Was ist ein Kühlkörper und wie wird er hergestellt?
Was ist ein Kühlkörper?
Kühlkörper sind Geräte, die Wärme von einer Wärmequelle an ein umgebendes flüssiges Medium, beispielsweise einen Automotor oder eine Computer-CPU, in Luft oder Flüssigkeit übertragen. Sie sollen Überhitzung verhindern und die ordnungsgemäße Funktion des Geräts gewährleisten. Ohne Kühlkörper stößt der durch das Gerät fließende Strom auf Widerstand und erzeugt Wärme, wodurch die Temperatur schnell ansteigt. Dauerhaft hohe Temperaturen können das Gerät beschädigen, extrem hohe Temperaturen können dauerhafte Schäden verursachen. Trotz seiner geringen Größe ist der Kühlkörper ein äußerst wichtiges Bauteil, dessen Herstellungsverfahren variieren.
Die grundlegenden Funktionsprinzipien eines Kühlkörpers sind Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung.
Wärmeleitung: Die Wärme wird direkt von einer Hochtemperatur-Wärmequelle (z. B. einer CPU) auf die Kühlkörperbasis übertragen, die in engem Kontakt mit ihr steht.
Konvektion: Die Kühlrippen vergrößern die mit der Luft in Kontakt stehende Oberfläche erheblich. Die Luft strömt über diese Rippen und leitet die Wärme durch natürliche Konvektion oder erzwungene Lüfterbewegung ab.
Strahlung: Alle Objekte strahlen Wärme in Form elektromagnetischer Wellen ab, und auch Kühlkörper geben auf diese Weise einen Teil der Wärme ab.
Haupttypen und Anwendungen. Kühlkörper für elektronische Geräte:
Am häufigsten sind sie auf Computer-CPUs und GPUs zu finden. Sie bestehen normalerweise aus Aluminium oder Kupfer, verfügen über Lamellen und bilden zusammen mit Lüftern ein aktives Kühlsystem.
Fahrzeugkühler: Sie sind die Kernkomponenten des Kühlsystems eines Fahrzeugs. Motorkühlmittel fließt durch die winzigen Rohre der Kühlkörper und gibt die Wärme über Lüfter und den Luftstrom des Fahrzeugs an die Luft ab.
Heizkörper im Haus: Durch sie zirkuliert heißes Wasser aus der Zentralheizung oder aus Heizkesseln und erwärmt die Raumluft durch Konvektion und Strahlung.
Wie werden Kühlkörper hergestellt?
Der Herstellungsprozess von Heizkörpern variiert je nach Typ, Material und Leistungsanforderungen. Im Folgenden erläutern wir die wichtigsten Herstellungsverfahren anhand der gängigsten Verfahren. Das Extrusionsverfahren ist das gängigste Verfahren zur Herstellung von Aluminiumheizkörpern und bietet insbesondere bei gleichmäßigen Lamellenformen ein einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren.
Die Schritte sind wie folgt: Zunächst wird eine Stahlform hergestellt, die die gewünschte Form und Anzahl der Lamellen benötigt. Der Aluminiumlegierungsblock wird auf etwa 480 °C bis 520 °C erhitzt und dann mit einem Hydraulikkolben gewaltsam durch die Form gedrückt, um das für die Form vorgesehene Kühlerprofil zu formen. Das Profil wird dann auf einem Kühltisch abgekühlt, um die Form zu fixieren, und anschließend begradigt. Anschließend wird das Profil auf die erforderliche Länge zugeschnitten, um einzelne Lamellengruppen zu bilden. Die Basis des Kühlers wird präzise bearbeitet, beispielsweise durch Fräsen und Schleifen, und eloxiert oder mit schwarzer Farbe besprüht. Schließlich wird die bearbeitete Lamellengruppe mit Komponenten wie Wärmerohren und Lüftern zu einem vollständigen Kühlkörperprodukt zusammengebaut.