ITBO20120618A1 - Procedimento per la realizzazione di un dissipatore e dissipatore cosi' ottenuto - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO PER LA REALIZZAZIONE DI UN DISSIPATORE E DISSIPATORE COSÌ OTTENUTO

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente la produzione dei dissipatori ed ai dissipatori di tipo alettato e si riferisce ad un procedimento per la realizzazione di un dissipatore e ad un dissipatore così ottenuto.

Sono noti dissipatori provvisti di una base, generalmente a forma di parallelepipedo, avente una faccia destinata al riscontro ed al flusso termico con una corrispondente superficie di un oggetto od elemento da raffreddare ed una contrapposta faccia recante delle alette sporgenti dalla base e destinate alla dispersione termica per convezione e, secondariamente, per irraggiamento. I dissipatori noti sono realizzati in rame o principalmente in leghe di alluminio adatte alle lavorazioni per la loro produzione.

Il metodo noto più diffuso per la realizzazione di dissipatori alettati in alluminio consiste nell’estrusione che permette di formare dissipatori provvisti di alette sporgenti, ad esempio perpendicolari alla base e mutuamente parallele od inclinate e/o ramificate, destinate alla dispersione termica.

Uno svantaggio di tale metodo noto per la realizzazione di dissipatori consiste nel fatto che la tecnica di estrusione impone severi limiti alle dimensioni e forme dei dissipatori; ad esempio l’altezza massima delle alette, la distanza minima tra di esse e la loro sottigliezza sono limitati dai vincoli imposti dalle matrici di estrusione.

Inoltre l’estrusione richiede preferenzialmente l’utilizzo di leghe particolarmente adatte a tale processo di lavorazione, ad esempio leghe della famiglia Al - Mg - Si quale la 6060 ovvero 9006/1 che però presentano lo svantaggio di avere una conducibilità termica notevolmente inferiore a quella dell’alluminio puro e di altre leghe non adatte all’estrusione.

Altro svantaggio dei metodi di estrusione per la realizzazione di dissipatori alettati consiste nel fatto che richiedono quantitativi minimi di produzione dipendenti dalle caratteristiche e dimensioni delle macchine per estrusione e sovente molto superiori alle quantità ordinabili dalla clientela.

Ulteriore svantaggio di detti metodi noti consiste nel fatto che ciascun tipo di dissipatore richiede uno specifico attrezzaggio delle macchine per la sua produzione costringendo, per forniture in pronta consegna, a mantenere grandi ed onerose giacenze di magazzino.

È anche noto un metodo di produzione che prevede la realizzazione di una base estrusa, quindi sempre in leghe adatte all’estrusione, dotata di scanalature ricavate durante l’estrusione stessa o in fasi successive, destinate ad ospitare le radici di alette che vengono poi bloccate tramite incollaggio e/o deformazione plastica della base. Tale procedimento consente di superare le limitazioni attinenti alle dimensioni e reciproche distanze delle alette ed attinenti alle minime quantità producibili economicamente ma presenta lo svantaggio principale della possibile discontinuità termica tra la base e le radici delle alette.

Un altro svantaggio di quest’ultimo procedimento noto consiste nel fatto che, particolarmente in caso di molti ed intensi cicli termici ed ancor più in presenza di vibrazioni, il fissaggio delle alette può cedere con conseguenti gravi rischi di danno delle apparecchiature a cui sono associati i dissipatori.

Un ulteriore svantaggio di quest’ultimo procedimento noto consiste nel fatto che richiede molte, complesse e costose fasi di lavorazione ciascuna delle quali à ̈ critica per la qualità e sicurezza del dissipatore finito.

Entrambi i metodi noti sopra descritti presentano limitazioni nelle dimensioni della base a seguito dei limiti dell’estrusione che condiziona anche il tipo di lega impiegata; di conseguenza, per ottenere dissipatori con base di grande dimensione à ̈ spesso necessario saldare più dissipatori fino al raggiungimento delle dimensioni desiderate con aumento di costi e delle criticità di lavorazione, inoltre il raggiungimento di predeterminate prestazioni richiede di realizzare dissipatori di maggior dimensioni e/o massa a cagione delle prestazioni termiche delle leghe adatte all’estrusione.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un procedimento che permetta di realizzare dissipatori monolitici con alette pressoché prive di vincoli dimensionali, in particolare con alette anche molto alte, sottili e con ogni spaziatura. Altro scopo à ̈ di proporre un procedimento per la realizzazione, senza saldature o giunzioni, di dissipatori con base anche di grandi dimensioni, anche dell’ordine dei metri quadrati di proiezione di base.

Ulteriore scopo à ̈ di proporre un procedimento che consenta di realizzare dissipatori anche con leghe di alluminio ad alte prestazioni termiche, ad esempio la lega 6060. Altro scopo à ̈ di proporre un procedimento che consenta di realizzare i dissipatori in ogni quantità, anche unitaria, ovvero senza quantitativi minimi di produzione.

Ulteriore scopo à ̈ di proporre un procedimento che permetta di realizzare e consegnare prontamente una grande varietà di dissipatori modulari mantenendo a magazzino poche diverse tipologie di elementi costitutivi ed utilizzando una ridotta tipologia di attrezzi ed utensili di tipo disponibile sul mercato o semplici ed economici da realizzare e che non richiedano complesse e laboriose operazioni di attrezzaggio per passare dalla produzione di una tipologia di dissipatori ad un’altra.

Ulteriore scopo à ̈ di proporre un dissipatore monolitico con caratteristiche geometriche, particolarmente della sua alettatura, pressoché di ogni tipo.

Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali:

- la figura 1 illustra una vista assonometrica di una placca (P) di lega d’allumino di circa 6 metri di lunghezza, un metro e mezzo di larghezza e mezzo metro d’altezza dalla quale vengono ricavati i dissipatori tramite il procedimento oggetto della presente invenzione per la realizzazione di un dissipatore ed in cui in tratteggio sono illustrati possibili tagli previsti dal procedimento stesso;

- le figure da 2 a 4 illustrano rispettive viste in proiezione ortogonale della placca (P) di figura 1 dopo una prima fase di taglio prevista dal procedimento per realizzare dei blocchi;

- le figure da 5 a 7 illustrano rispettive viste in proiezione ortogonale di un blocco di figura 2 dopo una parziale esecuzione di una seconda fase di taglio prevista dal procedimento per realizzare delle lastre;

- le figure da 8 a 10 illustrano rispettive viste in proiezione ortogonale di una lastra di figura 7 dopo una parziale esecuzione di una terza fase di taglio prevista dal procedimento per realizzare dei pannelli;

- le figure 11 e 12 illustrano viste in proiezione ortogonale rispettivamente parziale dal basso e laterale di un pannello di figura 8 dopo l’esecuzione di una fase di fresatura prevista dal procedimento per realizzare dei pannelli alettati;

- la figura 13 illustra una vista parziale dal basso di un pannello alettato di figura 12 dopo una parziale esecuzione di una quarta fase di taglio prevista dal procedimento per realizzare dei dissipatori a misura;

- la figura 14 una vista assonometrica di un dissipatore oggetto della presente invenzione ricavato tramite il procedimento della presente invenzione.

Le figure da 1 a 14, illustrano la placca P da cui si iniziano le attuazioni delle fasi del metodo, i semilavorati ed il dissipatore D ottenuto tramite il procedimento ove tali procedimento e dissipatore sono oggetto della presente invenzione.

Il dissipatore D da realizzare à ̈ di predeterminate dimensioni ed à ̈ dotato di una base una cui faccia superiore reca delle alette A sporgenti aventi determinate altezze, spessori e distanze reciproche. Le altezze, spessori e distanze delle alette A possono essere costanti oppure variabili ad esempio passando dal centro verso i lati del dissipatore.

La placca P di partenza consiste, ad esempio, in un parallelepipedo in lega d’alluminio preferibilmente lega di tipo 1050a in Italia indicato anche come tipo 9001/2 o 4507 colato a caldo in una forma od altrimenti prodotto.

Le dimensioni minime del parallelepipedo sono superiori, preferibilmente approssimativamente multiple, a quelle d’ingombro complessivo del dissipatore D da realizzare.

Preferibilmente la placca P ha dimensioni dell’ordine delle migliaia e/o centinaia di millimetri, ad esempio lunghezza di circa 6.000 mm, larghezza di circa 1.500 mm ed altezza di circa 500 mm, o comunque le dimensione con cui viene fornito dalla fonderia.

Il procedimento per la realizzazione di detto dissipatore D prevede di utilizzare la placca P in lega d’alluminio avente le caratteristiche sopra indicate; di attuare un insieme di fasi di taglio, preferibilmente lungo rispettivi piani paralleli alle facce della placca P per l’eventuale suddivisione della placca P in lastre e/o pannelli N; e di attuare almeno una fase di fresatura per asportare dalla placca P o dal pannello N il materiale che separa le alette realizzando scanalature interposte tra dette alette.

Il procedimento, a partire da una condizione in cui le facce principali della placca P sono orizzontali, può prevedere ad esempio una prima fase di taglio comprendente la realizzazione di almeno un taglio trasversale ottenendo almeno due blocchi; una seconda fase di taglio comprendente la realizzazione di una pluralità di tagli orizzontali di almeno uno dei blocchi ottenendo almeno due lastre L; una terza fase opzionale di taglio comprendente la realizzazione di una pluralità di tagli verticali e longitudinali di almeno una delle lastre L ottenendo almeno due pannelli N ciascuno avente almeno due misure corrispondenti a quella del dissipatore D e la terza misura, ad esempio quella longitudinale, uguale o maggiore, preferibilmente multipla, della corrispondente terza misura del dissipatore D.

Il procedimento prevede poi l’attuazione di almeno una fase di fresatura di una faccia di almeno una lastra L o pannello N realizzando, tramite una o più fresature singole o multiple, le scanalature che separano le alette del dissipatore D.

Il procedimento prevede di utilizzare nella fase di fresatura almeno una fresa multipla ad asse rotante recante una pluralità di lame circolari distanziate ove il raggio libero delle lame ovvero la differenza tra il raggio della lama ed il raggio dell’albero o del rispettivo distanziale tra lame, à ̈ uguale o superiore all’altezza della alette, la distanza tra le lame à ̈ uguale allo spessore delle alette e lo spessore delle lame à ̈ uguale alla distanza tra le alette. Il numero delle lame può essere uguale al numero degli interspazi o scanalature tra le alette del dissipatore D, in modo da ottenere tutte le alette con un’unica fresatura, oppure può essere inferiore, ad esempio un sottomultiplo, in tal caso saranno necessarie più fresature per ricavare tutte le alette.

Il procedimento prevede di utilizzare una fresa multipla con lame circolari aventi rispettivi spessori e/o distanze reciproche costanti oppure diverse per realizzare spessori e/o spaziature delle alette del dissipatore D diverse.

Il procedimento prevede opzionalmente di attuare un’eventuale ulteriore fase di taglio realizzando una pluralità di tagli verticali e trasversali di almeno una lastra L o pannello N ottenendo il dissipatore D a misura.

Il procedimento prevede anche fasi opzionali di realizzazione di ondulazioni delle alette perpendicolari o parallele alla base del dissipatore. A tale scopo il procedimento prevede l’uso di particolari punzoni allineati o disposti a matrice e sfalsati, aventi dimensioni trasversali massime superiori alle distanze tra le alette per deformarle plasticamente ed ondularle quando sono inseriti a forza tra di esse perpendicolarmente o parallelamente alla base del dissipatore.

Il dissipatore D, illustrato in figura 14 ed ottenuto dall’esecuzione del procedimento sopraesposto, à ̈ monolitico, preferibilmente in lega d’alluminio 1050a; le sue alette hanno spessori e distanze reciproche fino ad un minimo di un trecentesimo dell’altezza delle alette stesse od anche meno e fino ad un massimo qualsiasi.

Inoltre la faccia principale della base del dissipatore D ha dimensioni massime fino a 500 mm e/o 1500 mm o più e dimensioni minime qualsiasi.

L’operatività del dispositivo prevede che la sua faccia inferiore, ovvero la faccia della sua base opposta alle alette, sia posto ad intimo contatto con l’oggetto da cui estrarre calore.

Si devo osservare che la particolare lega prevista per il dissipatore, la sua realizzazione monolitica e la possibilità di realizzare alette piane od ondulate di pressoché qualsiasi caratteristica geometrica, consentono di ottenere eccellenti prestazione termiche. L’adozione di tale tipo di lega à ̈ resa possibile dal procedimento adottato per la realizzazione del dispositivo.

Un vantaggio della presente invenzione à ̈ di fornire un procedimento che permetta di realizzare dissipatori monolitici con alette pressoché prive di vincoli dimensionali, in particolare con alette anche molto alte, sottili e con ogni spaziatura.

Altro vantaggio à ̈ di fornire un procedimento per la realizzazione, senza saldature o giunzioni, di dissipatori con base anche di grandi dimensioni, anche dell’ordine dei metri quadrati di proiezione di base.

Ulteriore vantaggio à ̈ di fornire un procedimento che consenta di realizzare dissipatori anche con leghe di alluminio ad alte prestazioni termiche, ad esempio la lega 6060.

Altro vantaggio à ̈ di fornire un procedimento che consenta di realizzare i dissipatori in ogni quantità, anche unitaria, ovvero senza quantitativi minimi di produzione. Ulteriore vantaggio à ̈ di fornire un procedimento che permetta di realizzare e consegnare prontamente una grande varietà di dissipatori modulari mantenendo a magazzino poche diverse tipologie di elementi costitutivi ed utilizzando una ridotta tipologia di attrezzi ed utensili di tipo disponibile sul mercato o semplici ed economici da realizzare e che non richiedano complesse e laboriose operazioni di attrezzaggio per passare dalla produzione di una tipologia di dissipatori ad un’altra. Ulteriore vantaggio à ̈ di fornire un dissipatore monolitico con caratteristiche geometriche, particolarmente della sua alettatura, pressoché di ogni tipo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la realizzazione di un dissipatore di predeterminate dimensioni e dotato di una base una cui faccia reca delle alette (A) sporgenti, detto procedimento à ̈ caratterizzato dal fatto di prevedere di: - utilizzare una placca (P) in lega d’alluminio, colato od altrimenti prodotto, a forma di parallelepipedo avente dimensioni superiori, preferibilmente approssimativamente multiple, a quelle d’ingombro complessivo del dissipatore (D) da realizzare; - attuare un insieme di fasi di taglio, preferibilmente su rispettivi piani paralleli alle facce della placca (P) per l’eventuale suddivisione della placca (P) in lastre o pannelli (N); - attuare almeno una fase di fresatura per asportare dalla placca (P) o dal pannello (N) il materiale che separa le alette (A) realizzando scanalature interposte tra dette alette.
2. 2) Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di utilizzare una placca (P) in lega d’alluminio preferibilmente di tipo 1050a.
3. 3) Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2 caratterizzato dal fatto di utilizzare una placca (P) avente dimensioni dell’ordine delle migliaia e/o centinaia di millimetri, preferibilmente lunghezza di circa 6.000 mm, larghezza di circa 1.500 mm ed altezza di circa 500 mm.
4. 4) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di attuare, a partire da una condizione in cui le facce principali della placca (P) sono orizzontali, una prima fase di taglio realizzando almeno un taglio trasversale ottenendo almeno due blocchi; una seconda fase di taglio realizzando una pluralità di tagli orizzontali di almeno uno dei blocchi ottenendo almeno due lastre (L).
5. 5) Procedimento secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto di attuare una terza fase di taglio realizzando una pluralità di tagli verticali e longitudinali di almeno una delle lastre (L) ottenendo almeno due pannelli (N) ciascuno avente almeno due misure corrispondenti a quella del dissipatore (D) e la terza misura uguale o maggiore, preferibilmente multipla, della corrispondente terza misura del dissipatore (D).
6. 6) Procedimento secondo la rivendicazione 4 o 5 caratterizzato dal fatto di attuare almeno una fase di fresatura di una faccia di almeno una lastra (L) o pannello (N) realizzando, tramite una o più fresature singole o multiple, le scanalature che separano le alette (A) del dissipatore (D).
7. 7) Procedimento secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto di utilizzare nella fase di fresatura almeno una fresa multipla ad asse rotante recante una pluralità di lame circolari distanziate ove il raggio libero delle lame à ̈ uguale o superiore all’altezza della alette (A), la distanza tra le lame à ̈ uguale allo spessore delle alette e lo spessore delle lame à ̈ uguale alla distanza tra le alette.
8. 8) Procedimento secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto di utilizzare una fresa multipla con lame circolari aventi rispettivi spessori e/o distanze reciproche costanti oppure diverse per realizzare spessori e/o spaziature delle alette (A) del dissipatore (D) diverse.
9. 9) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8 caratterizzato dal fatto di attuare una eventuale ulteriore fase di taglio realizzando una pluralità di tagli verticali e trasversali di almeno una lastra (L) o pannello (N) ottenendo il dissipatore (D) a misura.
10. 10) Dissipatore realizzato secondo il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di essere monolitico, preferibilmente in lega d’alluminio 1050°; di avere spessori e distanze reciproche delle alette (A) fino ad un minimo di un trecentesimo dell’altezza delle alette stesse od anche meno e fino ad un massimo qualsiasi ed inoltre di avere una faccia principale della base con dimensioni massime fino a 500 mm e/o 1500 mm o più e con dimensioni minime qualsiasi.