàn) để kết nối các phụ kiện. Ngoài ra, các phụ kiện ngoài tấm lạnh cần được bảo vệ trong quá trình vận chuyển, điều này có thể làm tăng chi phí đóng gói. Chỉ nên sử dụng ngắt kết nối nhanh khi cần thiết vì chi phí cho mỗi cặp có thể lên tới $750. Các bảng lạnh hoặc các thiết bị điện tử cần thay thế thường xuyên cần phải nhanh chóng ngắt kết nối. Đối với các tấm lạnh đã chứa đầy chất làm mát, chúng cũng cần thiết. Đối với kết nối lỏng, một yếu tố khác cần xem xét là dung sai cổng. Thông thường, đường dẫn đến có mức độ linh hoạt nhất định. Dung sai hợp lý là từ ± 0.030 inch (0,076 cm) đến ± 0,060 inch (0,152 cm).
Chú phổ biến: các yếu tố ảnh hưởng đến giá thành của tấm lạnh lỏng, Trung Quốc, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, tùy chỉnh, mẫu miễn phí, sản xuất tại Trung Quốc
