Eine Kuehlkoerperauswahl in die neben den thermischen Kriterien auch mechanische Gegebenheiten und Anforderungen einfliessen, ist fuer das langfristig sichere Funktionieren von Geraeten, Modulen oder Anlagen durchaus mitentscheidend.

Die Auswahl der Kuehlkkoerper auf die Abmessungen Laenge, Breite, Hoehe zu beschraenken ist nicht mehr ausreichend, ebenso wichtig ist es, zur Beurteilung der Qualitaet ein Verstaendnis fuer die Zusammenhaenge zu erlangen, die, schon in der Projektierungsphase eingehend betrachtet, die Gesamtqualitaet entscheidend beeinflussen.

Die Kuehlkoerper, die aus Aluminiumlegierungen als Extrusionsprofile (Strangpressprofile) hergestellt werden unterliegen zum Teil anderen Kriterien als Druckgussteile oder Blechbiegeteile und bei spanabhebender Bearbeitung sind nochmals andere Gegebenheiten zu beruecksichtigen. Somit kommen vielfach Kriterien zum Tragen, deren Beachtung schon in der Entwicklungsphase eine erhebliche Bedeutung zugestanden werden muss.

Bei der Gesamtkonzeption eines Geraetes ist der Kuehlkoerper ein Teil das mit verschiedenen anderen Komponenten zusammenpassen muss, und es daher bei der Konzipierung zu beruecksichtigen ist, dass beim Herstellungsprozess des Extrudierens Abweichungen vom Nennmass, d.h. die Toleranzen, durchaus erheblich sein koennen. Die Herstellung eines Strangpressprofiles erfolgt als ein Durchpressen eines erwaermten Aluminiumblocks, dem Pressbolzen, durch ein Werkzeug, der Matritze, mit der negativen Formgebung der zu erstellenden Kontur. ( Photo 1 )

Die auftretenden hohen Verformungskraefte bedingen entsprechend hohe Toleranzen der Profile, weshalb grosse Anstrengungen zu unternehmen sind diese Toleranzen zu minimieren.

Die zugrundeliegenden DIN Normen lassen ein ? Toleranzfeld, je nach Groesse des Profiles, von wenigen zehntel bis zu etlichen Millimetern gelten. Hierbei sind dann nicht nur Masse wie Laenge,Breite und Hoehe zu betrachten, auch Winkelabweichung (Neigung), Verwindung und Planparallelitaet sowie Wanddickentoleranz oder Woelbung des Quirschnittes sind wichtige Beurteilungsmasstaebe. In den DIN Normen 17615 und 1748 sind die genauen Angaben zu finden, und es ist sehr zu empfehlen, diese Normen zu kennen.

DIN 17615 ist benannt:"Praezisionsprofile aus AlMgSi05" und beinhalten die Grenzabmasse fuer Extrusionsprofile die einen Profildurchmessser, als umschreibenden Kreis, von 300 mm nicht ueberschreiten. Bei Durchmessern des umschreibenden Kreises groesser als 300 mm, gilt dann DIN 1748 . ( Bild 1 )

Die Herstellung von Profilen mit eingeschraenktem Toleranzfeld fuehrt zu erheblichen Mehrkosten durch geringeren Durchsatz pro Zeiteinheit und hoeherem Ausschuss durch erhoehten Aufwand an Selektion.

Ein Beispiel soll verdeutlichen, dass auch dieser Aufwand sich durchaus rechnen kann:

Die Ebenheit eines Kuehlkoerperbodens ( hier Woelbung des Querschnittes und Verwindung in der Laenge ), auf welchen die Bauteile z.B. IGBT aufgeschraubt werden, ist nach DIN beispielsweise ?1 mm, die geforderte Ebenheit fuer guten Waermekontakt des IGBT soll aber ?0,5 mm nicht ueberschreiten; zwei Moeglichkeiten bleiben: a) zusaetzliche spanabhebende Bearbeitung (ueberfraesen) des Profilbodens ergibt eine Ebenheit von ?0,2 mm und kostet die Summe x, b) der Kauf des gleichen Kuehlkoerpers bei einem renommierten Hersteller, der darauf geachtet hat seine Profile mit einem reduzierten Toleranzfeld z.B. Haelfte der DIN Grenzabmasse zu produzieren. Zwar ist der Profilpreis a) guenstiger als b), jedoch ist Profil b) ganz oder teilweise ohne zusaetzliche Bearbeitung einsetzbar und spart daher erhebliche Kosten ein.

Das gilt grundsaetzlich und betrifft natuerlich auch die anderen Grenzabmasse wie Winkelabweichungen, Planparallelitaet u.s.w.

Dieses eingeschraenkte Toleranzfeld ist z.B. auch dann von grosser Wichtigkeit, wenn ein Kuehlprofil als integrativer Bestandteil eines Gehaeuses eingesetzt wird, und alle vorgenannten Bedingungen zu einer masslich und optisch einwandfreien Funktion beitragen muessen, aufwendige Fraesarbeiten jedoch vermieden werden sollen. ( Bild 2 )

Bei einer spanabhebenden Bearbeitung eines Kuehlkoerpers, wie z.B. Kontur fraesen, Bohrungen einbringen oder Gewinde schneiden etc., gelten, wenn in der Zeichnung nicht anders angegeben, Allgemeintolereanzen nach DIN 7168 bzw. DIN ISO 2768. Hierbei wird ueblicherweise die Toleranzklasse m = mittel, somit DIN 7168 m eingesetzt.

Am Beispiel (Bild 3) soll verdeutlicht werden, wie die Allgemeintoleranzen aus Presstoleranzen und Fertigungstoleranzen durch geeignete Bemassung guenstig gestaltet werden koennen.

Alleine durch Verlagerung des Nullpunktes von der Aussenkante zur Profilmitte kann der Toleranzbereich erheblich reduziert werden, bei diesem Beispiel, bezogen auf die Symmetrieachse, um den Betrag von 1,1 mm. Um die Durchbiegungen bei Extrusionsprofilen zu eliminieren, bietet es sich an, die Bodenflaechen der Kuehlkoerper zu ueberfraesen.

Durch den Materialabtrag wird die Bodenplatte duenner, welches bei der Festlegung von Bohr- und Gewindetiefen sowie Sackloechern zu beachten ist. ( Photo 2 )

Im gezeigten Beispiel (Bild 4) kann die Bodenplatte nach dem Planfraesen bis zu 0,8 mm duenner sein als der Nominalwert, da die Profiltoleranzen konvex (ballig) 0,2 und konkav (hohl) 0,8 mm betragen.

Eine Bearbeitung entsprechend DIN 74 zeigen die Ausschnitte im Beispiel:

A) Durchgangsbohrung nach DIN 74 A m 3, Senkung Bodenseite und Freistechen der Rippen.

B) Durchgangsbohrung mit Freistechen der Rippen nach DIN 74 H m 4 und Senkung von der Rippenseite.

C) Gewinde M6, Gewindetiefe berechnet als: Gewindemass multipliziert mit 1,6, plus 2 mm Kernbohrungstiefe ergibt 11,6 mm. Bohrloch am Rippenfuss freigestochen und Plansenkung o 12 x 0,5 auf der Bodenseite.

D) Sackgewinde M4, Gewindetiefe 4 x 1,6 = 6,4 mm plus 2 mm, ergibt Bohrtiefe 8,4 mm.

Groessere Flaechen an Kuehlkoerpern sind planzufraesen um eine gute Ebenheit zu errreichen. Wenn hierbei fertigungsbedingt der Fraeserdurchmesser kleiner als die zu fraesende Flaeche ist, werden durch paralleles Fraesen sogenannte Fraeskanten sichtbar.

Hierbei handelt es sich um Kanten im tausendstel, maximal im hundertstel Millimeterbereich die normalerweise keinen Einfluss auf die Funktion des Waermeueberganges oder der Montage haben. (Bild 5)

Sollen diese Fraesbahnen nicht sichtbar sein, ist es zweckmaessig, in der Zeichnung Bereiche anzugeben, in denen keine Fraeskanten gewuenscht sind; soweit technisch durchfuehrbar wird dem gerne entsprochen.

Die gegebenden Erlaeuterungen legen dar, dass das Ein- und Zuordnen von Press- und Fertigungstoleranzen durchaus unproblematisch ist, wenn die zur Verfuegung stehenden Moeglichkeiten der Einflussnahme kenntnisreich genutzt werden. Eine Zusammenstellung der Auswahlkriterien, bezogen auf den Einsatzbereich des Kuehlkoerpers, ermoeglicht somit, Kosten und Lieferzeiten zu reduzieren.

Der Hersteller des Kuehlkoerpers ist gerne bereit, die Auswahlkriterien zu erlaeutern, interaktiv mit dem Kunden sachgerechte Produktspezifikationen festzulegen und optimale Loesungen anzubieten.

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