Cánh tản nhiệt dập: Thiết kế cánh zipper và cánh gấp

Cánh tản nhiệt dập: Thiết kế cánh zipper và cánh gấp

Trả lời ngắn: Cánh tản nhiệt dập được sản xuất theo hai cách. Cánh zipper được đột từ dải phẳng với các tab khóa liên động, sau đó gấp thành chồng cánh dày đặc và liên kết với đế — cho bước cánh 1,0–1,5 mm với mật độ bề mặt cao. Cánh gấp (serpentine) được tạo từ một dải liên tục gấp qua lại, thường bước 1,5–3,0 mm, không cần bước liên kết. Cả hai đều dùng dải nhôm hoặc đồng dày 0,2–0,8 mm, dung sai khoảng ±0,05 mm trên chiều cao cánh và ±0,1 mm trên bước cánh. BQUQ dập cả hai dạng này bằng khuôn dập liên hoàn tại Dongguan và báo giá trong 12 giờ làm việc.

Tại sao dùng cánh dập thay vì tản nhiệt đùn hoặc đúc?

Tản nhiệt đùn là lựa chọn mặc định cho đối lưu tự nhiên chi phí thấp, nhưng chúng có giới hạn. Khuôn đùn thực tế có thể tạo tỷ lệ độ dày trên chiều cao cánh khoảng 1:8 đến 1:13 tùy hợp kim và mức độ liều lĩnh của nhà đùn. Vượt qua giới hạn đó, cánh bị rách hoặc khuôn mòn nhanh. Điều này giới hạn bạn ở cánh dày khoảng 1,5–2,0 mm trên chiều cao 15–20 mm, phù hợp cho module LED 30 W nhưng vô vọng cho tầng inverter 150 W.

Cánh dập phá vỡ giới hạn tỷ lệ đó. Vì cánh được tạo từ dải mỏng thay vì ép qua khuôn, bạn có thể làm cánh dày 0,3 mm với chiều cao 20 mm — tỷ lệ khoảng 1:66. Đó là một đẳng cấp khác về diện tích bề mặt trên một đơn vị thể tích.

Đánh đổi là bước liên kết hoặc lắp ráp. Chồng cánh dập không phải khối liền; cánh phải được nối với đế hoặc ống nhiệt. Mối nối này là nơi phát sinh hầu hết các hư hỏng thực tế, nên cần được chú trọng thiết kế như chính hình học cánh.

Để so sánh sâu hơn khi nào đúc thắng và khi nào dập thắng, xem dập kim loại so với đúc.

Tản nhiệt cánh zipper là gì?

Tản nhiệt cánh zipper bắt đầu từ một dải phẳng được dập. Khuôn đột đường viền cánh, cùng một bộ tab khóa liên động dọc theo một hoặc cả hai mép — những "răng" tạo nên tên gọi của thiết kế. Dải sau đó được gấp theo kiểu zipper để mỗi cánh đứng thẳng và tab của nó khớp với cánh bên cạnh.

Kết quả là một khối cánh tự đứng vững. Cánh giữ song song và cách đều mà không cần miếng đệm riêng, vì tab xác định bước cánh bằng cơ học. Đó là ưu điểm chính: độ chính xác bước cánh đến từ khuôn, không phải từ tay nghề lắp ráp.

Quy tắc hình học cánh zipper

• Bước cánh: 1,0–1,5 mm có thể đạt được nhưng đòi hỏi cắt sạch và dải phẳng tốt. 1,5–2,5 mm là dải sản xuất thoải mái.
• Độ dày cánh: nhôm 0,2–0,5 mm, đồng 0,15–0,4 mm. Cánh mỏng hơn tăng diện tích bề mặt nhưng giảm độ cứng và làm đường gấp dễ nứt.
• Khớp tab: tab nên chồng lên nhau ít nhất 0,3 mm. Dưới mức đó, chồng cánh có thể bung ra khi xử lý.
• Bán kính gấp: giữ bán kính trong bằng hoặc lớn hơn 0,5× độ dày dải. Bán kính nhỏ hơn gây nứt vỏ cam trên 6061 và đồng bị biến cứng.
• Chiều cao cánh: điển hình 8–35 mm. Vượt 35 mm, đầu cánh không được đỡ trở nên nhạy cảm với rung động.

Nơi cánh zipper chiếm ưu thế

Cánh zipper là lựa chọn đúng khi bạn cần diện tích bề mặt tối đa trong một diện tích cố định và có quy trình liên kết đáng tin cậy — epoxy, hàn reflow, hoặc đế swage. Chúng phổ biến trong đầu radio từ xa viễn thông, mảng LED công suất cao, và làm mát DIMM máy chủ nơi bước cánh là đòn bẩy nhiệt chính.

Tản nhiệt cánh gấp là gì?

Tản nhiệt cánh gấp (còn gọi là serpentine hoặc accordion) được tạo từ một dải liên tục gấp qua lại thành chồng xếp nếp. Không có cánh riêng và không có khớp tab — dải chính là cánh, và các nếp gấp xác định bước cánh.

Đây là thiết kế nên chọn khi bạn muốn loại bỏ bước liên kết giữa các cánh. Chồng cánh là một khối, nên không có nguy cơ cánh bong khỏi cánh bên cạnh. Bạn vẫn cần gắn chồng cánh vào đế hoặc ống nhiệt, nhưng đã loại bỏ một chế độ hư hỏng.

Quy tắc hình học cánh gấp

• Bước cánh: 1,5–3,0 mm. Cánh gấp hiếm khi xuống dưới 1,5 mm vì bán kính gấp chiếm ngân sách bước cánh.
• Độ dày cánh: 0,15–0,4 mm. Dải mỏng hơn gấp sạch hơn nhưng bị bẹp dưới nén.
• Bán kính gấp: 0,4–0,8× độ dày dải. Đây là biến số quan trọng nhất — quá nhỏ thì nếp gấp nứt, quá lớn thì lãng phí bước cánh.
• Chiều cao cánh: 6–40 mm. Cánh gấp chịu được chồng cao hơn cánh zipper vì dải liên tục tăng độ cứng.
• Giao diện đế: thường là chân phẳng ở nếp gấp dưới, được hàn hoặc liên kết nhiệt với tấm đế.

Chọn vật liệu cho cánh dập

Nhôm 1050, 1100 và 6061 là những vật liệu chủ lực. 1050 và 1100 có độ dẫn nhiệt tốt nhất và dễ gấp nhất, nhưng mềm và dễ móp khi xử lý. 6061 cứng hơn và gia công tốt hơn ở giao diện đế, đổi lại độ dẫn nhiệt thấp hơn khoảng 15–20%.

Đồng (C11000, C10200) tăng gấp đôi độ dẫn nhiệt nhưng chi phí vật liệu gấp ba lần và biến cứng mạnh ở đường gấp. Nếu bạn chỉ định đồng, hãy dự kiến ủ giữa các công đoạn tạo hình hoặc chấp nhận bán kính gấp lớn hơn.

Để biết về độ cứng dải và quyết định chiều rộng cuộn ảnh hưởng đến độ phẳng của cánh, xem chọn vật liệu cuộn dập.

Thiết kế khuôn và dụng cụ cho dập cánh

Dập cánh là công việc khuôn dập liên hoàn. Khuôn cánh zipper điển hình chạy 6–12 trạm: dẫn hướng, cắt rãnh, đột hình dạng cánh, tạo tab, dập chìm đường gấp, cắt đứt, và thường có gấp trong khuôn hoặc đồ gá gấp riêng ở hạ nguồn.

Ba điểm dụng cụ quyết định chi tiết có hoạt động không:

1. Chất lượng cắt trên mép cánh. Ba via trên cánh dày 0,3 mm là một phần đáng kể của độ dày cánh. Nó làm nhiễu luồng khí và tệ hơn, tạo điểm tập trung ứng suất tại nếp gấp. Giữ khe hở khuôn 5–8% độ dày dải cho nhôm.

2. Dập chìm đường gấp. Rãnh chìm nông dọc theo đường gấp định vị chỗ uốn và ngăn uốn lệch. Không có nó, cánh gấp lệch bước 0,2–0,4 mm trên chồng 100 mm.

3. Kiểm soát độ phẳng dải. Mọi độ cong của cuộn truyền trực tiếp vào độ nghiêng của cánh. Chỉ định độ cong dưới 1 mm mỗi mét và kiểm tra cuộn đầu vào, không chỉ chi tiết hoàn thiện.

Bảo trì khuôn quan trọng hơn ở đây so với giá đỡ đơn giản. Mép cánh dài, mỏng và không khoan nhượng. Một chày mòn có thể chấp nhận được trên giá đỡ 2 mm sẽ tạo mép cánh rách ở 0,3 mm. Lên kế hoạch khoảng bảo trì phòng ngừa dựa trên số hành trình, và theo dõi chiều cao ba via như chỉ báo sớm. Cấu trúc chi phí dụng cụ cho loại khuôn này được đề cập trong phân tích chi phí dụng cụ dập.

Danh sách kiểm tra DFM cho cánh tản nhiệt dập

Chạy danh sách này trước khi phát hành bản vẽ.

• Độ dày cánh ≥ 0,15 mm; ưu tiên ≥ 0,2 mm để dễ xử lý.
• Bước cánh ≥ 1,0 mm cho zipper, ≥ 1,5 mm cho gấp.
• Bán kính gấp ≥ 0,4× độ dày dải (zipper ≥ 0,5×).
• Tỷ lệ chiều cao trên độ dày cánh dưới 60:1 để ổn định sản xuất.
• Chồng tab ≥ 0,3 mm trên cánh zipper.
• Chiều cao ba via được chỉ định, thường ≤ 0,05 mm trên mép cánh.
• Độ phẳng giao diện đế được nêu riêng — điển hình 0,05–0,1 mm.
• Phương pháp liên kết được nêu tên (epoxy, hàn, swage) với mục tiêu điện trở nhiệt đã định.
• Độ cứng cuộn và độ cong được chỉ định, không để cho nhà cung cấp tự quyết.
• Kế hoạch kiểm tra mẫu đầu tiên bao gồm bước cánh, chiều cao và ba via.

BQUQ dập hình dạng cánh, giá đỡ và phần cứng gắn cho các cụm này trên bốn dây chuyền sản xuất trong một nhà máy tại Dongguan, với gia công CNC đạt ±0,005 mm khi tấm đế hoặc giao diện ống nhiệt cần dung sai chặt hơn khả năng của dập. Hình dạng cánh theo yêu cầu được báo giá trong 12 giờ làm việc với MOQ linh hoạt, nên nguyên mẫu nhiệt 500 chiếc không cần cam kết sản lượng lớn.

Câu hỏi thường gặp

H: Sự khác biệt giữa cánh zipper và tản nhiệt cánh gấp là gì?

Đ: Tản nhiệt cánh zipper được xây dựng từ dải phẳng dập với các tab khóa liên động; dải được gấp để tab khớp và xác định bước cánh bằng cơ học. Tản nhiệt cánh gấp là một dải liên tục xếp nếp qua lại, nên không có khớp giữa các cánh. Cánh zipper đạt bước cánh dày hơn; cánh gấp bền hơn.

H: Cánh tản nhiệt dập thực tế đạt được bước cánh nào?

Đ: Cánh zipper đạt bước 1,0–1,5 mm trong sản xuất, với 1,5–2,5 mm là dải thoải mái. Cánh gấp thường chạy 1,5–3,0 mm vì bán kính gấp chiếm ngân sách bước cánh. Dưới 1,0 mm có thể trong phòng thí nghiệm nhưng thường thất bại về kiểm soát ba via và tắc luồng khí trong cụm thực tế.

H: Nên chọn nhôm hay đồng cho cánh dập?

Đ: Nhôm 1050 hoặc 1100 là mặc định — khoảng 220–230 W/m·K, chi phí thấp và khả năng gấp tuyệt vời. Đồng tăng gần gấp đôi độ dẫn nhiệt lên khoảng 390 W/m·K nhưng chi phí cao hơn đáng kể và biến cứng ở nếp gấp, buộc bán kính lớn hơn hoặc ủ giữa các công đoạn. Chỉ chọn đồng khi ngân sách nhiệt thực sự yêu cầu.

H: Cánh dập được gắn vào đế tản nhiệt như thế nào?

Đ: Ba phương pháp chiếm ưu thế: liên kết epoxy, hàn reflow, và swage vào đế có rãnh. Epoxy rẻ nhất nhưng tăng điện trở giao diện và có giới hạn nhiệt độ. Hàn cho điện trở nhiệt thấp nhất nhưng cần lớp mạ tương thích. Swage bền về cơ học và không cần keo, nhưng cần đế gia công hoặc đúc có rãnh khớp.

H: Nên chỉ định dung sai nào trên chồng cánh dập?

Đ: Chỉ định chiều cao cánh khoảng ±0,05 mm, bước cánh ±0,1 mm, và chiều cao ba via bằng hoặc dưới 0,05 mm trên mép cánh. Độ phẳng giao diện đế thường được nêu riêng ở 0,05–0,1 mm. Chặt hơn mức này có thể đạt được nhưng làm tăng mạnh tần suất bảo trì khuôn và chi phí kiểm tra.

Tài nguyên liên quan

• Về BQUQ và cơ sở sản xuất tại Dongguan: /about/
• Năng lực dập kim loại theo yêu cầu và hình dạng cánh: /custom-metal-stamping/
• Giá đỡ dập và phần cứng gắn cho cụm nhiệt: /stamping-brackets-mounts/
• Xu hướng ngành quản lý nhiệt và làm mát điện tử: /industry-dynamics/
• Bài viết kỹ thuật về thiết kế dập và DFM: /bquq-blog/
• Câu hỏi thường gặp về dụng cụ, MOQ và thời gian giao hàng: /faq/
• Nghiên cứu điển hình từ dự án dập chính xác: /case/
• Liên hệ đội kỹ thuật để báo giá trong 12 giờ: /contact/

Bài viết bởi Đội Kỹ thuật BQUQ. BQUQ (Dongguan) vận hành gia công CNC (±0,005 mm), dập kim loại, lò xo theo yêu cầu và sản xuất tản nhiệt trong một nhà máy ISO9001. Nguồn trực tiếp từ Dongguan, Trung Quốc — báo giá trong 12 giờ: sc@bquq.com | WhatsApp +86 13713157787 | www.bquq.com