Qu'est-ce qu'un dissipateur thermique et comment est-il fabriqué ?
Qu'est-ce qu'un dissipateur thermique ?
Un dissipateur thermique est un dispositif qui transfère la chaleur d'une source de chaleur vers un fluide environnant, comme un moteur de voiture ou un processeur d'ordinateur, par l'air ou un liquide. Son rôle est d'éviter la surchauffe et d'assurer le bon fonctionnement de l'appareil. Sans dissipateur thermique, le courant traversant l'appareil rencontre une résistance et génère de la chaleur, provoquant une augmentation rapide de la température. Des températures élevées et prolongées peuvent endommager l'appareil, et des températures extrêmement élevées peuvent causer des dommages permanents. Malgré sa petite taille, le dissipateur thermique est un composant extrêmement important, et ses méthodes de fabrication varient.
Les principes de fonctionnement fondamentaux d’un dissipateur thermique sont la conduction thermique, la convection et le rayonnement.
Conduction : la chaleur est transférée directement d'une source de chaleur à haute température (comme un processeur) à la base du dissipateur thermique, qui est en contact étroit avec elle.
Convection : Les ailettes du dissipateur thermique augmentent considérablement la surface de contact avec l'air. L'air circule sur ces ailettes, évacuant la chaleur par convection naturelle ou par un mouvement forcé du ventilateur.
Rayonnement : Tous les objets rayonnent de la chaleur sous forme d’ondes électromagnétiques, et les dissipateurs de chaleur dissipent également une partie de la chaleur de cette manière.
Principaux types et applications. Dissipateurs thermiques pour appareils électroniques :
On les retrouve généralement sur les processeurs et les cartes graphiques des ordinateurs. Généralement fabriqués en aluminium ou en cuivre, ils sont dotés d'ailettes et fonctionnent avec des ventilateurs pour former un système de refroidissement actif.
Radiateurs automobiles : Ce sont les composants essentiels du système de refroidissement d'un véhicule. Le liquide de refroidissement circule dans de minuscules tuyaux de refroidissement, dissipant la chaleur dans l'air grâce aux ventilateurs et au flux d'air du véhicule.
Radiateurs domestiques : L'eau chaude provenant du chauffage central ou des chaudières circule à travers eux, chauffant l'air intérieur par convection et rayonnement.
Comment sont fabriqués les dissipateurs thermiques ?
Le procédé de fabrication des radiateurs varie selon leur type, leur matériau et leurs exigences de performance. Ci-dessous, nous prendrons comme exemples les méthodes les plus courantes pour expliquer les principaux procédés de fabrication. L'extrusion est la méthode la plus courante pour produire des radiateurs en aluminium, offrant un procédé simple et économique, notamment pour les radiateurs à ailettes de forme uniforme.
Les étapes sont les suivantes : un moule en acier est d’abord fabriqué selon la forme et le nombre d’ailettes. La billette d’alliage d’aluminium est chauffée jusqu’à un état de fusion partielle d’environ 480 °C à 520 °C, puis poussée à travers elle avec force à l’aide d’un piston hydraulique pour former le profil du radiateur conçu pour la matrice. Le profil est ensuite refroidi sur une table de refroidissement pour fixer sa forme, puis redressé. Le profil est ensuite coupé à la longueur requise pour former des groupes d’ailettes individuels. La base du radiateur subit un usinage de précision (fraisage et meulage), puis est anodisée ou peinte en noir. Enfin, le groupe d’ailettes ainsi obtenu est assemblé à des composants tels que des caloducs et des ventilateurs pour former un dissipateur thermique complet.