معرفی کالاهای صنعتی

هیت سینک ( HEAT SINK ) از دو کلمه HEAT به معنی حرارت و SINK به معنی پایین آورنده است تشکیل شده است.

مبدل حرارت Heat exchangers میتواند معادل مناسبی برای هیت سینک باشد.

بطور کلی هیت سینک باید ویژگی هایی داشته باشد که بارز ترین این ویژگی ها خاصیت خنک کنندگی یا دفع حرارت است. میتوان اینگونه عنوان کرد که هیت سینک در کنار هر منبع حرارتی که قرار بگیرد به شرط اتصال مناسب با آن منبع، میتواند حرارت تولید شده را از منبع گرفته، جذب بدنه خود کند و این حرارت را به تدریج از خود تخلیه کند.

هیت سینک با توجه به شکل و تعاملی که با هوای جاری یا حتی مایعاتی مثل آب برقرار می کند این حرارت را از سیستم خارج میکند.

حرارت بخصوص اگر زیاد باشد یک عامل مخرب در قطعات و سیستمهای برقی و الکترونیک به حساب می آید و موجب اصطحلاک بالای دستگاه و اجزای آن می شود.  قطعات زیادی در دستگاه های مختلف الکتریکی، الکترونیکی و مخابراتی و روشنایی استفاده می شوند که در اثر فعالیت تولید حرارت میکنند.  قطعاتی نظیر انواع مختلف ترانزیستورها، تریستور ها، دیود ها IGBT ها و POWER MOS FET ها و همینطور  POWER LED ها وجود دارند که در اثر فعالیت تولید حرارت میکنند.  حال اگر حرارت تولید شده در این قطعات را بطور مناسب و مستمر دفع نکنیم باعث کم شدن عمر مفید این قطعات می شویم.

دلایل استفاده از هیت سینک: 

در اینجا سعی می کنیم با یک مثال ساده اهمیت استفاده از هیت سینک را برای شما روشن سازیم.

فرض کنید می خواهید یک منبع ولتاژ ثابت طراحی کنید که ولتاژ ۲۰ را به ۵ تبدیل کند و بتواند ۵ آمپر جریان در خروجی ایجاد کند. در اینجا باید اول از همه میزان توان تلفاتی را در این مثال محاسبه کنیم. اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی ۱۵ است، که اگر این عدد را در ۵ آمپر که جریان خروجی است ضرب کنیم نتیجه عدد ۷۵ وات بدست می آید که توان تلفاتی را برایمان مشخص می کند. حال اگر از روی کاتالوگ ترانزیستور ها یه بررسی ساده انجام دهیم و مثلا ترانزیستور ۲N3055 معروف که توان تلفات قابل تحملش در کاتالوگ ۱۱۵ اعلام شده است را انتخاب کنیم و بدون هیچ نگرانی از آن استفاده کنیم چیزی طول نخواهد کشید که ترانزیستور می سوزد. به این علت که توان حرارتی این ترانزیستور در دمای ۲۵ درجه ۱۱۵ وات است. وقتی دما بالاتر از ۲۵ درجه میرود توان تلفاتی پایین می آید که این امر باعث سوختن ترانزیستور می شود. اگر شما نتوانید دمای ترانزیستور تان را کمتر یا مساوی ۲۵ درجه نگه دارید خیلی سریع آن را از دست خواهید داد. برای پایین نگه داشتن دما راه های مختلفی وجود دارد که ارزان ترین و مطمئن ترین این روشها استفاده از هیت سینک مناسب است.  این مثال ساده اهمیت استفاده از هیت سینک را تا حدود زیادی مشخص کرد.

جنس هیت سینک :

هیت سینک را از مواد مختلفی میسازند. بستگی دارد به میزان توان دفع حرارتی که از هیت سینک انتظار دارند و هزینه ای که میخواهند برای تهیه هیت سینک بپردازند.

فلزات هادی خوبی برای حرارت و الکتریسته هستند، ولی ما از هر فلزی نمی توانیم به عنوان هیت سینک استفاده کنیم. طلا بهترین شرایط را برای دفع حرارت دارد ولی به دلیل بالا بودن نرخ جهانی این فلز گرانبها نمی توان از آن به عنوان ماده مناسب در ساخت هیت سینک یاد کرد و فقط در صنایع خاص آن هم به طور بسیار محدود از این فلز جهت ساخت هیت سینک استفاده می شود.

مس هم هدایت گر مناسبی برای حرارت است، ولی فلز مس هم به دلیل چگالی بالایی که دارد خیلی سنگین است که این امر موجب بالا رفتن هزینه تولید هیت سینک بر پایه مس می شود و این یک نقطه ضعف برای مس به حساب می آید و باعث محدود شدن استفاده از این ماده در تولید هیت سینک شده است.  علاوه بر بالا بودن جرم حجمی مس می توان قابلیت شکل پذیری کم این فلز را نیز بعنوان نقطه ضعفی دیگر برای آن در نظر گرفت.

امروز در تمام دنیا از فلز آلومینیوم با عدد اتمی ۱۳ در ساخت هیت سینک استفاده میشود.  آلومینیوم فلزی است که هم نسبتا ارزان است، هم تقریبا همه جا به وفور یافت میشود.  امتیاز دیگر آلومینیوم این است که به راحتی میتوان آن را با آلیاژ های دیگه ترکیب کرد.  خاصیت شکل پذیری بالا نیز یک امتیاز برای آلومینیوم به حساب می آید.

آلومينيوم داراي چگالي حدود ۲٫۷ گرم بر سانتي متر مکعب، يعني حدود يک سوم چگالي فولاد  می باشد.  آلومينيوم در صنعت بوسيله‌ الکتروليز اکسيد آلومينيوم مذاب تهيه مي‌شود، و براي جداسازي آلومينيوم  از سود سوز آور استفاده مي‌کنند.  استحکام آلياژ هاي آلومينيوم را نيز مي توان با انتخاب آلياژ مناسب و گاه با انجام عمليات حرارتي خاص به حد استحکام فولاد رساند.  آلومينيوم در دمای ۶۵۰ درجه سانتي گراد ذوب مي شود که تا رسيدن به اين دما به زمان نسبتاً زيادي نياز است.  آلومينيوم در حين گرم شدن و حتي ذوب شدن هيچ نوع گاز و دود خطرناک و سمي توليد نمي کند.  آلومينيوم رطوبت را جذب نمي کند، متورم نمي شود، ترک نمي خورد، شکافته و پاره نمي شود، منقبض نمي شود و قابل فاسد شدن نيست.  آلومينيوم در مقابل اشعه ماوراء بنفش به هيچ گونه پوششي نياز ندارد.  یکي ديگر از خواص فوق العاده آلومبنبوم مقاومت به خوردگي است. اکسيد طبيعي که همواره در سطح آلومينيوم وجود دارد مانع و سد بزرگي در برابر انواع مواد خورنده محسوب مي شود.

آلومينيوم فلزي است که آنودايز مي شود، يعني آلومينيوم به عنوان آند قرار گرفته با اعمال جريان الکتريکي، يک لايه اکسيد بر سطح آن ايجاد مي کنند که ضخامت اين لايه بيشتر از لايه اکسيد طبيعي است و در ضمن به آلومينيوم قابليت رنگ پذيري مي دهد. طي پروسه آندايزينگ مي توان آلومينيوم را به رنگ هاي زيبايي دراورد و به آن زيبايي و استحکام بخشيد، در نتيجه طرحي زيبا و جذاب توليد مي شود که سطح آن به آساني با آب گرم قابل شتشو است و نياز به هيچ تميزکاري و نگهداري ندارد و به طور طبيعي مقاوم به خوردگي است.

منبع : behfard.com