Vật liệu chủ đạo dành choỐng B cho bộ tản nhiệt gấplà tấm hàn bằng hợp kim nhôm (chủ yếu là composite ba lớp 4343/3003/4343), với một lượng nhỏ nhôm nguyên chất, hợp kim nhôm hoặc thép không gỉ được sử dụng. Đặc tính vật liệu của nó được thiết kế xoay quanh năm yêu cầu cốt lõi là tạo hình, hàn đồng, tản nhiệt, chịu áp lực, chống ăn mòn và nhẹ.
1, Vật liệu và cấp độ chính thống
Chất nền lõi: Hợp kim nhôm 3003 (dòng Al Mn), có độ bền, khả năng định dạng và độ dẫn nhiệt cân bằng, là vật liệu chính của ống B.
Lớp hàn: Hợp kim nhôm 4343 (hệ Al Si), có nhiệt độ nóng chảy thấp (khoảng 577oC), tan chảy và lấp đầy các khoảng trống trong quá trình hàn, đạt được sự kết nối chắc chắn giữa thân ống, đai tản nhiệt và tấm chính.
Cấu trúc hỗn hợp: Tấm composite ba lớp 4343/3003/4343, với 4343 lớp hàn ở bên trong và bên ngoài, và lớp kết cấu 3003 ở giữa, cân bằng các đặc tính hàn và cường độ kết cấu.
Độ dày: thường được sử dụng 0,20-0,30 mm, các mẫu siêu mỏng có thể đạt tới 0,18 mm, cân bằng giữa trọng lượng nhẹ và khả năng chịu áp lực.
2, Đặc tính cốt lõi của vật liệu
1. Khả năng xử lý khuôn (tương thích với công nghệ gấp)
Độ dẻo cao: Hợp kim nhôm 3003 có độ giãn dài ≥ 20% và có thể được tạo thành cấu trúc khoang kép loại B thông qua nhiều lần cán, không có vết nứt và độ bật lại tối thiểu.
Có thể kiểm soát được quá trình đông cứng khi gia công nguội: độ bền được cải thiện sau khi tạo hình cuộn mà không cần xử lý nhiệt tiếp theo, đơn giản hóa quy trình.
Độ chính xác kích thước cao: Độ dày của tấm composite đồng đều và dung sai kích thước của phần ống B sau khi tạo hình nhỏ, đảm bảo tính nhất quán khi lắp ráp.
2. Khả năng thích ứng hàn (đặc điểm quy trình chính)
Lớp hàn có điểm nóng chảy thấp: Lớp hàn 4343 nóng chảy ở nhiệt độ 577-590oC và tạo thành cửa sổ nhiệt độ hàn với chất nền 3003 (điểm nóng chảy 643oC) để tránh nóng chảy và biến dạng thân ống.
Hiệu suất làm đầy mao dẫn tốt: Vật liệu hàn 4343 nóng chảy lấp đầy đường gấp ống B, vây ống và các khoảng trống của tấm chính ống thông qua hoạt động mao dẫn, tạo thành mối nối hàn liên tục và dày đặc.
Khuyết tật chống hàn: Lớp composite có độ bền liên kết mạnh và không có sự phân tách hoặc bong tróc trong quá trình hàn; Khả năng chảy của vật liệu hàn ở mức vừa phải, giảm rò rỉ chất hàn và hàn ảo.
3. Hiệu suất trao đổi nhiệt (lõi tản nhiệt)
Độ dẫn nhiệt cao: Hợp kim nhôm 3003 có độ dẫn nhiệt khoảng 190 W/(m · K), gần bằng nhôm nguyên chất, có khả năng truyền nhiệt nhanh và khả năng chịu nhiệt thấp.
Thành mỏng và hiệu quả: Với độ dày thành chỉ 0,2-0,3mm, đường dẫn nhiệt ngắn và hiệu suất truyền nhiệt cao hơn 15-20% so với ống ép đùn truyền thống.
Cấu trúc khoang kép: Kiểu gấp B tạo thành hai kênh dòng chảy độc lập, tăng diện tích truyền nhiệt và cải thiện độ đồng đều tản nhiệt.
4. Cơ học và hiệu suất nén
Độ bền cao: Hợp kim nhôm 3003 có độ bền kéo ≥ 140 MPa và cường độ năng suất ≥ 70 MPa, đáp ứng yêu cầu áp suất bên trong của bộ tản nhiệt (0,2-0,5 MPa).
Khả năng chịu áp lực nổ cao: Các mối nối gấp ống B được hàn đồng để tạo thành các thanh cốt thép kết cấu, áp suất nổ cao hơn 20-30% so với ống hàn có cùng độ dày thành.
Chống mỏi do rung: Hợp kim nhôm có độ dẻo dai tốt, thích hợp với các điều kiện rung lắc như ô tô, máy móc xây dựng. Nó có thể được sử dụng trong một thời gian dài mà không bị nứt.
5. Khả năng chống ăn mòn và độ bền
Khả năng chống ăn mòn của chất nền: 3003 chứa Mn, tạo thành màng oxit dày đặc, chống ăn mòn trong khí quyển và chất làm mát.
Composite chống ăn mòn: Một số sản phẩm cao cấp sử dụng công nghệ composite nhiều lớp MULTICLAD ®, tích hợp lớp chống ăn mòn, thử nghiệm phun muối SWAAT có thể đạt được 100 ngày không rò rỉ và tuổi thọ sử dụng tăng hơn 30%.
Không có lớp phủ bổ sung: Cấu trúc composite có đặc tính chống ăn mòn và không cần mạ điện, giảm chi phí và cải thiện hiệu suất nhiệt.
6. Nhẹ và hiệu quả kinh tế
Giảm trọng lượng đáng kể: Nhẹ hơn 60-70% so với ống thép truyền thống và nhẹ hơn 15-20% so với ống nhôm ép đùn, giúp giảm trọng lượng toàn bộ xe/thiết bị.
Tối ưu hóa chi phí: Việc tạo hình cuộn ván composite thay thế cho việc ép đùn và hàn, với mức sử dụng vật liệu cao, ít quy trình hơn và tổng chi phí giảm từ 5-20%.
Có thể tái chế: Hợp kim nhôm có thể tái chế 100% và đáp ứng các yêu cầu về môi trường.
3, So sánh các vật liệu khác (ứng dụng hạn chế)
Nhôm nguyên chất (1050/1060): có khả năng dẫn nhiệt tốt hơn và khả năng định hình tuyệt vời, nhưng độ bền thấp, chỉ dùng cho tản nhiệt áp suất thấp, kích thước nhỏ.
Thép không gỉ (304/316): chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, chịu áp lực cực cao nhưng dẫn nhiệt kém, trọng lượng nặng, giá thành cao, chỉ dùng trong điều kiện làm việc đặc biệt (như nhiệt độ cao, ăn mòn mạnh).
Hợp kim đồng: Nó có tính dẫn nhiệt tốt nhất, nhưng nặng, đắt tiền và dễ bị oxy hóa, về cơ bản đã được thay thế bằng hợp kim nhôm.
4, Những cân nhắc chính khi lựa chọn vật liệu
Áp suất làm việc: Đối với áp suất trung bình và cao (> 0,3 MPa), tấm composite 3003 + 4343 được ưu tiên để đảm bảo cường độ hàn và khả năng chịu áp lực.
Hiệu quả tản nhiệt: Ưu tiên hợp kim nhôm 3003 thành mỏng, cân bằng độ dẫn nhiệt và trọng lượng nhẹ.
Môi trường ăn mòn: Chọn vật liệu chống ăn mòn composite nhiều lớp cho môi trường làm mát/phun muối để kéo dài tuổi thọ.
Chi phí và kích thước lô: Chọn bảng tổng hợp 4343/3003/4343 tiêu chuẩn cho số lượng lớn và các tình huống chung, với hiệu quả chi phí cao nhất.
