比较木头、瓷、铁、塑料等常见材料的导热性能?
铁>瓷>木头>塑料
传热的基本规律:金属的大于非金属的,固体的大于液体的,液体大于气体的,
相同或近似的物质,越致密导热就越好。所以铁>瓷>木头>塑料
热传导简称导热。两个相互接触且温度不同的物体,或同物体的各不同温度部分间在不发生相对宏观位移的情况下所进行的热量传递过程称为导热。物质传导热量的性能称为物体的导热性。
密实固体内部和静止流体中的热量传递都是纯导热在起作用。导热部分参与了在运动流体中的热量传递。
扩展资料:
导热材料主要种类
石墨烯、导热粘合剂石墨烯制备设备 、导热测试仪 加热元件 导热硅胶片、导热绝缘材料、导热界面材料、导热矽胶布、导热胶带、导热硅脂、导热膏、散热膏、散热硅脂、散热油、散热膜、导热膜等。
一、热设计作为一个专门的学科成功的解决了设备中热量的损耗或保持问题。在热设计中往往需要考虑功率器件与散热器之间的热传导问题。合理选择热传递介质,不仅要考虑其热传递能力,还要兼顾生产中的工艺、维护操作性、优良的性价比。
这些材料是近年来针对设备的热传导要求而设计的,性能优异、可靠。它们适合各种环境和要求,对可能出现的导热问题都有妥善的对策,对设备的高度集成,以及超小超薄提供了有力的帮助,该导热产品已经越来越多的应用到许多产品中,提高了产品的可靠性。
1)相变导热绝缘材料
利用基材的特性,在工作温度中发生相变,从而使材料更加贴合接触表面,同时也获得了超低的热阻,更加彻底的进行热量传递,是CPU、模块电源等重要器件的可靠选择。
2)导热导电衬垫
特殊工艺和先进技术的结晶,超乎寻常的导热能力和低电阻是在特殊场合使用的材料,其热传导能力和材料本身具备的柔韧性,很好的贴合了功率器件的散热和安装要求。
3)热传导胶带
广泛应用在功率器件与散热器之间的粘接,能同时实现导热、绝缘和固定的功能,能有效减小设备的体积,是降低设备成本的有利选择。
4)导热绝缘弹性橡胶
具有良好的导热能力和高等级的耐压,符合目前电子行业对导热材料的需求,是替代硅脂导热膏加云母片的二元散
热系统的最佳产品。该类产品安装便捷,利于自动化生产和产品维护,是极具工艺性和实用性的新型材料。
5)柔性导热垫
一种有较厚的导热衬垫,专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位的热
传递,同时还能起到减震、绝缘、密封等作用,能够满足设备小型化、超薄化的设计要求。
6)导热填充剂
也可以作为导热胶使用,不仅具有导热的功效,也是粘接、密封灌封的上佳材料。通过对接触面或罐状体的填充,
传导发热部件的热量。
7)导热绝缘灌封胶
导热绝缘灌封胶适用于对散热性要求高的电子元器件的灌封。该胶固化后导热性能好,绝缘性优,电气性能优异,
粘接性好,表面光泽性好。
二、导热绝缘弹性橡胶
导热绝缘弹性橡胶采用硅橡胶基材,氮化硼、氧化铝等陶瓷颗粒为填充剂,导热效果非常好。同等条件下,热阻抗要小于其它导热材料。具有柔软,干净,无污染和放射性,高绝缘性的特点,玻璃纤维加固提供了良好的机械性能,能够防刺穿、抗剪切、抗撕裂,可带导热压敏背胶。
导热橡胶的导热性能不仅和导热材料的厚度有关,还和导热材料的使用面积有关。由于导热材料的结构关系,所以一般情况下,导热材料还会和受到的压力大小有关系。压力大,导热能力就会强。一般导热材料受到压力在5-100psi,大多数散热器的安装压力不会超过250psi。
氧化铝导热橡胶:导热性好,外型美观,广泛用于通信等产品的散热。
氮化硼导热橡胶:导热性能优异,适用大功率器件散热,相同条件下与普通导热材料相比,可使器件温度低20℃以上。
使用注意事项:
以上几种导热绝缘材料都是采用硅橡胶为基材。使用时散热表面应平滑、干净,不应有毛刺,以免刺破橡胶片,破坏绝缘。导热材料的热阻越小,进入稳定时间越短,稳定温度越低。导热绝缘片的使用不需要再辅以其它材料。
三、相变导热绝缘材料
相变导热绝缘材料,主要用于高性能的微处理器和要求热阻极低的发热元件,以确保良好散热。相变导热绝缘材料在大约45~50℃时会发生相变。并在压力作用下流进并填充发热体和散热器之间的不规则间隙,挤走空气,以形成良好导热的界面。
应用场合:
微处理器、存储模块和高速缓冲存储器芯片
DC/DC转换器、IGBT和其它的功率模块
功率半导体器件、固态继电器、桥式整流器
相变衬垫是采用成卷包装,长度为100英尺,标准宽度为254毫米,另有多种规格可选。
参考资料:
百度百科-导热材料
培林花鼓分为双轴承式和四轴承式。前鼓常为双轴承式,后鼓分为双轴承和四轴承两种,四轴承的强度更高。后花鼓不管是四轴承或双轴承,实际用于承重的都是两只培林。
四轴承花鼓中的另两只培林,作用主要是支承花鼓荆轮的运转,基本不起到承重作用。因此,四轴承与双轴承花鼓的强度基本是一样的。
四轴承与双轴承后花鼓,结构上却有少许区别,主要在于棘轮部位:四轴承式花鼓,是在塔基内直接置放两只总成式培林,塔基通常可采用铝合金材料;双轴承花鼓则是在塔基内部设置了轴碗、轴档、滚珠构成,因此塔基采用钢制。
这样,从后花鼓的整体重量上看,四轴承花鼓虽然多了两个培林总成,但由于可采用铝合金塔基,实际整体重量反而比双轴承花鼓更轻一些。
扩展资料
培林深沟球轴承和注档轴承的差别:
深沟球轴承受径向力的能力比较强,但是受轴向力的能力很弱;珠档轴承受径向和轴向力的能力都比较强;而滚针轴承由于径向受力面积很大,所以径向受力的能力特别强。
在碗组,脚踏这样轴向受力不大,径向受力很大的地方,使用培林和滚针轴承为佳;而在花鼓,中轴这些地方,除了要受到重力造成的径向力之外,还要受到转向,人力等斜方向的轴向受力,所以使用珠档轴承为佳。
参考资料来源:百度百科-培林花鼓
一、轴承类型如何划分
无论对于铝挤散热器还是热管散热器来说,风扇就是散热的灵魂。而提到风扇,相信大家很快就会与静音、风量以及使用寿命等特性联系在一起。而能够决定风扇是否静音、风量大小以及使用寿命长短的正是轴承类型,因此不要轻视风扇轴承。因为这里面大有学问,要想挑选到一款贴合自己需求的散热风扇,了解一下轴承的特性必不可少。
因为不同轴承拥有不同的表现效果,不能一概而论,更不能道听途说。潜心学习一番之后,没准你还会对风扇轴承产生更加浓厚的兴趣,从而成为这方面的专家也不一定。为了方便大家学习和了解各类型风扇轴承的特性,笔者特收集并网罗了众多轴承资料(文中轴承解释语摘自百度搜索),和各位网友作一下分享。如有不妥之处还请大家能够斧正,或者有更好资料来源的玩家欢迎在评论当中回复支持。
轴承类型是指风冷散热器风扇所使用的轴承类形。在机械工程上,轴承的类形非常多,但在散热器产品上使用的也就那么几种:使用滑动摩擦的含油轴承(套筒轴承)和使用滚动摩擦的滚珠轴承以及两种轴承形式混合这三种。
近些年来各大散热器厂商在轴承方面推出的新技术,诸如纳米陶瓷轴承、来福轴承等也都是对上面这几种基本形式轴承加以改进而成,运作原理还是没有变化。普通风冷散热器上主要使用含油轴承和滚珠轴承。
含油轴承是使用滑动摩擦的套筒轴承,使用润滑油作为润滑剂和减阻剂。虽然噪音低,制造成本也低,但磨损严重,寿命较滚珠轴承有很大差距。而且使用时间一长,由于油封的原因,润滑油会逐渐挥发,而且灰尘也会进入轴承,从而引起风扇转速变慢,噪音增大等问题。要持续加油或换新。
滚珠轴承改变了轴承的摩擦方式,采用滚动摩擦,这一方式更为有效的降低了轴承面之间的摩擦现象,有效提升了风扇轴承的使用寿命,也因此将散热器的使用寿命延长。所带来的缺点就是工艺更为复杂,导致成本提升,同时也带来更高的工作噪音。
当前磁悬浮轴承(Magnetic Bearing)开始流行,事实上其还不能算做是一种单独的轴承方式。因为其具体应用还得配合其它的轴承形式,例如磁悬浮+滚珠轴承、磁悬浮+含油轴承、磁悬浮+汽化轴承等等。磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。与传统的滚珠轴承、含油轴承相比,磁轴承不存在机械接触,转子可以运行到很高的转速,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。
二、轴承类型详细说明
近些年来各大散热器厂商在轴承方面推出的新技术,诸如磁浮轴承、流体保护系统轴承、液压轴承、来福轴承、纳米陶瓷轴承等也都是对上面这些基本的轴承形式加以改进而成,基本工作原理还是没有变化。
● 含油轴承
普通含油轴承填充较多油料
传统含油轴承油料容易挥发和沾染灰尘
含油轴承(Sleeve Bearing) 是使用滑动摩擦的套筒轴承,使用润滑油作为润滑剂和减阻剂,初期使用时运行噪音低,制造成本也低,但是这种轴承磨损严重,寿命较滚珠轴承有很大差距。而且这种轴承使用时间一长,由于油封的原因(电脑散热器产品都不可能使用高档油封,一般也就是普通的纸油封),润滑油会逐渐挥发,而且灰尘也会进入轴承,从而引起风扇转速变慢,噪音增大等问题,严重的还会因为轴承磨损造成风扇偏心引发剧烈震动。出现这些现象,要么打开油封加油,要么就只有淘汰另购新风扇。
含油轴承示例
以金属粉末为主要原料,用粉末冶金法制作的烧结体,其本来就是多孔质的,而且具有在制造过程中可较自由调节孔隙的数量、大小、形状及分布等技术上的优点。 利用烧结体的多孔性,使之含浸10%-40%(体积分数)润滑油,于自行供油状态下使用。运转时,轴承温度升高,由于油的膨胀系数比金属大,因而自动进入滑动表面以润滑轴承,停止工作时油又随温度下降被吸回孔隙。
含油轴承具有成本低、能吸振、噪声小、在较长工作时间内不用加润滑油等特点,特别适用于不易润滑或不允许油脏污的工作环境。孔隙度是含油轴承的一个重要参数。在高速、轻载下工作的含油轴承要求含油量多,孔隙度宜高。在低速、载荷较大下工作的含油轴承要求强度高,孔隙度宜低。这种轴承发明于20世纪初,因其制造成本低、使用方便,得到了广泛应用,现在已成为汽车、家电、音响设备、办公设备、农业机械、精密机械等各种工业制品发展不可或缺的一类基础零件。
含油轴承分为铜基、铁基、铜铁基等。
● 单滚珠轴承
单滚珠轴承原理示例
单滚珠轴承(1 Ball+1 Sleeve Bearing) 是对传统含油轴承的改进,采用滑动摩擦和滚动摩擦混合的形式,其实就是用一个滚珠轴承搭配一个含油轴承的方式来降低双滚珠轴承的成本,它的转子与定子之间用滚珠进行润滑,并配以润滑油。它克服了含油轴承寿命短,运行不稳定的毛病,而成本上升极为有限。单滚珠轴承吸收了含油轴承和双滚珠轴承的优点,将轴承的使用寿命提升到了40000小时,缺点是在加入滚珠之后,运行噪声有所增大,但仍小于双滚珠轴承。
噪音低、寿命长是单滚珠轴承的特点,克服了双滚珠的高噪音,高成本,高难度的缺点。继承了双滚珠较长寿命的优点,吸收了油封轴承噪音低的优点,可以说是低价位里首选的轴承。与其媲美的有液压轴承,寿命在4~5万小时,优点在于长期使用噪音不会增加,无需添加润滑剂。单滚珠轴承在长期使用后噪音略微增加,可以添加润滑脂来解决问题。但是液压轴承不用,因此液压轴承难度高,价格高。
● 双滚珠轴承
双滚珠轴承原理示例
全封闭滚珠轴承
双滚珠轴承(2 Ball Bearing) 属于比较高档的轴承,采用滚动摩擦的形式,采用了两个滚珠轴承,轴承中有数颗微小钢珠围绕轴心,当扇页或轴心转动时,钢珠即跟着转动。因为都是球体,所以摩擦力较小,且不存在漏油的问题。双滚珠轴承的优点是寿命超长,大约在50000-100000小时。抗老化性能好,适合转速较高的风扇。
双滚珠轴承的缺点是制造成本高,并且在同样的转速水平下噪音最大。双滚珠轴承和液压轴承的封闭性较好,尤其是双滚珠轴承。双滚珠轴承被整个嵌在风扇中,转动部分没有与外界直接接触。在密封的环境中,轴承的工作环境比较稳定。因此5000转级别的大口径风扇几乎都使用双滚珠轴承。不过液压轴承由于具备独特的还回式油路,所以润滑油泄露的可能性较小,根本不用过多担心。
三、含油轴承家族
★ 液压轴承
液压轴承代表AVC风扇
液压轴承(Hydraulic Bearing) 是由AVC首创的技术,是在含油轴承的基础上改进而来的。液压轴承拥有比含油轴承更大的储油空间,并有独特的环回式供油回路。液压轴承风扇的工作噪音有明显的降低,使用寿命也非常长,可达到40000小时。液压轴承实质上仍然是一种含油轴承。但这种经过了改进,寿命比普通油封轴承大大延长了,并且继承了含油轴承的优点——运行噪音小。目前液压轴承已经在AVC散热器中得到了应用,但并非所有的AVC散热器都采用液压轴承风扇。
★ 来福轴承
酷冷至尊散热器使用来福轴承
左为含油轴承,右为来福轴承
来福轴承(Rifle Bearing) 技术的代表厂商是CoolerMaster,目前CoolerMaster已经将旗下的大部分传统含油轴承风扇升级到来福轴承。作为传统含油轴承的改进,来福轴承采用耐磨材料制成高含油中空轴承,减小了轴承与轴芯之间摩擦力,来福轴承还带有反向螺旋槽及挡油槽的轴芯,在风扇运转时含油将形成反向回游,从而避免含油流失,因此提升了轴承寿命。来福轴承风扇通过采用以上结构及零件,使得含油及保油能力大幅提升,并降低了噪音。
★ 流体动态轴承
大镰刀风扇偏爱使用流体动态轴承
流体动态轴承
流体动态轴承示例
流体动态轴承(Hypro Bearing) 其名称来源于HY(Hydrodynamic wave,流体力学波)PRO(Oil protection system,油护系统),系知名散热器及风扇设计制造厂家ADDA的专利产品,也是在传统含油轴承基础之上进行多项改进而成。流体动态轴承与液压轴承可谓殊途同归,两种设计各自采用了一些独到的改进措施,但精髓同为循环油路系统,各方面的表现也基本相当。通常产品寿命可达50000小时以上。
★ 纳米陶瓷轴承
富士康散热器率先引入纳米陶瓷轴承
纳米陶瓷轴承外观
纳米陶瓷轴承(NANO Ceramic Bearing,NCB) 在本质上仍然是一种含油轴承,是由富士康在其产品中首先引入的。传统含油轴承风扇在使用过程中磨损比较严重,长时间使用时的可靠性较低。纳米轴承有效的克服了这个问题,陶瓷轴承技术采用了特殊的高分子材料与特殊添加剂充分融合。
纳米陶瓷轴承示例
纳米氧化锆在显微镜下的颗粒
轴承核心全面采用特殊的二氧化皓材料,使用冲模及烧结工艺制成,晶体颗粒由过去的60um下降到了03um,具有坚固、光滑、耐磨等特性。纳米陶瓷轴承具有很强的耐高温能力,不易挥发,这大大延长了风扇的使用寿命,纳米轴承的性质与陶瓷类似,越磨越光滑。据测试,采用纳米陶瓷轴承的风扇平均使用寿命都在15万小时以上。这项技术其实并非真正的纳米技术,所使用的材料也并非真正的纳米级材料,只不过是采用了纳米这样的字眼来吸引眼球罢了。
纳米级氧化锆物理特性
纳米级氧化锆粉具有大幅降低烧结温度、高硬度、高强度的特点。在热膨胀系数、摩擦系数、密度、硬度等方面的参数要远远高于油封轴承及滚珠轴承所使用的青铜以及轴承钢,甚至于有些参数已达到可与钻石系数相媲美的程度。利用这些特点使纳米陶瓷轴承本身可以将密度做到很小,使耐高温程度得以扩大,并且具有了极强的绝缘性及抗压、耐氧化、耐腐蚀的特性,大幅领先传统工艺风扇生产。
传统油封轴承风扇在使用过程中磨耗严重,使用寿命非常短,而且很容易随着温度的升高使内部受热膨胀而卡住轴心,出现风扇转速降低甚至停止转动的情况,对各种设备的芯片而言这是极其危险的。而采用纳米陶瓷轴承的风扇则具有非常强的耐高温能力,而且纳米级的粒子润滑剂同时又具有不易挥发的特点,使采用纳米陶瓷轴承的风扇寿命成倍延长。
与滚珠轴承风扇相比,纳米陶瓷轴承风扇的噪声也得到了很好的控制,所产生的噪声比双滚珠轴承低2—3dB。纳米陶瓷轴承风扇在组装过程中,也比滚珠轴承风扇的工序简单很多,从而在无形中使品质得到了提高,成本得以降低。由于纳米陶瓷轴承体积较小,所以在风扇的设计中便可加长电机的绕线,从而增大功率提高转速。相对于滚珠轴承风扇,其中心面积更小,有效增加了叶片空间面积,增大了空气流通量。
四、超静音——磁悬浮轴承
磁悬浮轴承
安耐美风扇采用磁浮轴承
磁悬浮轴承构造
磁悬浮轴承(Magnetic Bearing) 是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直,轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。与传统的滚珠轴承、含油轴承相比,磁轴承不存在机械接触,转子可以运行到很高的转速,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。磁悬浮事实上只是一种辅助功能,并非是独立的轴承形式,具体应用还得配合其它的轴承形式,例如磁悬浮+滚珠轴承、磁悬浮+含油轴承、磁悬浮+汽化轴承等等。这项技术并没有得到欧美国家的认可。
磁悬浮轴承工作原理
主动式磁悬浮轴承原理
拿一个简单的磁悬浮系统举例,它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上,转子受到一个向下的扰动,就会偏离其参考位置,这时传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号,然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力,从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此,不论转子受到向下或向上的扰动,转子始终能处于稳定的平衡状态。
磁悬浮轴承(Magnetic Bearing) 的马达采用磁悬浮(Magnetic System,MS)设计,其磁感应线与磁浮线成垂直,故轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。因此,磁悬浮事实上只是一种辅助功能,并非是独立的轴承形式,具体应用还得配合其它的轴承形式,例如磁悬浮+滚珠轴承、磁悬浮+含油轴承、磁悬浮+汽化轴承等等。这项技术并没有得到欧美国家的认可。
★ 汽化轴承
华硕狮子王散热器采用vapo汽化轴承
汽化轴承(VAPO Bearing) 是由Sunon将磁悬浮技术改进而来的,就是把含油轴承的轴套硬度加强,并且采用特殊的材料,其内层表面也是经过特殊加工的,这样就克服了含油轴承不耐高温的缺点,再和磁悬浮技术配合,就大大延长了使用寿命。
随着控制理论的发展以及对磁悬浮轴承系统性能要求的不断提高,磁悬浮系统控制器需要实现的控制算法的复杂程度日渐加大。传统的模拟控制器虽然具有成本低、速度快、性能稳定、对PID控制算法适应良好等优点,但却难以满足用户日益增高的需求。于是数字控制成为磁轴系统控制的主流趋势, 台湾SUNON主要出品SUNON磁浮VAPO轴承风扇。
★ 特殊个体——外磁式轴承
外磁式风扇外观
外磁式风扇内部构造
外磁式(TMD)风扇的特点是将电机移到边框周围,中心只以很小的轴承支撑。带来的好处是显而易见的:增大了过风面积和极大地缩小了盲区。据称这种设计可增加30%的风量和静压,并且由于TMD技术还将专利扇叶和导流外环结合为一体,能够使气流更集中且减少湍流的产生,从而提高了散热效率并降低5%的噪音。一般而言配备滚珠会更合适一些,摩擦力小,使用寿命也更长。用液压轴承没什么不可以,只是轴承老化可能导致启动速度减慢,而且使用寿命也不及滚珠轴承。
五、轴承类型对比
对比数据
通过对比不难看出,伴随不断改进和完善,庞大的含油轴承家族已经能够胜任主流应用需求。当前应用最为广泛的液压风扇,寿命基本上在3万-5万小时之间,完全能够胜任普通应用需求。而静音效果也明显要好过滚珠风扇,因此玩家在选购风扇时无需盲目追求滚珠风扇。况且滚珠风扇的工艺难度相对较高,价格也更贵。不过对于追求寿命的玩家来说,倒不妨选购双滚珠风扇,还有纳米陶瓷轴承。而对于追求超静音的玩家来说,选购磁悬浮风扇则会更好一些,不过弊端就是工艺难度高,价格比较昂贵一些。
总结:
通过以上介绍不难发现,小小散热风扇挑选起来还是有很多门道可循。而且有时寿命与静音、静音与成本、寿命与成本之间是不成正比的,因此在挑选时一定要多加注意和区分。千万不要顾此失彼,当然也不要错过自己最需要的功能,建议结合消费能力、应用环境及风量大小等特点来进行挑选。