چگونه مشکلات گرمای بیش از حد را برای رک سرور هوش مصنوعی با اکستروژن های آلومینیومی دقیق حل کردیم

راه حل: محفظه اکستروژن آلومینیومی مهندسی شده سفارشی

انتخاب مواد: چرا آلیاژ آلومینیوم 6063-T5

تیم مهندسی تشخیص داد که خود محفظه می تواند به مکانیزم خنک کننده اولیه تبدیل شود. این بینش منجر به مشخص کردن آلیاژ آلومینیوم 6063-T5 شد - انتخاب موادی که برای کل پروژه تغییر شکل داد.

آلومینیوم 6063-T5 سه ویژگی اساسی را با هم ترکیب می کند:

• هدایت حرارتی استثنایی در 201 وات بر متر - کلوین - امکان انتقال سریع حرارت از اجزای داخلی از طریق دیواره های محفظه به محیط اطراف
• نسبت قدرت به وزن مطلوب - امکان طراحی ساختاری قوی بدون جرم بیش از حد که نصب و نصب را پیچیده می کند
• ماشین کاری و شکل پذیری عالی - اجازه دادن ویژگی‌های هندسی پیچیده لازم برای معماری پیشرفته خنک‌کننده

تجزیه و تحلیل مواد مقایسه ای برتری چشمگیر آلومینیوم را برای این کاربرد نشان داد. محفظه های پلاستیکی معمولی رسانایی حرارتی در حدود 0.2 وات بر متر کلوین ارائه می دهند که بیش از 1000 برابر کمتر از آلومینیوم است. جایگزین‌های فولادی رسانایی نزدیک به 50 وات بر متر کلوین را ارائه می‌کردند، اما جریمه‌های وزن و هزینه را معرفی کردند. آلومینیوم تعادل بهینه را در تمام ابعاد عملکرد، اقتصادی و عملی نشان می دهد.

نوآوری طراحی: معماری حرارتی

سفارشی مهندسی شده اکستروژن های آلومینیومی دقیق یک رویکرد انقلابی برای مدیریت حرارتی را فعال کرد. این طرح به جای اینکه محفظه را به عنوان یک ظرف غیرفعال تلقی کند، آن را به یک جزء فعال سیستم خنک کننده تبدیل کرد.

معماری باله های خنک کننده عمیق

فناوری اکستروژن پیشرفته باعث ایجاد پره های خنک کننده با چگالی بالا می شود که مستقیماً در دیواره های محوطه ادغام می شوند. این باله‌ها هندسه بهینه‌سازی شده‌ای را که از طریق تحلیل حرارتی محاسباتی ایجاد شده بود نشان می‌دادند:

• ارتفاع باله تا 15 میلی متر که از سطح اولیه به سمت بیرون امتداد می یابد
• فاصله باله 3 میلی متر، متعادل کننده اتلاف گرما با راندمان گردش هوا
• ادغام باله پیوسته در امتداد 80 درصد محیط محوطه
• ضخامت پایه باله 1.5 میلی متر برای حداکثر یکپارچگی ساختاری

این معماری به طور تصاعدی سطح در دسترس برای انتقال حرارت را افزایش داد. در جایی که یک محفظه صاف ممکن است 0.5 متر مربع سطح خنک کننده را فراهم کند، طراحی پره دار بیش از 3.2 متر مربع را ارائه می دهد - افزایش 640 درصدی در ظرفیت اتلاف حرارتی. فرآیند اکستروژن این هندسه‌های پیچیده را به‌عنوان ویژگی‌های جدایی‌ناپذیر به‌جای مجموعه‌ای از اجزای جداگانه ایجاد کرد، که تماس حرارتی کامل را تضمین می‌کند و مقاومت رابط را که در اتصالات مکانیکی رخ می‌دهد حذف می‌کند.

طراحی مسیر حرارتی مستقیم

ماشینکاری CNC ساختارهای داخلی دقیق مهندسی شده ای را ایجاد کرد که مسیرهای حرارتی مستقیم را از اجزای مولد گرما به دیوارهای محفظه آلومینیومی ایجاد می کند. بلوک‌های حرارتی تخصصی که از همان مواد آلیاژ آلومینیوم ساخته شده‌اند، پایداری مکانیکی را حفظ می‌کنند و در عین حال تماس نزدیک با منابع حرارتی پردازنده را فراهم می‌کنند.

این رویکرد تماس مستقیم، لایه‌های میانی و مواد رابط حرارتی را که در غیر این صورت مانع از جریان گرما می‌شوند، حذف کرد. مقاومت حرارتی - یک پارامتر حیاتی در طراحی خنک کننده - به سطوح ناچیز، معمولاً زیر 0.05 درجه سانتیگراد بر وات کاهش یافت. محفظه های سنتی با ساختارهای نصب متوسط ​​و رابط های چندگانه مواد، مقادیر مقاومت حرارتی 5 تا 10 برابر بالاتر را تجربه کردند.

درمان سطح پیشرفته: فرآیند آنودیزاسیون

آندایزاسیون پس از اکستروژن از یک پوشش اکسیداسیون تخصصی استفاده می کند که مزایای عملکردی متعددی فراتر از زیبایی شناسی ساده دارد:

• مقاومت در برابر خوردگی محافظت از آلومینیوم در برابر اکسیداسیون و تخریب محیطی در محیط های مرکز داده با شرایط رطوبت و دما متفاوت
• افزایش سختی سطح باعث افزایش مقاومت سایشی برای عمر طولانی علیرغم نصب، نگهداری و جابجایی عملیاتی می شود
• بهبود انتشار حرارتی توانایی محفظه برای تابش گرمای جذب شده به محیط را افزایش می دهد - راندمان تابش حرارتی در مقایسه با آلومینیوم خالی تقریباً 15 درصد افزایش یافته است.
• پرداخت سطحی یکنواخت، بی نظمی های میکروسکوپی را که باعث ایجاد مناطق مرده در باله های خنک کننده می شود، از بین می برد.

ضخامت آندایزاسیون در 25 میکرومتر مشخص شد که پوشش محافظ کاملی را فراهم می کند و در عین حال عملکرد حرارتی ضروری برای سیستم خنک کننده را حفظ می کند. پوشش‌های ضخیم‌تر، در حالی که محافظت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهند، هدایت حرارتی را تا سطوح غیرقابل قبول کاهش می‌دهند.

ادغام و استراتژی مجمع

طراحی اکستروژن سفارشی اجزای متعددی را که قبلاً از قطعات جداگانه مونتاژ شده بودند، ادغام کرد. محفظه‌های سنتی به بخش‌های دیوار مجزا، قطعات گوشه‌ای، اعضای تقویت‌کننده و مواد رابط حرارتی نیاز داشتند - هر محل اتصال نقطه‌ای از مقاومت حرارتی و شکست بالقوه را نشان می‌دهد.

طراحی جدید دیوارها، دنده‌های ساختاری، پره‌های هیت سینک و مفاد نصب را در پروفایل‌های اکستروژن یکپارچه یکپارچه کرده است. اتصال دهنده های گوشه ای تخصصی مونتاژ بدون ابزار را در حالی که تداوم حرارتی عالی را حفظ می کنند، ارائه می دهند. کاهش نقاط مونتاژ هم زمان تولید و هم تلفات حرارتی را کاهش داد و محصول نهایی قابل اعتمادتر و کم‌هزینه‌تری را ایجاد کرد.