Proses Pembuatan Pendingin Panas yang Dibuat dengan Mesin CNC

Pendingin (heat sink) adalah komponen manajemen termal yang dirancang untuk menghilangkan panas dari perangkat elektronik ke lingkungan sekitarnya. Pada pendingin untuk elektronik, panas dipindahkan melalui konduksi dari sumber panas (seperti CPU atau modul daya) ke dasar pendingin, kemudian disebarkan melalui sirip pendingin melalui konveksi dan radiasi.

Memahami apa itu heat sink, bagaimana cara kerja heat sink, dan bagaimana heat sink dibuat sangat penting ketika memilih solusi seperti heat sink aluminium, heat sink tembaga, heat sink berpendingin cairan, atau heat sink khusus untuk aplikasi industri dan elektronik.

Di antara semua metode manufaktur, heat sink yang diproses dengan mesin CNC menawarkan kebebasan desain dan presisi tertinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi kompleks, berkinerja tinggi, dan bervolume rendah di mana heat sink ekstrusi atau ekstrusi heat sink tidak dapat memenuhi persyaratan desain.

1. Tahap pengelolaan bahan baku

1.1 Persiapan billet logam

material selection
high konduktivitas termal metals and composites are selected according to panas and mechanical requirements:

• paduan aluminium: aa6061-t6 / aa6063-t5 / t651

• paduan tembaga: c1100 / c1020

• bahan komposit: alsic, cuw

Bahan-bahan ini umumnya digunakan dalam heatsink aluminium, heatsink tembaga, dan solusi heatsink industri kelas atas.

sertifikasi & verifikasi material

• verifikasi sertifikat material

• analisis komposisi spektral

• contoh (aa6061): si 0,4–0,8%, mg 0,8–1,2%

pengujian sifat fisik

• konduktivitas termal:

• aluminium ≥ 180 w/m·k

• tembaga ≥ 380 w/m·k

• kekerasan:

• 6061-t6: hb 95–100

• 6063-t5: hb 75–85

• kekuatan tarik:

• 6061-t6 ≥ 290 mpa

• 6063-t5 ≥ 175 MPa

pra-perlakuan billet

• Penghilangan tegangan (jika diperlukan): 300°C × 2 jam, pendinginan tungku

• Pemeriksaan kerataan permukaan: ≤ 0,1 mm / 100 mm

• Toleransi dimensi: ±0,5 mm (p × l × t)

1.2 Persiapan bahan pembantu

• alat potong:

• perkakas karbida (kelas k)

• alat berlian pcd

• peralatan berlapis (timah / tialn)

• Sistem pendingin:

• cairan pendingin yang larut dalam air (5–8%)

• Cairan pendingin berbasis oli untuk pemesinan heatsink CNC presisi tinggi

• bahan perlengkapan:

• perlengkapan aluminium

• perlengkapan ekspansi hidrolik

• sistem penjepitan vakum

2. Tahap desain proses dan pemrograman CAM

2.1 Pengembangan strategi pemesinan

perencanaan rute proses

• pemesinan kasar: penggilingan kecepatan tinggi (pengangkatan material 80–90%)

• Penyelesaian akhir: pemesinan kontur dengan toleransi 0,1–0,2 mm

• penyelesaian akhir: pemesinan presisi hingga dimensi akhir

optimasi jalur pahat

• pemesinan kontur: langkah pemotongan 0,5–2,0 mm

• jalur pahat paralel: 30–70% diameter pahat

• jalur pahat spiral: mengurangi dampak masuknya pahat

strategi pengendalian deformasi

• pemesinan simetris

• pemotongan berlapis (≤ 0,5 mm per lapisan selama penyelesaian)

• pemesinan intermiten untuk meminimalkan penumpukan panas.

2.2 pemrograman cam

Pemrosesan model 3D

• perbaikan dan penyederhanaan model

• Pengaturan toleransi pemesinan:

• pengasaran: 0,3–0,5 mm

• penyelesaian: 0–0,05 mm

• segmentasi wilayah pemesinan berbasis fitur

pembuatan jalur pahat

• pengkasaran:

• kedalaman pemotongan: 2–5 mm

• Kecepatan pemakanan: 800–1500 mm/menit

• penyelesaian:

• Kedalaman pemotongan: 0,1–0,3 mm

• Kecepatan pemakanan: 2000–4000 mm/menit

• pembersihan sudut menggunakan alat berdiameter kecil

pemrosesan pasca & simulasi

• pembuatan kode nc untuk sistem cnc tertentu

• verifikasi tabrakan dan perjalanan

• Estimasi waktu pemesinan (±10%)

3. Tahap persiapan pemesinan

3.1 Pengaturan mesin CNC

pemilihan mesin

• Pusat permesinan vertikal 3 sumbu: pendingin panas standar yang dikerjakan dengan mesin CNC

• CNC 4 sumbu / 5 sumbu: permukaan lengkung kompleks

• Pusat permesinan kecepatan tinggi: spindel ≥ 12.000 rpm untuk sirip tipis

verifikasi akurasi mesin

• Akurasi posisi: ±0,003 mm

• Keterulangan: ±0,001 mm

• Penyimpangan radial spindel: ≤ 0,003 mm

3.2 desain sistem perlengkapan

• perlengkapan penentuan posisi multi-titik (prinsip 6 titik)

• sistem perlengkapan fleksibel

• perlengkapan vakum untuk sirip pendingin berdinding tipis

kontrol gaya penjepitan

• Penjepitan hidraulik: 0,5–1,0 mpa

• Penjepitan pneumatik: 0,4–0,6 mpa

• Penjepitan mekanis: torsi terkontrol hingga ±0,1 nm

4. tahap pemesinan CNC

4.1 pemesinan kasar

• Penyelarasan benda kerja menggunakan pencari tepi (±0,01 mm)

• Sistem koordinat: g54–g59

• pemesinan permukaan datum utama (kerataan ≤ 0,02 mm)

parameter pemotongan kasar

• Kecepatan spindel: 8000–12.000 rpm

• Kecepatan pemakanan: 1500–3000 mm/menit

• kedalaman pemotongan: 2–5 mm

• Jarak langkah: 60–70% diameter alat

pemantauan proses

• pemantauan gaya potong

• pelacakan keausan alat

• suhu pemotongan ≤ 80°C

4.2 semi-finishing

• Toleransi material seragam: 0,1–0,2 mm

• pra-pemesinan lubang dan alur

kontrol dalam proses

• pemeriksaan pada mesin

• kompensasi offset alat

• inspeksi kekasaran permukaan awal

4.3 penyelesaian (proses kritis)

pemesinan sirip pendingin panas

• Pemrosesan sirip tipis menggunakan mata bor ujung φ1–φ3 mm

• Kecepatan spindel: 18.000–24.000 rpm

• Kecepatan pemakanan: 300–800 mm/menit

• pendingin internal bertekanan tinggi (≥70 bar)

tindakan anti-getaran

• kontrol jangkauan alat (l/d ≤ 4)

• strategi pemberian makan variabel

• interpolasi heliks

pemesinan permukaan pemasangan

• penggilingan permukaan (pemotong φ40–φ80 mm)

• Kekasaran permukaan: ra ≤ 0,8 μm

• Kerataan: ≤ 0,03 mm / 100 mm

pemesinan lubang

• pengeboran dengan mata bor karbida

• pelebaran lubang hingga toleransi h7

• Pembentukan ulir untuk ulir berkekuatan tinggi

struktur khusus

• alur T dan alur berprofil

• Pemesinan permukaan lengkung 5 sumbu

• pemesinan struktur mikro (alat φ0,1–φ0,5 mm)

4.4 teknologi pemesinan canggih

• pemesinan kecepatan tinggi:

• Kecepatan spindel: 20.000–40.000 rpm

• Kecepatan pemakanan: 5000–15.000 mm/menit

• penggilingan mikro:

• Akurasi: ±0,002 mm

• Kekasaran permukaan: ra ≤ 0,1 μm

• pemesinan dengan bantuan ultrasonik:

• frekuensi: 20–40 kHz

• amplitudo: 5–20 μm

5. pengendalian mutu dalam proses

5.1 inspeksi online

• probe sentuh untuk penyelarasan dan inspeksi dimensi

• kompensasi alat otomatis

• pemindaian laser untuk profil permukaan

• sistem penglihatan untuk deteksi cacat

5.2 pemantauan parameter proses

• sensor gaya potong

• analisis frekuensi getaran

• pemantauan suhu alat dan benda kerja

6. Titik kontrol kritis terhadap kualitas (CTQ)

7. Kemampuan proses dan waktu tunggu

total lead time: 18–31 working days
capacity:

• CNC 3 sumbu: 10–30 unit/hari

• CNC 5 sumbu: 5–20 unit/hari

• pemesinan mikro: 1–5 buah/hari

8. Karakteristik dan keunggulan proses

keunggulan teknis

• kebebasan desain yang sangat tinggi

• presisi tingkat mikron

• cocok untuk solusi heatsink khusus

• Ideal untuk desain heatsink CPU, kipas heatsink CPU, kipas heatsink, heatsink dengan kipas, dan heatsink berpendingin cairan.

keterbatasan proses

• pemanfaatan material rendah (30–60%)

• biaya pemesinan yang tinggi

• tidak cocok untuk produksi massal

aplikasi yang direkomendasikan

• prototipe dan validasi

• produk berkualitas tinggi dalam jumlah kecil

• pendingin panas geometri kompleks

• pendingin panas industri berkinerja tinggi

Tidak disarankan untuk:

• produk standar bervolume tinggi

• aplikasi yang sensitif terhadap biaya

• desain heat sink ekstrusi sederhana

Proses pembuatan heat sink yang dikerjakan dengan mesin CNC ini dioptimalkan untuk produksi heat sink dengan presisi tinggi, kompleks, dan volume rendah. Dengan menggabungkan strategi pemesinan yang dioptimalkan, kontrol proses yang ketat, dan metode inspeksi canggih, produsen heat sink dapat mencapai kinerja termal yang unggul, akurasi dimensi, dan keandalan jangka panjang. Proses ini dapat disesuaikan secara fleksibel untuk menyeimbangkan kinerja dan biaya sesuai dengan persyaratan aplikasi tertentu.