Dva največja povzročitelja stroškov pri proizvodnji plošč za hlajenje s tekočino sta zahteve glede toplotne prevodnosti in letno povpraševanje, ki ju toplotni inženirji in proizvodni inženirji običajno malo ali nič ne nadzorujejo. Vendar pa lahko zmanjšate stroške, če razumete, kako hrapavost, ravnost, trdota, površinska morfologija, značilnosti namestitve in specifikacije povezave s tekočino vplivajo na stroške tekočih hladnih plošč.
Večina vodnih hladilnih plošč je narejenih iz aluminija, nekatere nove tehnologije pa uporabljajo baker. Čeprav ima baker boljšo toplotno prevodnost, se pogosteje uporablja aluminij, ker je običajno cenejši, lažji in lažji za uporabo.Predelava bakra je zelo zahtevna in draga.
Dve trenutno najbolj priljubljeni tehnologiji aluminijaste hladne plošče sta vdelana tubu in vakuumsko spajkanje.
Vgrajena cevna hladilna plošča je običajno bakrena ali nerjavna cev, stisnjena v utor aluminijastega profila. Imajo odlične stroškovne prednosti in zagotavljajo odlične hladilne rešitve za naprave s srednjo in nizko gostoto moči.
Hladna plošča za vakuumsko trdo spajkanje se nanaša na kovinsko ploščo, izdelano z obdelavo dveh kosov z notranjimi kanali in strukturami plavuti, nato pa ju previdno zaprejo v vakuumsko komoro za segrevanje. Dodatna kovina z nižjim tališčem se stopi v spoj hladne plošče s kapilarnim delovanjem pod ustreznimi procesnimi pogoji, obe plošči z notranjimi kanali in rebrastimi strukturami pa sta povezani v notranji pretočni kanal.
Po zgornjih dejavnikih sta največja stroškovna dejavnika za aluminijaste hladne plošče čas obdelave in dodatni koraki obdelave. Proizvajalci hladnih plošč imajo običajno stroške, povezane s časom obdelave, vključno s stroški amortizacije za stroje, napajalnike, potrošni material in vzdrževanje. Zato, dlje ko je hladilna plošča nameščena v proizvodni opremi, višji so stroški. Vsak dodatni korak obdelave bo še naprej povečeval stroške.
(1) Ekstrudirani deli in tlačni ulitki
Da bi zmanjšali čas obdelave in znižali stroške, je najbolje uporabiti ekstruzijo in ulivanje, kolikor je le mogoče. Ekstrudiranje se ustvari s potiskanjem kovine skozi kalup, da se ustvari predmet s fiksnim prečnim prerezom. Kalup, ki se uporablja za novo iztiskanje, je razmeroma poceni, velikost iztiskanja pa je omejena na približno 9 palcev (2286 centimetrov) v širino. Debelina ekstrudirane stene mora biti relativno dosledna, vsak kanal ali element pa mora biti raven. Proizvajalci lahko tudi združijo ekstruzijo in strojno obdelavo, da zmanjšajo stroške.
Določene funkcije se lahko iztisnejo, nato pa se lahko obdelajo bolj zapletene funkcije. To bo pomagalo zmanjšati stroške iztiskanja, pod pogojem, da pri načrtovanju lista upoštevate značilnosti iztiskanja.
Druga možnost je kombinacija litja in strojne obdelave za izdelavo hladnih plošč. Na primer, če ulitek ni dovolj gladek, je potrebna druga operacija, da se doseže zahtevana specifikacija ravnosti za hladno ploščo.
Običajno je najmanjša nabavna količina za ekstruzijo ali ulivanje zelo visoka, zato ju morate pravilno uporabiti, da upravičite uporabo teh postopkov. Tako ekstrudiranje kot litje lahko znatno prihranita stroške.
(2) Hrapavost površine
Površinska hrapavost (gladkost) lahko znatno poveča stroške, vendar ima malo vpliva na učinkovitost. V nasprotju s stališči nekaterih ljudi ima hrapavost razmeroma majhen vpliv na toplotno učinkovitost hladnih plošč.
V večini aplikacij je površinski stik med tekočo hladno ploščo in komponento manjši od 10 % ali zračna reža presega 90 %. Bolj gladka površina bo le nekoliko zmanjšala odstotek zračne reže. Končna obdelava površine tipične strojno obdelane hladne plošče je 32-64 μ in (81-163 μ cm), kar zadostuje za večino aplikacij. Z uporabo standardnega obdelovalnega centra lahko zmanjšate hrapavost na 16 μ in (41 μ cm), vendar to zahteva bolj robustno vpenjalo, da se zmanjša kakršno koli morebitno tresenje ter počasno hitrost in podajalna glava obdelovalne glave. Zmanjšanje hitrosti in pomika pomeni, da obdelava čas centra je daljši, s tem pa se povečajo stroški.
Večina aplikacij uporablja toplotne vmesne materiale (TIM) med komponentami ali vezji in tekočo hladilno ploščo, da zmanjša vrzeli. TIM mora biti čim tanjši, saj njegova sorazmerno visoka toplotna odpornost močno prikrije vsako izboljšanje prevodnosti z bolj gladko površino. Povečanje vpenjalne sile sestavnih delov ali plošč na hladnih ploščah lahko prav tako pomaga izravnati večjo hrapavost, vendar lahko poveča obremenitev na ploščah ali komponentah. Ko se hladna plošča in komponente ali vezje segrejejo, lahko vpenjalna napetost poveča tudi učinek neusklajenosti koeficienta toplotnega raztezanja.
(3) Gladkost površine
V primerjavi s površinsko hrapavostjo ima gladkost površine večji vpliv na toplotno učinkovitost hladnih plošč, saj se kontaktna površina močno zmanjša, če hladna plošča ni gladka. Standardna specifikacija ravnosti je {{0}}.001 palec na palec (0.003 centimetrov na centimeter). Zato znotraj območja enega palca od merilne točke najnižja točka hladne plošče ne bo 0,001 palca (0,003 centimetra) nižja od najvišje točke. Če se zahteva, da je ravnost boljša od 0,001 palca na palec (0,003 centimetra na centimeter), je ena stroškovno učinkovita metoda določitev lokalne ravnosti namesto tesne ravnosti celotne plošče.
(4) Trdota
Lite, ekstrudirane ali vakuumsko spajkane hladne plošče so po obdelavi zelo mehke, običajno le s trdoto T{{0}}. Hladne plošče je treba utrditi, ker je mehak aluminij težko obdelovati in rokovati. Za povečanje trdote s T0 na T4 je potrebna toplotna obdelava na hladni plošči. Postopek toplotne obdelave vključuje segrevanje hladne plošče na 1000 stopinj F (538 stopinj C), kar omogoča, da ostane pri tej temperaturi približno 1 uro na palec debeline hladne plošče, nato pa jo izpostavimo toplotnemu šoku s hitrim ohlajanjem. Eden od načinov hlajenja hladne plošče je, da jo neposredno spustite iz peči in postavite v vodno kopel. Za prenos hladne plošče iz T4 v T6 je treba na hladni plošči izvesti umetno staranje. To dosežete tako, da hladno ploščo postavite na 300 stopinj F-400 stopinj F (149 stopinj C-204 stopinj C) za 8-16 ur. T6 zagotavlja zelo trde hladne plošče z visoko natezno trdnostjo, kar je tipična zahteva za vojaške in vesoljske aplikacije. Vendar pa je za večino aplikacij že T4 dovolj težaven in določitev T6 bo samo povečala nepotrebne stroške.
(5) Namestitvene funkcije/luknje
Drug dejavnik, ki povečuje stroške pri proizvodnji hladnih plošč, je povečanje števila lukenj. Luknja lahko poveča stroške hladne plošče za do 3 $. Eden od glavnih razlogov za povečane stroške vrtanja je nezmožnost vrtanja lukenj na poti tekočine. Zato je treba pri cevastih hladnih ploščah cevi upogniti, da se prilagodijo luknjam, vsak upogib pa bo povečal stroške. Za vakuumsko spajkanje hladnih plošč je treba ustvariti otok na poti tekočine, kar pomeni tudi izvedbo obdelave z električnim praznjenjem (EDM) na notranjih rebrih. To bo znatno podaljšalo čas obdelave in s tem povečalo stroške.
Stroge tolerance glede položaja in razmika lukenj lahko prav tako povečajo stroške. Razumna specifikacija tolerance je ± {{0}}.005 palcev (± 0,013 centimetra). Tako kot ravnost bo določitev lokalnih toleranc v največji možni meri zmanjšala stroške. Pri velikih hladnih ploščah z luknjami, ki so relativno daleč druga od druge, postane tolerance težje vzdrževati. Eden od razlogov je, da se toleranca obdelovalnega stroja povečuje s povečanjem razdalje gibanja glave. Drugi razlog je, da je lahko v obdelovalni delavnici temperaturni gradient do 18 stopinj F (10 stopinj C), kar lahko povzroči, da se hladna plošča razširi ali skrči do 0,005 palca (± 0,013 centimetra). Za skoznje luknje je najlažje določiti strožje tolerance, ker je njihova izdelava opravljena z enim orodjem, medtem ko je pri navojnih luknjah manj verjetno, da bodo imele tolerance, ker njihova izdelava vključuje dve orodji. Spiralno olje je najtežje prenašati, ker postopek zahteva navojno luknjo, samo spiralno olje pa ima tolerance. Vse tolerance se seštejejo, da je proizvodnja težja in dražja. Izogibanje majhnim navojnim luknjam lahko prav tako pomaga zmanjšati stroške. Velikosti lukenj 4-40 ali manjše postanejo težko navojne navoje, saj se lahko navojni navoj med vrtanjem zlomi. Da bi to težavo čim bolj zmanjšali, mora biti hitrost delovanja stroja veliko nižja. Eden od načinov za izpolnjevanje strogih tolerančnih zahtev za hladne plošče je povečanje velikosti montažnih lukenj na komponentah ali tiskanih vezjih.
(6) Priključek za tekočino
Pri priključkih za tekočine imajo običajno najboljši učinek ženske O-obroče z ravnim navojem. Poleg varilnega sistema zagotavlja tudi najboljše tesnjenje z najnižjimi stroški. Cevovodne povezave (kot so spoji NPT) ne morejo zagotoviti zahtevane natančnosti za komponente, kot so hladne plošče. Pri vakuumsko spajkanih hladnih ploščah se je treba izogibati uporabi priključkov z zunanjim navojem, kot so nastavki z bodicami ali kroglicami, saj so za povezavo priključkov potrebni drugi postopki (kot je varjenje). Poleg tega je treba med transportom zaščititi dodatke zunaj hladne plošče, kar lahko poveča stroške pakiranja. Hitre prekinitve povezave je treba uporabljati le, kadar je to potrebno, saj lahko njihova cena na par doseže do 75 $0. Hladilne plošče ali elektronske naprave, ki zahtevajo pogosto menjavo, je treba hitro odklopiti. Za hladilne plošče, ki so že napolnjene s hladilno tekočino, so prav tako potrebne. Za tekoče povezave je treba upoštevati še en dejavnik, toleranco vrat. Običajno ima vhodni cevovod določeno stopnjo prožnosti. Razumna toleranca je med ± 0.030 palci (0,076 centimetra) in ± 0,060 palca (0,152 centimetra).
Priljubljena oznake: dejavniki, ki vplivajo na stroške tekoče hladne plošče, Kitajska, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, po meri, brezplačen vzorec, izdelano na Kitajskem
