钢六柱暖气片在原有的钢四柱暖气片基础上增加了两柱,但是造价和成本却增加得非常多,主要是因为改变了主箱体的钢板厚度,增加了焊接难度和喷塑难度,同时由于钢六柱暖气片重量增加,会加大在生产过程中产生来回的航吊费用。虽然散热量可以按比列上调,但是暖气片价格成本却是几何式增加。
钢六柱暖气片水温的降低可减少传输管网的热损失,环节水流所通过管路,设备的壁面因结构而造成的热损失,并且可延长供暖设备,管路的使用寿命,既节省能源又节约资金投入,另外,低温热水供暖可降低居室因高温所造成的干燥感,如同时配以暖气片用恒温控制阀,则更能够有效控制居室温度,实现居室采暖的个性化调节,增加居室的舒适效果。温控阀的使用更可便于分户热计量促使的推广与实施,提高人们采暖节能的意识。
暖气片并不是越高越好,消费者在选择暖气片的时候,往往会选择高的,误认为越高的越好,这种想法是错误的。在同一款暖气片的情况下,1800mm的散热面积比600mm的散热器面积大,在空间大的房间更为合适,因为物理性质来说,暖气会向上升,高的暖气片会把热量集中在房屋顶部。这样就会把屋内的冷空气下降,而热空气聚集在屋顶,这样是为什楼中间的用户会比楼顶的用户温度更高。
钢制暖气片既有优点,也有缺点,鉴于暖气片存在的缺点,消费者在选购时往往比较盲目无法辨别好坏,因此在选购时尽量选择品牌大、实力强、技术的暖气片品牌,获得好的产品质量和售后服务。
重量、寿命、成本,这些不说了,咱就只谈散热能力,把纯铜和纯铝这两种材料的一些物理特性作了个简单对比:
大家觉得铜的导热能力强,就是因为铜的导热系数比铝的要高不少(此处指纯铜和纯铝),这个也确实是,在中学都学过的。但是一个散热器散热能力的好坏不仅仅只考虑材料的导热系数有关,还和散热面积、散热器的形状、空气流动等状况有关。
再看后两个参数,你光看比热容这个数字,肯定会说,哇,铜的比热容更小啊,它的温度升的更快,不是更容易散热(热力学定律,温度梯度越大,传热越快),似乎是没错,但是……你还要看看它们的密度。
铜的密度是铝的3.3倍,散热器是一个讲尺寸的产品,不能无限做大,那同样体积大小下,到底是铜的热容小还是铝的热容小呢?不妨简单计算下。
假设都是一立方厘米大小的材料,铜的重量为8.9克,让它上升1K,需要3.4KJ的热量,此大小下铝的重量为2.7克,让它上升1K,需要的热量是2.4KJ,也就是说,单位体积下,铝的热容量只有铜的70%,它的散热更快。
所以说,铜的导热系数虽然比铝的高,热量从CPU到环境间的传递阻力小,但是,同体积下它的热容量更大些,温度上升慢,这样温度梯度小,综合传热能力并不见得比铝的好多少。
在热力学中,传热速率方程式为Q=KAΔt,其中Q为传递的热量,K为材料的导热系数,A为传热面积,Δt为温度差,在同样体积下,假设A是一样的,Q主要就由材料导热系数与热量传递介质间的温度差决定了。CPU的散热其实是两个过程,一个是从CPU到散热器,另一个是从散热器到环境(空气)。对于纯铜散热器,热量从CPU到散热器,因为K更大,Δt也大(散热器与CPU间的温度差,因为同体积下铜的升温慢),这个过程中的传热速率是明显好过纯铝散热器的,但是到了第二个阶段,热量从散热器传到空气时,K是一样的(都是空气),Δt则是纯铜散热器更小(这儿是散热器与空气的温度差),在这个过程,纯铜散热器的效率是低于铝质散热器的。之直有个说法,铜吸热快,铝散热快,还是很有道理的。
纯铜散热器也不是没有出现过,、纯铜的Ultra 120E,它重达1.89kg,而普通的Ultra 120E散热器仅仅785g,足足重了1.1kg,但是性能呢?如下:
在这样的高成本、大重量的前提下,纯铜散热器带来的性能收益其实是非常低的,也仅仅比普通的铝散热器低了4度而已,当然如果你追求,也未尝不可,只是代价太大。
总的来说,纯铜散热器不划算,成本太高,加工更难,性价比低,博下眼球尚可,肯定是成不了主流的,而铝质散热器这么多年来一直唱着主角,是正确选择的结果,比如它便宜、密度低,容易加工成形,硬度好,还有一点非常重要,它制成的散热器在散热性能上非常接近于纯铜产品。
铜散热器还有如下问题
2、太重
3、表面容易被氧化。
铝合金因质轻美观、良好的导热性和易加工成复杂的形状,被广泛地用于散热器材上。铝合金散热器材主要有三种类型:扁宽形,梳子形或鱼刺形;圆形或椭圆形外面散热片呈放射状、树枝形。它们的共同特点是:散热片之间距离短,相邻两散热片之间形成一个槽形,其深宽比很大;壁厚差大,一般散热片薄,而其根部的底板厚度大。因此给散热型材的模具设计、制造和生产带来很大的难度。
散热器型材有一部分尺寸较小、形状对称的产品比较容易生产,大部分散热器型材扁宽形,外形尺寸较大,有的不对称,散热片之间的槽形深宽比很大,其生产难度较大。需要从铸锭、模具、挤压工艺几方面配合,才能顺利生产出散热器型材。挤压散热器型材用的合金具有良好的可挤压性和导热性,一般用的有1A30、1035和6063等合金。目前普遍使用较多的是6063合金,因为它除了有良好的可挤压性、导热性外,还有较好的力学性能。
铝合金散热器型材的生产要从铸锭的质量、模具的材质和设计、减少挤压力以及挤压工艺等方面着手。
1、铸锭的质量要求
铸锭的合金成分要严格控制杂质含量,合金熔体的纯洁度。对于6063合金要控制Fe、Mg、Si的含量。Fe的含量应小于0.2%,Mg、Si的含量一般都控制在国家标准的下限,Mg含量0.45%~0.55%,Si含量0.25%~0.35%。铸锭要经过充分的均匀化处理,使铸锭的组织、性能均匀一致。
铸锭的表面要光滑,不允许有偏析瘤或粘有沙泥。铸锭的端面要平整,不能切成台阶状或切斜度太大(切斜度应在3㎜以内)。因为台阶状或切斜度太大,用平面模挤压散热型材时,如果没有设计导流樫,铸锭直接碰到模具,由于铸锭端面不平,出现有的地方先接触模具,产生应力集中,易把模具的齿形挤断,或造成出料的先后不一,容易产生堵模或挤压成型不好的现象。
2、对模具的要求
因为散热器型材的模具都是许多细长的齿,要承受很大的挤压力,每个齿都要有很高的强度和韧性,如果彼此之间的性能有很大的差异,就容易使强度或韧性差的那些齿产生断裂。因此模具钢材的质量可靠,好使用质量可靠的厂家生产的H13钢材,或选用的进口钢材。模具的热处理十分重要,要用真空加热淬火,好采用高压纯氮淬火,可以淬火后模具的各部分性能均匀。淬火后要采取三次回火,使模具的硬度在HRC48~52的前提下,具有足够的韧性。这是防止模具断齿的重要条件。
散热器型材要能顺利挤压成功,关键是模具的设计要合理,制造要。一般尽量避免铸锭直接挤压到模具工作带上。对于扁宽的梳形散热器型材,设计一个中间较小、两边较大的导流模,使金属往两边流,减少模具工作带上的挤压力,而且使其压力分布均匀。由于散热器型材断面的壁厚差大,设计模具工作带时要相应保持它们的差别,即壁厚大的地方工作带要特别加大,可以大到20mm~30mm,而齿尖的位置要突破常规,把工作带减到小。总之要金属在各处流动的均匀性。对于扁宽形散热器,为模具有一定的刚度,模具的厚度要适当增加。厚度增加量约30%~60%。模具的制作也要十分精细,空刀要做到上下、左右、中间保持对称,齿与齿之间的加工误差要小于0.05mm,加工误差大容易产生偏齿,即散热片的厚薄不均匀,甚至会产生断齿的现象。
对于设计比较成熟的断面,用嵌镶合金钢模具也是一个较好的方法,因为合金钢模具有较好的刚性和耐磨性,不易产生变形,有利于散热器型材的成形。
3、减少挤压力
为了防止模具断齿应尽量减少挤压力,而挤压力与铸锭的长、合金变形抗力的大小、铸锭的状态、变形程度的大小等因素有关。因此挤压散热铝型材的铸棒不宜太长,约为正常铸棒长度的(0.6~0.85倍)。特别是在试模和挤压根铸棒时,为确保能顺利生产出合格的产品,好用更短的铸棒,即正常铸棒长度(0.4~0.6)倍的铸棒来试模。
对于形状复杂的散热器型材断面,除了缩短铸棒的长度外,还可考虑用纯铝短铸做次试挤压,试挤成功后再用正常铸锭进行挤压生产。
铸锭均匀化退火不仅可以使组织和性能均匀,而且可以提高挤压性能和降低挤压力,所以要求铸锭均匀化退火。至于变形程度的影响,由于散热器型材的断面积一般都比较大,挤压系数一般在40以内,因此其影响较小。
4、挤压工艺
散热器型材生产的关键是挤压模具的次试模,有条件的话,可以先在电脑上做模拟试验,看模具设计的工作带是否合理,然后在挤压机上试模。次试模十分重要,操作手要让主柱塞前进上压时在低于8MPa的低压力下慢速前进,好有人用电筒光线照看模具出口处,等挤压模具的每一个散热片都均匀挤压出模孔后,才能逐渐加压加速进行挤压。试模成功后继续挤压时,应注意控制好挤压速度,做到平稳操作。生产散热器型材时应注意模具的加热温度,要使模具温度与铸锭温度相近。若温差太大,由于上压时挤压速度慢,会使金属温度下降,易产生堵模或流速不均匀的现象。
散热器型材挤压工艺参数见表1。
表1 散热器型材挤压工艺参数
铸锭温度/℃
模具温度/℃
挤压速度min-1
400~470
400~460
15~50
500~520
480~500
10~30
5、结束语
散热器型材的挤压技术除与上面因素有关外,还与挤压机的能力和水平、后部设备的自动化程度、工人的操作技巧等有关,不同的散热型材断面应根据其特点采取相应的措施,不能一概而论。