लिक्विड कोल्ड प्लेट की लागत को प्रभावित करने वाले कारक

लिक्विड कूलिंग प्लेट निर्माण में दो सबसे बड़े लागत चालक थर्मल चालकता आवश्यकताएं और वार्षिक मांग हैं, जो आमतौर पर थर्मल इंजीनियरों और विनिर्माण इंजीनियरों द्वारा बहुत कम या बिल्कुल भी नियंत्रित नहीं होते हैं। हालाँकि, आप यह समझकर लागत कम कर सकते हैं कि खुरदरापन, सपाटपन, कठोरता, सतह की आकृति विज्ञान, स्थापना विशेषताएँ और लिक्विड कनेक्शन विनिर्देश लिक्विड कोल्ड प्लेट की लागत को कैसे प्रभावित करते हैं।

ज़्यादातर वॉटर कोल्ड प्लेट एल्युमीनियम से बनी होती हैं, लेकिन कुछ नई तकनीकें तांबे का इस्तेमाल करती हैं। हालाँकि तांबे की तापीय चालकता बेहतर होती है, लेकिन एल्युमीनियम का इस्तेमाल ज़्यादा होता है क्योंकि यह आमतौर पर सस्ता, हल्का और इस्तेमाल में आसान होता है।तांबे का प्रसंस्करण बहुत कठिन और महंगा है।

वर्तमान में दो सबसे लोकप्रिय एल्यूमीनियम कोल्ड प्लेट प्रौद्योगिकियां एम्बेडेड टुबू और वैक्यूम ब्रेज़िंग हैं।

एम्बेडेड ट्यूब कोल्ड प्लेट आमतौर पर एक तांबे या स्टेनलेस स्टील ट्यूब होती है जिसे एल्यूमीनियम प्रोफ़ाइल ग्रूव में दबाया जाता है। उनके पास उत्कृष्ट लागत लाभ हैं और मध्यम और कम शक्ति घनत्व वाले उपकरणों के लिए उत्कृष्ट शीतलन समाधान प्रदान करते हैं।

वैक्यूम ब्रेज़िंग कोल्ड प्लेट एक धातु प्लेट को संदर्भित करता है जिसे आंतरिक चैनलों और फिन संरचनाओं के साथ दो टुकड़ों को संसाधित करके बनाया जाता है, और फिर उन्हें गर्म करने के लिए वैक्यूम चैंबर में सावधानी से सील कर दिया जाता है। कम गलनांक वाली भराव धातु को संबंधित प्रक्रिया स्थितियों के तहत केशिका क्रिया के माध्यम से कोल्ड प्लेट के जोड़ में पिघलाया जाता है, और आंतरिक चैनलों और फिन संरचनाओं वाली दो प्लेटों को एक आंतरिक प्रवाह चैनल बनाने के लिए जोड़ा जाता है।

उपरोक्त कारकों के बाद, एल्युमीनियम कोल्ड प्लेट के लिए सबसे बड़ा लागत-संचालन कारक प्रसंस्करण समय और अतिरिक्त प्रसंस्करण चरण हैं। कोल्ड प्लेट निर्माताओं को आमतौर पर प्रसंस्करण समय से संबंधित लागतें होती हैं, जिसमें मशीनों, बिजली आपूर्ति, उपभोग्य सामग्रियों और रखरखाव के लिए मूल्यह्रास लागत शामिल है। इसलिए, कोल्ड प्लेट को विनिर्माण उपकरण में जितना अधिक समय तक रखा जाता है, लागत उतनी ही अधिक होती है। प्रत्येक अतिरिक्त प्रसंस्करण चरण लागत को बढ़ाता रहेगा।

(1) एक्सट्रूडेड पार्ट्स और डाई कास्टिंग
प्रसंस्करण समय को कम करने और लागत कम करने के लिए, जितना संभव हो सके एक्सट्रूज़न और कास्टिंग का उपयोग करना सबसे अच्छा है। एक्सट्रूज़न एक निश्चित क्रॉस-सेक्शन वाली वस्तु बनाने के लिए धातु को एक साँचे में धकेलकर बनाया जाता है। नए एक्सट्रूज़न के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला साँचा अपेक्षाकृत सस्ता है, और एक्सट्रूज़न का आकार लगभग 9 इंच (22.86 सेंटीमीटर) चौड़ा तक सीमित है। एक्सट्रूज़न दीवार की मोटाई अपेक्षाकृत एक समान होनी चाहिए, और किसी भी चैनल या विशेषता को सीधा होना चाहिए। निर्माता लागत कम करने के लिए एक्सट्रूज़न और मशीनिंग को भी जोड़ सकते हैं।

कुछ विशेषताओं को एक्सट्रूज़न किया जा सकता है, और फिर अधिक जटिल विशेषताओं को संसाधित किया जा सकता है। यह एक्सट्रूज़न लागत को कम करने में मदद करेगा, बशर्ते कि आप शीट को डिज़ाइन करते समय एक्सट्रूज़न विशेषताओं पर विचार करें।

दूसरा विकल्प कोल्ड प्लेट बनाने के लिए कास्टिंग और मशीनिंग को मिलाना है। उदाहरण के लिए, यदि कास्टिंग पर्याप्त चिकनी नहीं है, तो कोल्ड प्लेट के लिए आवश्यक समतलता विनिर्देश प्राप्त करने के लिए दूसरे ऑपरेशन की आवश्यकता होती है।

आमतौर पर, एक्सट्रूज़न या कास्टिंग के लिए न्यूनतम खरीद मात्रा बहुत अधिक होती है, इसलिए आपको इन प्रक्रियाओं के उपयोग को उचित ठहराने के लिए उन्हें सही तरीके से लागू करने की आवश्यकता होती है। एक्सट्रूज़न और कास्टिंग दोनों ही लागत की एक महत्वपूर्ण राशि बचा सकते हैं।

(2) सतह खुरदरापन

सतह की खुरदरापन (चिकनापन) लागत में काफी वृद्धि कर सकती है, लेकिन प्रदर्शन पर इसका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। कुछ लोगों के विचारों के विपरीत, खुरदरापन का ठंडी प्लेटों के थर्मल प्रदर्शन पर अपेक्षाकृत कम प्रभाव पड़ता है।

अधिकांश अनुप्रयोगों में, लिक्विड कोल्ड प्लेट और घटक के बीच सतह का संपर्क 10% से कम होता है या वायु अंतराल 90% से अधिक होता है। एक चिकनी सतह केवल वायु अंतराल के प्रतिशत को थोड़ा कम करेगी। एक सामान्य मशीनीकृत कोल्ड प्लेट की सतह की फिनिश 32-64 μ इंच (81-163 μ सेमी) होती है, जो अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है। एक मानक मशीनिंग केंद्र का उपयोग करके खुरदरापन को 16 μ इंच (41 μ सेमी) तक कम किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए किसी भी संभावित चटर और धीमी मशीनिंग हेड गति और फ़ीड दर को कम करने के लिए अधिक मजबूत स्थिरता की आवश्यकता होती है। गति और फ़ीड दर को कम करने का मतलब है कि मशीनिंग केंद्र का समय लंबा है, जिससे लागत बढ़ जाती है।

अधिकांश अनुप्रयोग घटकों या सर्किट बोर्ड और लिक्विड कूल प्लेट के बीच थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री (TIM) का उपयोग करते हैं ताकि अंतराल को कम करने में मदद मिल सके। TIM जितना संभव हो उतना पतला होना चाहिए, क्योंकि इसका अपेक्षाकृत उच्च तापीय प्रतिरोध चिकनी सतह के साथ किसी भी चालकता सुधार को बहुत हद तक छिपा देता है। ठंडी प्लेटों पर घटकों या प्लेटों के क्लैम्पिंग बल को बढ़ाने से उच्च खुरदरापन को ऑफसेट करने में भी मदद मिल सकती है, लेकिन प्लेटों या घटकों पर तनाव बढ़ सकता है। जब ठंडी प्लेट और घटक या सर्किट बोर्ड गर्म हो जाते हैं, तो क्लैम्पिंग तनाव थर्मल विस्तार गुणांक बेमेल के प्रभाव को भी बढ़ा सकता है।

(3) सतह की चिकनाई
सतह खुरदरेपन की तुलना में, सतह की चिकनाई का ठंडे प्लेटों के थर्मल प्रदर्शन पर अधिक प्रभाव पड़ता है, क्योंकि अगर ठंडी प्लेट चिकनी नहीं है, तो संपर्क क्षेत्र बहुत कम हो जाएगा। मानक समतलता विनिर्देश {{0}}.001 इंच प्रति इंच (0.003 सेंटीमीटर प्रति सेंटीमीटर) है। इसलिए, माप बिंदु से एक इंच की सीमा के भीतर, ठंडी प्लेट का सबसे निचला बिंदु उच्चतम बिंदु से 0.001 इंच (0.003 सेंटीमीटर) कम नहीं होगा। यदि समतलता 0.001 इंच प्रति इंच (0.003 सेंटीमीटर प्रति सेंटीमीटर) से बेहतर होनी चाहिए, तो एक लागत प्रभावी तरीका पूरे बोर्ड की तंग समतलता के बजाय स्थानीय समतलता निर्दिष्ट करना है।

(4) कठोरता

कास्ट, एक्सट्रूडेड या वैक्यूम ब्रेज़्ड कोल्ड प्लेट्स प्रसंस्करण के बाद बहुत नरम हो जाती हैं, आमतौर पर केवल T{{0}} कठोरता के साथ। कोल्ड प्लेट्स को कठोर किया जाना चाहिए क्योंकि नरम एल्यूमीनियम को संसाधित करना और संभालना मुश्किल है। कठोरता को T0 से T4 तक बढ़ाने के लिए, कोल्ड प्लेट पर ताप उपचार करना आवश्यक है। ताप उपचार प्रक्रिया में कोल्ड प्लेट को 1000 डिग्री F (538 डिग्री C) तक गर्म करना, उसे कोल्ड प्लेट की मोटाई के प्रति इंच लगभग 1 घंटे तक उस तापमान पर बने रहना और फिर तेजी से ठंडा करके उसे थर्मल शॉक के अधीन करना शामिल है। कोल्ड प्लेट को ठंडा करने का एक तरीका यह है कि उसे सीधे भट्ठी से बाहर निकाल कर पानी के स्नान में रख दिया जाए। कोल्ड प्लेट को T4 से T6 में लाने के T6 उच्च तन्य शक्ति के साथ बहुत कठोर ठंडी प्लेटें प्रदान करता है, जो सैन्य और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए एक विशिष्ट आवश्यकता है। हालाँकि, अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, T4 पहले से ही काफी कठिन है, और T6 को निर्दिष्ट करने से केवल अनावश्यक लागत बढ़ेगी।

(5) स्थापना सुविधाएँ/छिद्र
कोल्ड प्लेट निर्माण में लागत बढ़ाने वाला एक और कारक छिद्रों में वृद्धि है। एक छेद कोल्ड प्लेट की लागत $3 तक बढ़ा सकता है। ड्रिलिंग की बढ़ी हुई लागत का एक मुख्य कारण द्रव पथ में छेद ड्रिल करने में असमर्थता है। इसलिए, ट्यूबलर कोल्ड प्लेट के लिए, छिद्रों को समायोजित करने के लिए पाइप को मोड़ना आवश्यक है, और प्रत्येक मोड़ से लागत में वृद्धि होगी। वैक्यूम ब्रेज़िंग कोल्ड प्लेट के लिए, द्रव पथ में एक द्वीप बनाया जाना चाहिए, जिसका अर्थ आंतरिक पंखों पर विद्युत निर्वहन मशीनिंग (EDM) करना भी है। इससे प्रसंस्करण समय में काफी वृद्धि होगी, जिससे लागत में वृद्धि होगी।

छिद्रों की स्थिति और दूरी पर सख्त सहनशीलता भी लागत बढ़ा सकती है। उचित सहनशीलता विनिर्देश ± {{0}}.005 इंच (± 0.013 सेंटीमीटर) है। समतलता की तरह, स्थानीय सहनशीलता को यथासंभव निर्दिष्ट करने से लागत कम होगी। एक दूसरे से अपेक्षाकृत दूर छिद्रों वाली बड़ी ठंडी प्लेटों के लिए, सहनशीलता को बनाए रखना अधिक कठिन हो जाता है। कारणों में से एक यह है कि हेड मूवमेंट दूरी के विस्तार के साथ मशीन टूल सहनशीलता बढ़ जाती है। दूसरा कारण यह है कि मशीनिंग वर्कशॉप में 18 डिग्री F (10 डिग्री C) तक का थर्मल ग्रेडिएंट हो सकता है, जिससे ठंडी प्लेट 0.005 इंच (± 0.013 सेंटीमीटर) तक फैल या सिकुड़ सकती है। थ्रू होल सख्त सहनशीलता निर्दिष्ट करने के लिए सबसे आसान हैं क्योंकि उनका निर्माण एक ही टूल ऑपरेशन के माध्यम से किया जाता है सर्पिल तेल को सहन करना सबसे कठिन है क्योंकि इस प्रक्रिया के लिए टैपिंग छेद की आवश्यकता होती है, और सर्पिल तेल में स्वयं सहनशीलता होती है। सभी सहनशीलता मिलकर विनिर्माण को अधिक कठिन और महंगा बनाती है। छोटे टैपिंग छेदों से बचने से लागत कम करने में भी मदद मिल सकती है। 4-40 या उससे छोटे आकार के छेदों को टैप करना मुश्किल हो जाता है क्योंकि ड्रिलिंग के दौरान टैप टूट सकता है। इस समस्या को यथासंभव कम करने के लिए, मशीन की रनिंग स्पीड बहुत धीमी होनी चाहिए। कोल्ड बोर्ड के लिए सख्त सहनशीलता आवश्यकताओं को संबोधित करने का एक तरीका घटकों या सर्किट बोर्ड पर माउंटिंग छेदों के आकार को बढ़ाना है।

(6) द्रव कनेक्शन
लिक्विड कनेक्शन के लिए, सीधे थ्रेडेड ओ-रिंग फीमेल पोर्ट आमतौर पर सबसे अच्छा प्रभाव डालते हैं। वेल्डिंग सिस्टम के अलावा, यह सबसे कम लागत पर सबसे अच्छी सीलिंग भी प्रदान करता है। पाइपलाइन कनेक्शन (जैसे NPT जोड़) कोल्ड प्लेट जैसे घटकों के लिए आवश्यक सटीकता प्रदान नहीं कर सकते हैं। वैक्यूम ब्रेज़िंग कोल्ड प्लेट पर, बाहरी थ्रेडेड फिटिंग जैसे कि बार्ब या बीड फिटिंग का उपयोग करने से बचना चाहिए क्योंकि फिटिंग को जोड़ने के लिए अन्य ऑपरेशन (जैसे वेल्डिंग) की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, कोल्ड प्लेट से परे एक्सेसरीज़ को परिवहन के दौरान संरक्षित करने की आवश्यकता होती है, जिससे पैकेजिंग लागत बढ़ सकती है। त्वरित डिस्कनेक्शन का उपयोग केवल तभी किया जाना चाहिए जब आवश्यक हो, क्योंकि प्रति जोड़ी उनकी लागत $750 तक पहुँच सकती है। कोल्ड बोर्ड या इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस जिन्हें बार-बार बदलने की आवश्यकता होती है, उन्हें जल्दी से डिस्कनेक्ट करने की आवश्यकता होती है। कोल्ड प्लेट के लिए जो पहले से ही कूलेंट से भरे हुए हैं, उनकी भी आवश्यकता होती है। लिक्विड कनेक्शन के लिए, विचार करने के लिए एक और कारक पोर्ट सहनशीलता है। आमतौर पर, आने वाली पाइपलाइन में एक निश्चित डिग्री का लचीलापन होता है। उचित सहनशीलता ± 0.030 इंच (0.076 सेंटीमीटर) और ± 0.060 इंच (0.152 सेंटीमीटर) के बीच होती है।

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