Меню Рубрики

Установки для охлаждения стали

Технология процесса и способы закалки стали

Все о технологии закалки стали: что это такое, для чего нужно, какие способы существуют. Температуры, которым подвергается металл. Как изменяются свойства стали. Методы нагрева и среды охлаждения. Оборудование для термообработки. Дефекты при закалке.

Закалка стали проводится для повышения ее твердости, прочности и износостойкости. Это один из видов термической обработки, при котором металл сначала нагревается до температур, изменяющих его структурное состояние, а затем охлаждается таким образом, чтобы он приобрел требуемый физико-химический состав и необходимую кристаллическую структуру. Существует множество способов закалки стали, приводящих к различным результатам, но все они состоят из двух основных циклов: нагрева до критической точки и охлаждения с определенной скоростью до заданной температуры. Еще одна технологическая операция, используемая в процессе закалки металлов, — это отпуск, при котором структурные изменения происходят после нагрева до невысокой температуры с медленным охлаждением. Возможность изменения характеристик стали посредством закаливания во многом связана с ее изначальной кристаллической структурой и химическим составом, в котором самыми важными компонентами являются углерод и легирующие добавки. Именно они определяют, какой будет форма, размер и конфигурация элементов структуры стали после ее термической обработки.

Какие металлы подлежат калению

Закалка металла — это термическая обработка, которой чаще всего подвергаются углеродистые и легированные стали с целью повышения их твердости и улучшения прочностных характеристик. Несколько реже встречается термообработка цветных металлов, в частности отпуск, отжиг и закалка меди, латуни и бронзы, а также сплавов алюминия и титана. Необходимо отметить, что закаливание этих соединений в отличие от углеродистых сталей не всегда приводит к их упрочнению, некоторые сплавы меди после этого, наоборот, становятся более пластичными и мягкими. Гораздо чаще изделия из цветных металлов подвергаются отпуску для снятия напряжения после отливки, штамповки, прокатки или волочения.

Свойства стали после закалки

Углеродистая сталь в процессе нагрева проходит через ряд фазовых изменений своей структуры, при которых меняется ее состав, а также форма и элементов кристаллической решетки. При критической температуре 723 °C в еще твердом металле начинается распад цементита (карбида железа) и формирование равномерного раствора углерода в железе, который называется аустенит. Это состояние углеродистой стали является исходным для закалки.

При медленном охлаждении аустенит распадается, и металл возвращается в исходное состояние. Если же сталь охлаждать быстро, то аустенит не успевает изменяться, и при определенной скорости охлаждения и пороговых температурах формируются кристаллические решетки и химические составы, придающие ей различные эксплуатационные свойства. Этот процесс называется закалкой, и каждому его виду соответствует определенная структура уже закаленной стали, обладающей определенными техническими характеристиками. Основные фазовые состояния, имеющие значения при закалке, — это перлит, сорбит, троостит и мартенсит (см. рис. ниже).

Самая высокая твердость у стали, закаленной до состояния мартенсита. Таким способом производят закаливание режущего инструмента, а также осуществляют упрочнение поверхностей деталей, подвергающихся в процессе работы трению (втулки, обоймы, валы, шестерни и пр.). После выполнения закалки на троостит сталь становится одновременно твердой и упругой. Этой вид термообработки применяют к ударному инструменту, а также рессорам и пружинным амортизаторам. Для получения таких свойств стали, как стойкость к износу, упругость и вязкость, используют закалку до состояния сорбита. Такая термообработка используется для рельсов и других конструктивных элементов, работающих под постоянной динамической нагрузкой. Перечисленные фазовые состояния свойственны всем углеродистым сталям, но каждая их марка характеризуется своими температурными диапазонами и скоростями охлаждения.

Классификация каления стали

Закаливание в одной среде

Ступенчатая закалка

Ступенчатое закаливание проходит в два этапа. На первом изделие помещается в среду с температурой, превышающей на несколько десятков градусов точку начала возникновения мартенсита. После того, как температура выравнивается по всему объему металла, деталь медленно охлаждается, в результате чего в нем равномерно формируется мартенситная структура.

Изотермическая закалка

При изотермическом закаливании изделие также выдерживается в закалочной ванне при температуре, превышающей точку мартенсита, но несколько дольше. В результате этого аустенит трансформируется в бейнит — одну из разновидностей троостита. Такая сталь сочетает в себе повышенную прочность с пластичностью и вязкостью. Кроме того, после изотермической закалки в изделии снижаются остаточные напряжения.

Закалка с самоотпуском

Светлая закалка

Светлая закалка применяется для стальных изделий, поверхности которых при термообработке не должны подвергаться окислению. При такой термообработке сталь нагревается в вакуумных печах (см. фото ниже) или в инертных газовых средах (азот, аргон и пр.), а охлаждается в неокисляющих жидкостях или расплавах. Этим способом закаливают изделия, которые не должны подвергаться дальнейшей шлифовке, а также детали, критичные к содержанию углерода в поверхностном слое.

Оборудование для термообработки сталей

  • муфельные термопечи;
  • устройства индукционного нагрева;
  • установки для нагрева в расплавах;
  • газоплазменные установки;
  • аппараты лазерной закалки.

Первые три вида могут выполнять прогрев всего объема изделия до требуемой температуры, а последние — только поверхностного слоя металла. Кроме того, выпускаются и широко используются печи для закалки металлов, в которых нагрев осуществляется в вакууме или в среде инертного газа.

Закалочные ванны представлены стальными емкостями-охладителями для различных жидкостей, а также специальными тиглями из графита и печами для расплавов солей или металлов. В качестве закалочных жидкостей чаще всего используют минеральное масло, воду и водополимерные смеси. Для расплавов металлов обычно применяют свинец или олово, а для расплавов солей — соединения натрия, калия и бария. Закалочные ванны для жидких сред имеют системы нагрева и охлаждения рабочей жидкости до требуемой температуры, а также мешалки для равномерного распределения жидкости и разрушения паровой рубашки.

Температура для закалки

Марка стали Температура, С
закалки отжига отпуска
15Г 800 780 200
65Г 815 790 400
15Х, 20Х 800 870 400
30Х, 35Х 850 880 450
40Х, 45Х 840 860 400
50Х 830 830 400
50Г2 805 830 200
40ХГ 870 880 550
ОХ13 1050 860 750
3Х13 1050 880 450
35ХГС 870 860 500
30ХГСА 900 860 210
У7, У7А 800 780 170
Р9, Р12 1250 860 580
Р9Ф5, Р9К5 1250 860 590
Р18Ф2 1300 900 590
ШХ15 845 780 400
9ХС 860 730 170
Р18К5Ф2 1280 860 580
1Х14Н18Б2БРГ 1150 860 750
4Х14Н1482М 1200 860 750

Определение температуры нагрева в промышленном производстве осуществляется посредством контактных и бесконтактных пирометров. В последние десятилетия широкое распространение получили инфракрасные приборы, позволяющие дистанционно замерять температуру в любой точки поверхности нагретой детали. Кроме того, приблизительную температуру разогрева стали можно определить по цветовым таблицам.

Технология каления металла

От скорости и температурных параметров охлаждения стали, разогретой выше критической точки, напрямую зависит процесс формирования структуры и состава закаленного металла. К примеру, при быстром охлаждении в воде с комнатной температурой можно получить углеродистую сталь с мартенситной структурой, а при охлаждении в масле или горячей воде получается троостит. Каждой марке стали соответствуют свои характеристики и температурные режимы закалки, которые, помимо прочего, зависят от размера и формы детали. Поэтому на производстве термическая обработка деталей проводится в соответствии с маршрутной технологией и операционными картами, разрабатываемыми для каждого изделия.

Способы охлаждения

  1. Охлаждение в одном компоненте. Изделие погружается в жидкость и остается в ней до полного остывания.
  2. Прерывистая закалка в двух охладителях. Изделие сначала помещают в быстроохлаждающую жидкость, а после достижения заданной температуры переносят в среду с медленным охлаждением.
  3. Струйное охлаждение. Разогретая деталь интенсивно орошается потоком охладителя (см. фото ниже).
  4. Обдув. Поверхность изделия обдувается потоком воздуха или инертного газа.

При практическом применении закалки все эти виды охлаждений могут иметь различные вариации или комбинироваться друг с другом.

Среды охлаждения

Структура Среда охлаждения Твердость (HBW)
1 Мартенсит Холодная вода 500÷750
2 Троостит Масло 350÷500
3 Сорбит Воздух 250÷350
4 Перлит С остыванием печи 150÷250

Влияние скорости охлаждения на конечный результат

При закалке стали охлаждение должно идти со скоростью, предотвращающей распад аустенита на феррит и карбид железа, которое начинает происходить при температуре ниже 650 °C. Дальнейшее снижение температуры следует проводить медленнее, т. к. такая скорость обеспечивает уменьшение внутренних напряжений стали. Быстрое и полное охлаждение в холодной воде позволяет получить мартенсит, который обладает максимальной твердостью, но довольно хрупок. При быстром понижении температуры на 200÷300 °C распад аустенита прекращается, а дальнейшее более медленное охлаждение формирует в стали фазовые состояния с меньшей твердостью, но обладающие повышенной прочностью и износостойкостью. Скорость охлаждения регулируется видом используемой закалочной среды и ее температурой (см. таблицу ниже).

Среда охлаждения Скорость охлаждения (град/сек)
1 Воздух 5
2 Минеральное масло 150
3 Вода при комн. t° 700
4 Вода при 80 °C 1400
5 10%-й р-р хлористого натрия 2100
6 10%-й р-р едкого натра 1600

Отличия закаливаемости от прокаливаемости

Дефекты при закаливании стали

Причиной возникновения дефектов при закалке стали является ряд физических и химических факторов, возникающих при отклонении от заданных параметров термического процесса или из-за неоднородности закаливаемой заготовки. Неравномерный нагрев или охлаждение изделия может привести к его деформации и возникновению внутренних трещин. Эта же причина может вызвать неодинаковость фазовых превращений в различных частях изделия, в результате чего металл будет иметь неоднородную по составу и твердости структуру. Пережог стали происходит вследствие проникновения кислорода в поверхностный слой металла, что приводит к возникновению окислов, разъединяющих его структурные элементы и изменяющих физические свойства поверхностного слоя. Причиной обезуглероживания при закалке стали является выгорание углерода при попадании в печь избыточного количества кислорода. Эти виды дефектов неисправимы, а единственный способ борьбы с ними — это проверка герметичности печи или закалка в вакууме и инертных газах.

Окалины и критическое снижение концентрации углерода при калении

Даже небольшая концентрация кислорода в закалочной печи приводит к появлению поверхностной окалины, которая является следствием окисления металла при его термообработке. Эта же причина может вызвать уменьшение количества углерода в поверхностном слое заготовки. Полностью избавиться от таких явлений можно только путем применения вакуумных печей, обеспечивающих так называемую светлую закалку, а также при нагреве изделия в среде азота или аргона. Для минимизации окисления и обезуглероживания закалочная печь должна быть максимально герметичной, что в какой-то мере ограничивает приток кислорода в ее рабочее пространство.

Для закалки металлов рекомендуют использовать трансформаторное или индустриальное масло И-20. Частнику достать его непросто, поэтому хотелось бы услышать в комментариях к этой статье ваше мнение о возможности использования для закаливания стали отработанного автола или другого автомобильного масла.

источник

Системы охлаждения. Часть 1

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей и автор получил приз — фанатский комплект NVIDIA.

Данная статья представляет собой целостный материал, разбитый на две части для удобства восприятия. После каждой категории систем охлаждения дана табличка сравнительных оценок данной категории. Совокупность таких таблиц образуют таблицу сравнительной оценки потребительских характеристик различных систем охлаждения, приведенную во второй части статьи.

реклама

Краткое название, но огромная по объему тема. Статью я вынашивал давно (около 9 месяцев). Постоянно изменялся представительский материал, но не менялась идея. Все началось с того, как я прикупил домой модем и забрел на сайт www.overclockers.ru. Было это в августе 2003 г. (до этого лет 5 читал только iXBT.com). С тех пор, меня не покидала мысль что-нибудь да «сбацать» себе этакого. Про хорошее охлаждение я был неплохо осведомлен, ну, типа, какой кулер какого лучше, но зайдя на наш любимый сайт. В общем, ощущения были похожи на те, когда я маленьким ребенком первый раз сел в самолет и увидел, что кроме моего города в мире есть и другие города: есть море, которое больше речки около дачи. И понеслось. Пропилы в кулере, скотч на боковых ребрах радиатора с перевернутым вентилятором, но всего было мало. Хотелось большего, большего и большего. Впервые я осознано встретился с чем-то новым и ощутил сильнейшее действие закона возрастающих потребностей. Система жидкостного охлаждения (для простоты – ВО), элементы Пельтье, фреонка, чиллер – что выбрать. Я терялся в догадках. Нет. Я прекрасно знал, что «эти вещи» существуют и некоторые люди их используют, но я был просто поражен их доступностью. Их можно сделать самому и более эффективно, сэкономить кучу денег и получить от процесса огромное удовольствие. И в дополнение, не связываться с «не слишком продвинутыми» продавцами компьютерных фирм, молящимися в лучшем случае на мейнстрим, их предоплатами и месячными доставками (если у поставщиков есть), а мне нужен hi-end. Такой вот я человек – буду играть в старье, но накоплю на хорошую вещь. Шутка ли пересесть с Riva TNT на Radeon 9700! Жаль, что он у меня умер. Это и стало дополнительным стимулом к написанию конкурсной статьи, целями которой стали:

  1. Рассказать в общих чертах и достаточно простыми словами о способах охлаждения внутренностей наших «железных коней».
  2. Описать плюсы и минусы разных категорий систем охлаждения.
  3. Оценить привлекательность каждой категории систем охлаждения по ряду критериев (и это главная цель данной статьи).
  4. Предложить методику самооценки своих потребностей (о, как загнул!) по принципу «необходимость-достаточность».

В идеале должен получиться справочный материал (не люблю FAQ, искать вопрос в нужной формулировке – не по мне) для начинающего свой путь по охлаждению оверклокера.

реклама

Первая же поставленная перед собой проблема привела меня в тупик. Как разбить системы охлаждения на группы? Традиционно воздух-вода-экстрим слишком широкая группировка – «кашеподобно», по цене – так в каждой категории какой-нибудь производитель выдаст свой «прибабах» за много/мало у.е. Может по эффективности? Мда, а что считать эффективной системой охлаждения? Очевидно, что ту, которая справляется со своими задачами наиболее удобным для пользователя способом – тут то и проблема. Пользователи разные и задачи у них тоже. Решено было сделать некий микс:

  1. Пассивное охлаждение.
  2. Воздушное охлаждение regular.
  3. Воздушное охлаждение mod.
  4. Воздушное охлаждение hi-end, включая тепловые трубки.
  5. Жидкостное охлаждение.
  6. Жидкостное охлаждение hand-made.
  7. Охлаждение с помощью элементов Пельтье (на объекте охлаждения).
  8. Ватерчиллер (фреоновый и на элементах Пельтье).
  9. Холодильная установка (фреонка).

(Пункты с 6 по 9 рассмотрены во второй части материала).

Всякие «комп на балкон», «радиатор в ванну с водой», сухой лед, жидкий азот и т.п. упоминать не буду, т.к. это и не системы вовсе.

Оцениваться группы будут по следующим критериям:

  1. Эффективность охлаждения. Абсолютная (т.е. максимально возможная, все-таки не уйти от этой «скользкой» категории).
  2. Комплексность – возможность трудиться над всеми компонентами системного блока
    • блок питания
    • процессор
    • чипсет
    • цепи питания
    • винчестер
    • память
    • видеокарта
  3. Цена – куда без нее.
  4. Доступность – возможность приобретения «здесь и сейчас», требование спец. материалов и знаний, простота.
  5. Стиль — типа приятный внешний вид, красота, ногу не сломаешь, если попадет между труб (крутость от обладания не рассматривается).
  6. Шумность – спи моя радость усни.
  7. Удобство эксплуатации – комфорт есть комфорт, не надо следить за амебами в расширительном бачке.

Пассивным охлаждением считается охлаждение, не имеющее механических движущихся частей и не требующее внешних источников питания. Соответственно, не издающее никакого шума (и это ИМХО приоритет людей, идущих по этому пути). Звучит заманчиво если бы не ряд «но»:

  • это дороже;
  • это сложнее найти (потому что дороже);
  • это габаритней;
  • это трудно уживается с разгоном (хотя как уже было сказано, пользователи все разные).

«Но» есть «но», хотя тенденции мировых производителей предлагать продукты с пассивным охлаждением налицо (а, что не предлагать-то – новый рынок, хорошие нормы прибыли, да и FlowFX-ом передовую общественность подготовили).

В большинстве случаев (а по отношению к новой продукции – во всех) пассивное охлаждение применяется с тепловыми трубками, позволяющими переносить тепловую энергию как никакой другой материал. От медного бруска на источнике тепло передается трубками, далее на радиатор, который получил возможность увеличиться в размерах, т.к. размещается в менее стесненных условиях. Тепло конвекцией передается окружающей среде. Достаточно просто применить пассивное охлаждение к какому-нибудь элементу, но сложно сконструировать систему в целом, не применяя вытяжных/вдувающих в корпусе вентиляторов, иначе все перегреется (другое дело, что посаженые на 5в вентиляторы не шумят).

Посмотрим, чем мы можем охладить ключевые области компьютера:

Тут выбор небольшой – необходимо приобретать новый. Обойдется это удовольствие от 150 у.е. Например такой Fanless PowerSupply или как он сейчас Silent PurePower:

Блок питания испещрен вентиляционными щелями, корпус сделан из алюминия.

Или же внешний блок питания NEPS 400 от Zalman

реклама

По краям корпуса расположены два «крыла», которые значительно увеличивают площадь поверхности (а, следовательно, и эффективность охлаждения).

Самый горячий предмет – достаточно сложно охладить пассивно, очень желательно подобрать экземпляр с хорошим тепловым пакетом или заводящийся на пониженном напряжении. Примером кулера может быть этот, все от той же Thermaltake:

реклама

Часто предполагается пассивное охлаждение изначально, но обдуваемое потоками от процессорного кулера. Тут достаточно поставить радиатор габаритней (и более медный), например Zalman ZMNB32J.

Охлаждение предполагается аналогично чипсету. В некоторых комплектах мат. плат предполагаются небольшие радиаторы на MOSFET’ы (если это не серия OTES), но конструкция MOSFET’ов такова, что тепло они отдают печатной плате и, возможно, установка радиаторов без обдува – это только лишнее термосопротивление. Лично я MOSFET’ы оставил нетронутыми. Возможно, вскоре появятся продукты, специализированные для охлаждения MOSFET’ов в пассивных системах, например такие:

реклама

Достаточно проработанная производителями тема. С уверенностью могу сказать, что подобных продуктов полно на прилавках магазинов вашего города, например, такого как Zalman ZM-2HC1 (не лучший пример, но все же):

реклама

Хотя от такого подхода толку мало, но он все же есть. Самодельный вариант может выглядеть вот так (автор Сергей Еремин):

реклама

Также предлагаются отдельные наборы для самостоятельной сборки (Zalman ZM80D-HP и др):

реклама

Тишина не бывает бесплатной, но хорошо то, что продукты от «именитых» брэндов предлагают и хорошую эффективность.

Апогеем же данной категории является корпус-радиатор Zalman TNN 500A (к сожалению, забыл его аналог, но он точно есть), далее цитировано по Lexagon:

реклама

«Решение представляет собой высококачественный алюминиевый корпус, выполняющий роль радиатора. Боковые стенки корпуса имеют ребра охлаждения и именно к ним подводятся тепловые трубки от охлаждаемых компонентов. Возможности расширения системы впечатляют: до четырех 5.25″ устройств и до шести 3.5» устройств. Необходимо отметить нетрадиционное размещение блока питания – примерно в середине задней панели. Кстати, сам блок питания мощностью 300 Вт выполнен по безвентиляторной технологии, тепло отводится от блока питания посредством алюминиевой пластины, присоединенной к корпусу-радиатору.

Охлаждением центрального процессора занимается радиатор с использованием технологии тепловых трубок, причем непосредственно тепло рассеивается боковой стенкой системного блока, куда оно поступает по шести тепловым трубкам диаметром 6 мм. Заявленная скорость отвода тепловой энергии – 150 Вт (это звучит).

Жесткий диск охлаждается при помощи уже знакомого нам Zalman ZM-2HC1.

Охлаждение видеосистемы реализуется сходным с центральным процессором способом – от радиатора видечипа тепло отводится на боковую стенку корпуса по двум тепловым трубкам диаметром 6 мм. Заявленная эффективность системы охлаждения видеокарты – 50 Вт. Вроде не фонтан на фоне PCI-E с их 75вт по шине. Но приведу выжимку из опыта владельца (EXCITER-2001):

Стандартная комплектация крепежа охлаждающего блока к сокету поддерживает ТОЛЬКО процессоры Pentium 4 и AMD 64. ПРИ ЭТОМ для AMD 64 придется также отдельно докупить комплект удлиненных трубок, т.к. сокет на таких мат. платах расположен немного ниже, чем у P4. Появятся ли эти трубки в России – неизвестно. Процессору Athlon XP повезло с точностью наоборот – длины трубок хватает, а вот ЗАКРЕПИТЬ блок на сокете штатными средствами вообще невозможно. Но я вышел из этой ситуации с помощью простого решения, использующего возможности самого корпуса, вернее, его «дубовость» (толщина стенок 5-7 мм алюминия, при этом на стенках ещё и ребра радиатора существуют, усиливающие их жесткость) – я просто установил РАСПОРКУ между охлаждающим блоком и противоположной стенкой корпуса, тем самым прижав, насколько это возможно, блок к процессору. Решение грубое, но простое. Чем ещё можно было бы закрепить блок размером 68х68 мм и массой примерно килограмм (чистая медь) на сокете, я не придумал. «

Да, заставляет призадуматься. Но с другой стороны почти «килобаксовый» корпус приобретать на морально устаревающую платформу как-то несерьезно. По заверениям все того же владельца, корпус справляется и с Barton 2500@3200 без поднятия напряжения, и с Radeon 9800 Pro (кстати, рекомендуется доп. комплект тепловых трубок), разогнанного до 410/730, хотя температурный режим процессора – 70 градусов в нагрузке, мягко говоря, не радует.

Температура винчестеров (3шт) так и вообще ужасная – 61 градус, автор держать руку на них более 5 секунд не смог – очень горячо. Сдается мне это их корпус НАГРЕЛ, а не остудил. Естественно один из винтов умер.

Конечно, размещать TNN 500A лучше в просторном помещении с нормальной вентиляцией – тогда корпус эффективно рассеивает тепло. Не стоит забывать о том, что в этом корпусе стоит пассивный БП, что накладывает свои ограничения (Thanks to X):

+3.3в – 10A
+5в – 16A
12в – 10A
+5VSB – 1.5А Многим мамам нужно здесь 2А!! Для реализации некоторых функций, например, включения с клавиатуры мыши и т.п
-12в – 0.6А
-5в – 0.3А

Теперь давайте сравним с 300 ваттным обычным БП, а также с 420 ватт «качественным» БП:

+3.3в – 28А! ( больше на 18А!)
+5в – 30A! (больше на 14А!)
+12в – 15A (больше на 5А)
-12V – 0.8A (больше на 0.2А)
-5В – 0.3A (одинаково)
-+5VSB – 2.0A (больше на 0.5А согласно нормам)
+5в – 38А
+12в – 20А
+3.3в – 28А

Очевидно, что это решение от Zalman оказывается не таким всеобъемлющим, как может показаться на первый взгляд (да и охлаждение MOSFET’ов под вопросом, если кто-то решится разогнать процессор). Тем не менее, это решение многих проблем для некоторой части потребителей.

Сравнительная оценка Эффективность Комплексность Стоимость Доступность Стиль Шумность Удобство эксплуатации
Пассивное охлаждение 2 10 2 9 9 10 10

Воздушное охлаждение (regular)

Самый простой, самый доступный и, в большинстве случаев, достаточный способ охлаждения компонентов, безусловно – самый «комплексный». Воздухом охлаждается все. Причем производители железа заинтересованы удержать тепловые пакеты своих продуктов и всего компьютера, как системы, в пределах этой категории. Оно и понятно – это позволяет удешевить конечный продукт и сделать его более доступным.

Позволяет небольшой разгон, аккуратно укладывающийся в новые концепции производителей мат. плат (динамический оверклокинг). На представителях данного семейства останавливаться не считаю нужным, т.к. на любом «железячном» сайте вы можете встретить заголовки типа «Лето 2004. Сравнение 50 кулеров без перерывов на обед и перекуров».

Сравнительная оценка Эффективность Комплексность Стоимость Доступность Стиль Шумность Удобство эксплуатации
Воздушное охлаждение regular 1 10 10 10 5 2 10

В эту категорию я отнес типичную систему «оверклокера-воздушника», не желающего тратить лишних денег на продукцию «именитых» брэндов (которые выделены отдельно – для удобства).

Обычно вентилятор переводят на 5в или 7в для снижения шума, шлейфы скругляют, провода обтягивают оплеткой и убирают в укромный уголок – чтобы не мешали продуманному воздушному потоку.

Типичными модификациями служат установка воздуховода, пропилы в нижней части радиатора, переворачивание вентилятора с оклейкой ребер скотчем и удаление «мертвой зоны». Для начала пример воздуховода:

Может использоваться для активного кулера, но идея должна быть ясна – воздуховод необходим для подачи на радиатор вентилятора забортного воздуха, температура которого ниже корпусной. Но в данном случае автор фотографии путем применения 12см вентилятора уменьшил уровень шума, сохранив постоянным расход воздуха.

Также могут помочь температурному режиму пропилы в подошве радиатора, позволяющие обдувать область вокруг процессорного ядра. Данная методика применена и в кулерах от ATi Radeon 9800. Подобное может выглядеть так, хоть это фото видеокарты (автор ReBit):

Некоторые переворачивают вентилятор для уменьшения влияния «мертвой зоны» – зоны над ядром процессора, которая размещена под мотором вентилятора и обделена воздушным потоком. Для того чтобы эффективность «перевертыша» не пострадала, необходимо обклеить боковые ребра радиатора скотчем, оставив примерно 1 см зазора у подошвы, иначе вентилятор всосет воздух из верхних частей радиатора, а у нижних будет повышенная температура. Еще «мертвую зону» можно убрать смещением вентилятора относительно радиатора вбок или установка его на 1 см выше радиатора (через переходник, тот же скотч).

Обходятся установкой массивного радиатора на чипсет и общего вентилятора большого диаметра на 5в на всех. Некоторые ставят радиаторы на MOSFET’ты, но свое мнение по этому поводу я уже высказал выше.

Современные винчестеры требуют охлаждения. По заявлениям Seagate, повышение температуры корпуса винчестера с 22 до 50грд при длительной эксплуатации снижает ресурс накопителя в 2 раза. Помогут устройства типа:

Доступность абсолютная, как по ассортименту, так и по цене.

На мой взгляд, элемент не требует охлаждения (т.к. вольтмодами не балуюсь), но желающие могут смастерить нечто подобное:

Близкое расположение модулей памяти не позволяет устанавливать на них габаритные системы охлаждения. Самое демократичное решение – это установка кулеров над модулями памяти.

Элемент мало чем отличающийся от процессоров, итог – ставим процессорный кулер. Клеим радиаторы на память или прикрепляем их скрепками, не забываем и про цепи питания. Примерное изображение конечного продукта (автор Sasha):

Жертвами модификации обычно становятся медные кулеры Titan, лепестки на радиаторах памяти «распускаются», чтобы не излучали друг на друга. В любом случае, вентилятор предпочитается с термодатчиком, чтобы было меньше шуму.

Сравнительная оценка Эффективность Комплексность Стоимость Доступность Стиль Шумность Удобство эксплуатации
Воздушное охлаждение mod 3 10 10 6 5 5 10

Воздушное охлаждение (hi-end)

Данная категория применима к процессорным кулерам. Эти кулеры достаточно дорого стоят (до 60 у.е.), но предоставляют отличную эффективность и небольшой шум. Эффективность сравнима с недорогими серийными системами жидкостного охлаждения (отчасти из-за скромного потенциала этих систем). Итак, что нас ждет на прилавках «уже» или в ближайшем будущем:

Канапе из пластин, нанизанных на тепловые трубки.

В очередной раз инженеры компании Zalman увеличили размеры радиатора, заменили вентилятор на более массивный – 120мм (на модели 7000A-Cu был установлен 92мм вентилятор) и получился Zalman 7700Cu (слева Zalman 7000A-Cu, справа Zalman 7700Cu)

Компания Coolermaster выпустила в продажу новый вентилятор Dual Storm DDF-S81-U1, имеющий футуристичный дизайн, что делает его еще более привлекательным для покупателя:

Такая турбина может неплохо смотреться на монстре от Thermaltake PIPE101, который представляет собой полностью медную конструкцию с использованием технологии тепловых трубок и продаётся без вентилятора в комплекте:

Не одним Thermaltake плодятся монстры. Компания Thermalright давно славится тем, что производит одни из самых эффективных воздушных кулеров. Их новая модель XP-120 предполагает установку 12 см вентилятора без переходников:

На фото выше он изображен в сравнении с предшественником SP-94, а ниже — установленным на материнскую плату ABIT IC7:

А как вам такое от тайваньской компании Coolink:

Первый стоит в Японии порядка $46, второй — почти $55.

Компания Cooler Master тоже не спит, выпустив Hyper6 и Ultra Vortex:

Заряженная башенка. Не рекомендуется использовать без бокового кулера. А вот что представляет из себя его подошва:

Используются целых шесть тепловых трубок, чтобы отводить тепло от процессора. Тепло рассеивается в окружающий воздух 27 медными пластинами.

А вот и водоворот Ultra Vortex:

Этот кулер совместим с платформами Pentium4 и Athlon64, имеет полностью медный радиатор и очень тихий вентилятор (на минимальной скорости полностью бесшумный – 16dBa). Весит кстати немало – 868 г.

Напоследок снова вернемся к Thermaltake, но уже к алюминиевому канапе CL-P0025 Silent Tower, с шумом в 21dBa:

Большинство представленных фотографий были сделаны на Computex 2004, где также были продемонстрированы специальные кулеры для Prescott:

Такого монстра-инопланетянина я бы с удовольствием поставил около монитора, как напоминание о мирах «Звездных войн» или историй Герберта Уэллса.

Представители данного семейства систем охлаждения позволяют пользователю раз и навсегда позабыть о проблеме перегрева процессора (конечно, если продумана вентиляция в корпусе), имеют отличный стильный вид. Это высокотехнологичные продукты, радующие глаз и, тем не менее, требующие аккуратного обращения с системным блоком, т.к. зачастую они сильно превышают рекомендуемые Intel и AMD показатели массы кулера.

По комплексности данная категория будет оцениваться, как и предыдущая (изменится лишь показатель эффективности).

Сравнительная оценка Эффективность Комплексность Стоимость Доступность Стиль Шумность Удобство эксплуатации
Воздушное охлаждение hi-end 3 10 9 10 9 5 10

Вот мы и добрались до имхо самой. не смог подобрать нужного слова, да это и незачем. Каждый имеет право на свое мнение, но не имеет никакого права его навязывать другим, преподнося его как единственно верное. Скажу лишь, что автор – заядлый «водянщик», поглядывающий в сторону фреонового ватерчиллера.

Эта категория тоже не обделена вниманием производителей, другое дело, что некоторые предложения локальны, и лишь немногие продаются world-wide. Итогом такого положения служит например то, что у нас продукция Innovatek будет дешевле, чем в США (250 vs 350 у.е.) и наоборот относительно Corsair или Koolance (цены примерные, но разница наглядная), в то время, как ThermalTake предлагает схожий уровень цен по всему миру.

Итак, что же представляет собой система жидкостного охлаждения? Она состоит из контура, в который вовлечены водоблок (часто серийные системы предлагают охлаждение для одной точки – процессора, остальное – за отдельную плату, причем не всегда добавление точек охлаждения «полезно» для элементов контура (помпа, расход воды и т.д.), так что будьте внимательны при сравнении цен), радиатор, помпа, расширительный бачок. Пройдемся по этим элементам.

Водоблок – теплообменник, забирающий тепло и передающий его потоку жидкости. Он представляет собой 2 пластины, часто медные и редко серебряные, с двумя или более отверстиями. Конечно, бывают и алюминиевые водоблоки, как, например, в Poseidon, но это уже прошлый век. Теплопроводность алюминия примерно в 2 раза ниже теплопроводности меди, которая в свою очередь уступает около 6% серебру. Но серебро относительно дорого и не стоит выигрыша в 6% (или, если перепад температуры процессора и окружающего воздуха 15 грд при медном водоблоке, то, заменив его на серебряный, при прочих равных условиях, получим снижение температуры примерно на 0,9грд). Одна пластина содержит штуцеры, вторая (немного толще) – «развитую» поверхность (для большей площади контакта с водой). Они свариваются, стягиваются заклепками или прижимаются между собой через герметик (бывает и без него). Пример водоблока от Swiftech:

Радиатор – элемент, передающий тепло с контура окружающей среде (окружающая среда это воздух, а не холодильник вашей бабушки – про это позже). От него напрямую зависит эффективность системы в целом. Аналогично водоблокам, радиатор лучше выбирать медный. Существуют 2 типа радиаторов. Первый тип – это трубчатый радиатор, в котором обычно медная труба несколько раз проходит через «стопку» обычно алюминиевых пластин. Эффективность такой конструкции хороша, если проектировщики не поленились поработать головой, иначе «будет плохо» (плохой контакт трубок и листов, множество сильных перегибов могут снизить поток жидкости до неприемлемых значений и т.д.).

Пример трубчатого радиатора:

Второй тип радиатора носит название «пластинчатый». Он имеет небольшие емкости для жидкости с обеих сторон, соединенных множеством «сплющенных» трубок, через которые проходит жидкость. Чем больше плотность пластинчатых трубок – тем лучше, но сложнее продуть. Тем не менее, такие радиаторы более эффективны, менее габаритны (при одинаковой эффективности) и их сложнее повредить – хоть молотком стучи. Пример пластинчатого радиатора:

Да, да – обычный радиатор от печки автомобиля – типичный пример семейства пластинчатых радиаторов.

Помпа – сердце системы (иногда его не бывает). Она качает жидкость в контуре. Бывает погружной и внешней. Не буду останавливаться на этом пункте (т.к. в покупных системах не выбирают), лишь упомяну, что большинство помп крыльчаточного типа.

Производительность измеряется в литрах/час и уровне подъема вертикального столба жидкости (данный параметр предпочтительнее). Также это и дополнительный источник тепла в контуре. Брэнды предпочитают недешевые и очень надежные и малошумные помпы от Eheim (например Innovatek, Zalman):

Расширительный бачок – нужен не всегда, но очень облегчает процесс смены жидкости в контуре. Также если помпа погружная, то она будет находиться внутри него. Тандем с участием расширительного бачка изображен выше. Также в контуре присутствуют различные типы шлангов и опционально – тройники, когда уместны.

На рынке продукты систем жидкостного охлаждения достаточно немногочисленны. На это есть множество причин, почти каждый потребитель найдет себе свою. Почти каждый, но не все. Именно для оставшихся потребителей постарались фирмы 3R, Thermaltake, Asetek, Koolance, Innovatek, Zalman, Titan, Acuma, Cooler Master, Gainward и некоторые другие.

Самой распространенной системой жидкостного охлаждения на прилавках магазинов до последних времен была WCL-02 Poseidon. Система достаточно недорогая и не очень эффективная из-за материала водоблоков – алюминий. Слово, которое отвернет «водянщика» от этой системы, хотя она неплохо справлялась с задачами своего времени, только это время ушло.

Недавно 3R System обновила линейку систем жидкостного охлаждения POSEIDON четырьмя системами охлаждения для процессоров, WCL03-120Cu, WCL03-90Cu, WCL02-120Cu, WCL02-90Cu. Начало поставок решений запланировано на середину августа текущего года.

Материал всех 4 решений – медный водоблок и алюминиевый радиатор. WCL-03 90CU и WCL-02 90CU оснащены 80/90 мм вентиляторами, радиаторы WCL-03 120CU и WCL-02 120CU рассчитаны под 120-мм вентиляторы. 03 серия, похоже, использует нагруженную на водоблок помпу, в то время как 02 серия использует погружную помпу и расширительный бачок. Во всех комплектах используется регулятор оборотов вентилятора, что должно сказаться на уровне шума самым благоприятным образом. Однако производительность, скорее всего, не ушла далеко от своих ценовых собратьев.

Этот брэнд в настоящее время предлагает 3 системы: Aquarius II/III и BigWater. Aquarius II представляет собой достаточно простенькое охлаждение центрального процессора и за отдельную плату – видеокарты. Хиленькая помпа, которая начинает шуметь через 2 месяца и просить себя заменить. Трубчатый радиатор под вентилятор 90мм. Все это «не есть гуд» для серьезных экспериментов, да с несколькими точками охлаждения. Итог — неплохо для одной точки при небольшом шуме, например:

Aquarius III – это внешняя система на одну точку, на 3 точки производитель предлагает использовать 3 штуки – поставив их как hi-end дековые музыкалки:

Водоблок сделан из меди и подходит под все 5 основных разъемов.

Расчетное охлаждение 200вт, какая при этом температура объекта не сообщается. Бесшумной такую систему назвать нельзя, уровень шума колеблется от неплохих 21 dBA при 2000 RPM до назойливых 48 dBA при 5500 RPM – контрибуция двух 80мм вентиляторов на подшипниках качения. Радиатор трубчатый. Приятно то, что внешний блок представляет развитую функциональность по мониторингу всего и вся: CPU температура подсвечивается голубым когда все ОК, и красным, когда хочет обратить на себя внимание; также можно указать желаемую температуру, при которой блок будет трудиться по максимуму; аналогичные показатели и по температуре воды; не обошлось без вентиляторов – помимо мониторинга есть и реобасовые функции. Вообще на внешний блок приятно посмотреть.

BigWater – начинает приятно удивлять с самой первой секунды.

От широко распространенного Aquarius II, эта система отличается более массивным радиатором, на котором установлен 120мм вентилятор, более производительной помпой, и другой конструкцией водоблока с прозрачной акриловой крышкой и голубой светодиодной подсветкой.

В комплект Bigwater все еще не входит водоблок для видеокарты. Впрочем, он продается как отдельный продукт, совместимый со всеми жидкостными системами Thermaltake. Шланги являются UV sensitive, как и наполняющая их жидкость, сие означает свечение в ультрафиолете – однозначный плюс владельцам прозрачных стенок корпусов.

Достаточно сильный набор от именитого производителя с возможностью дополнительного приобретения водоблоков на видео и чипсет. Все водоблоки имеют симпатичные прозрачные крышки, что дает возможность заправить систему чувствительной к ультрафиолету жидкостью. Имеет достаточно надежную, мощную и тихую помпу. Радиатор трубчатый. Не следует обольщаться на название – ватерчиллером тут и не пахнет.

Регулярно модифицирует свою систему, последняя реинкарнация которой называется Koolance Exos-Al.

Водяная система охлаждения Exos-Al от Koolance состоит из внешнего блока с насосом, резервуаром и теплообменником. Водоблоки для процессора, чипсета и видеокарты придётся докупать отдельно. Во внешнем модуле располагаются насос, радиатор, резервуар и вентиляторы. За продувку отвечают три 80-мм вентилятора, расположенные в верхней части блока Exos. На них может подаваться разное напряжение (5 В и 12 В). Режимы задаются переключателем в передней части корпуса. Интересно то, что к плате можно подключить два вентилятора корпуса, которые будут работать от того же напряжения, что и вентиляторы блока охлаждения. Водоблок процессора изготовлен из меди и имеет покрытую золотом поверхность (21 карат), отполированную до зеркального блеска, а прозрачный корпус придаёт привлекательный внешний вид. Высокая теплопроводность меди и золота обеспечивает хорошую передачу тепла.

Exos обеспечивает эффективный отвод тепла, но бесшумной систему не назовешь – типичный уровень шума 43.4 дБ(A), максимальный же достигает 56 дБ(А). Также Koolance предлагает алюминиевый водоблок для винчестера:

Подобная вещь очень привлекательна, если бы не алюминий. Энтузиаст не поставит себе в «медный» контур алюминиевый «элемент» из-за гальванических реакций.

InnovaSet – внутренняя система ВО, не имеющая конкретного перечня комплектующих. То есть в подобной коробке потребитель получит тот набор, который сам себе составит из предложенных. Есть наборы и с 1, и с 2 вентиляторами, большими/маленькими водоблоками. Очень компактны. Единственный обязательный спутник Innovatek это помпы Eheim 1046, питающиеся от 12в и потребляющие 5вт – но разве это плохо?

Innovatek HTCS Radiator – то, что требует особого внимания. Компания Innovatek со своей новой системой HTCS Radiator пытается выйти на рынок с решением, которое, по заявлениям, работает абсолютно бесшумно. Radiator имеет голубую окраску, которая хорошо впишется в интерьер комнаты благодаря ещё и своему необычному дизайну.

Radiator не имеет вентиляторов вообще. Единственным источником шума является водяной насос. Впрочем, модель насоса 1046 Eheim практически шума не издаёт – он ниже среднего уровня шума в комнате. Насос в состав комплекта HTCS Radiator не входит. Innovatek позволяет пользователям самим набирать конфигурацию системы охлаждения.

Трубки и разъёмы аналогичны другим водяным системам охлаждения от Innovatek, что обеспечивает совместимость с существующими системами. Качество изготовления компонентов великолепно во всех отношениях. Странно, но автоматического выключения компьютера при перегреве не предусмотрено.

Zalman Reserator I тоже не использует вентиляторов. Система состоит из гигантской башни охлаждения (высотой 59 см и 15 см в диаметре), которая является и радиатором, и резервуаром, и насосом. Никакого электрического соединения с ПК не предусмотрено, так что пользователям придётся самим заботиться о защите ПК от перегрева. Имеется индикатор тока воды, что позволяет убедиться в работе системы.

Комплектный водоблок – медное основание и алюминиевое обрамление:

На выставке CeBIT 2004 Titan представили свою систему охлаждения второго поколения, названную TWC-A04:

Это внешняя система охлаждения, рассчитанная не только на охлаждение всех современных настольных процессоров, но и чипов видеокарт. В комплекте к системе поставляются два водоблока. Один – для процессора и один для чипа видеокарты. Это полностью медные водоблоки со штуцерами из нержавеющей стали:

В комплекте с системой охлаждения поставляется дополнительный радиатор. Интересно это тем, что данный теплообменник именно дополнительный и может не устанавливаться в случае, если у вас в корпусе нет для него места. Этот радиатор можно установить на заднюю стенку корпуса, чтобы он выполнял роль ещё и системного вентилятора.

Сам по себе радиатор трубчатой конструкции, с медными трубками, на которых установлены алюминиевые пластины. Корпус радиатора – нержавеющая сталь. Общие размеры теплообменника (с вентилятором) составляют 95x85x85мм. Сверху на радиатор установлен большой тихоходный вентилятор размерами 80x80x35 мм, он подключается к материнской плате или основному блоку системы охлаждения. Таким образом, система охлаждения может управлять вентилятором на дополнительном теплообменнике, регулируя общую производительность и уровень шума. Внутри корпуса установлено два больших радиатора так же с медными трубками и алюминиевыми пластинами:

Система питается забортным воздухом. Через вентиляционные щели на лицевой панели снизу система забирает холодный воздух, прогоняет его через себя и снова выбрасывает в атмосферу помещения. Таким образом, она не оказывает никакого влияния на температуру воздуха внутри компьютера.

Панель управления позволяет пользователю настраивать производительность и уровень шума и сигнализирует в случае неполадок, но Titan TWC-A04 не имеет системы защиты от перегрева (тем не менее, установлена аварийная сигнализация на случай остановки водяной помпы). Заявленный уровень шума – до 34 дБ(A).

Предлагает свою систему водяного охлаждения Cool River:

Система Cool River поставляется с тремя водоблоками, что, несомненно, огромный плюс. К сожалению, контур спроектирован без тройников, что скажется на скорости потока жидкости. Трубчатый радиатор имеет неплохие размеры и предназначен для установки 12см вентилятора, что благоприятно отразится на уровне шума. Водоблоки полностью медные, но качество обработки поверхности весьма посредственное. Крепления – брекетовые, как у большинства систем, подходят ко всем сокетам и видеокартам.

Система продаётся уже в собранном состоянии – для кого-то это плюс. Но когда нужно произвести доработку под конкретный корпус или вынести какие-то части наружу, это не очень удобно. Недостаточное количество креплений для установки водоблоков на северный мост и видеокарту, предлагают термопрокладку – не есть гуд, однозначно минус. Отсутствие контроля работы системы. В общем, система соответствует начальному уровню водянок (как Аквариус), унаследовав все типичные минусы – невысокую эффективность при комплексном разгоне, ненадежную слабую помпу, которая обязательно встанет (хотя все когда-нибудь встает и ломается). Тем не менее, этот набор – новый уровень для покупных водянушек нижнего ценового диапазона.

На выставке CeBIT 2004 Cooler Master продемонстрировал систему водяного охлаждения Aquagate:

Особенностью системы являются компактные размеры: легко помещается в два 5″ отсека, а также LCD экран для системного мониторинга. Вполне симпатичный ретро-вид, напоминающий радио из фильмов про 60-е годы. Водоблок изготовлен из меди, а его прозрачная верхняя часть — из акрила:

На вид он имеет достаточно развитую поверхность.

Достаточно сложно что-либо сказать об эффективности этой системы, т.к. ничего неизвестно о ее радиаторе. Смею предположить, что она недалеко ушла от своих ценовых собратьев Titan и TermalTake.

Gainward вроде бы и не производитель систем ВО, но умолчать о его продуктах нельзя:

Gainward регулярно обновляет свой hi-end под торговой маркой Cool FX, оснащенный фирменной системой жидкостного охлаждения производства Innovatek. Например, в комплект поставки hi-end от nVidia будет входить сама видеокарта GeForce 6800 Ultra Extreme с предустановленным водоблоком, радиатор с эффективной мощностью рассеивания 400 Вт, помпа производства Eheim, 120 мм вентилятор, а также все необходимые трубки, штуцеры и фитинги. Номинальные частоты видеокарт серии всегда повышены, в данном случае это составляет 450/1200 МГц. Более того, Gainward утверждает, что фирменная система охлаждения позволит разогнать чип до частоты 550 МГц, что однозначно недостижимо при использовании воздушного охлаждения.

Следует заметить, что подобное удовольствие обойдется весьма недешево – за весь комплект придется отдать 899 евро. Фишка в том, что за дополнительные 100 евро можно получить водоблоки для процессора и чипсета, а также все необходимые трубки. Таким образом, можно создать эффективную и бесшумную систему охлаждения для видеокарты и процессора с чипсетом. Отдельно не Extreme версию GeForce 6800 Ultra Gainward продает за 599 евро. Получается, что вся фирменная система ВО на три точки обойдется за 400 евро. С поправкой на «эксклюзивность» поголовья GeForce 6800 Ultra Extreme. Вполне не дурно.

Промежуточный итог по категории

Эффективность покупных систем жидкостного охлаждения в основном совпадает с их ценовыми категориями (хотя эффективность – это всего лишь один из параметров этих систем):

Эффективность Название
От среднего (медного) кулера, до hi-end кулера WCL-02 (03) Poseidon, Aquarius II/III, TWC-A04, Cool River, Aquagate
Выше hi-end кулера Waterchill, HTCS Radiator, Reserator I
Максимальная эффективность категории Exos-Al, InnovaSet, Cool FX
Сравнительная оценка Эффективность Комплексность Стоимость Доступность Стиль Шумность Удобство эксплуатации
Жидкостное охлаждение low-end 2 1 8 9 8 4 7
Жидкостное охлаждение middle-end 3 3 7 9 8 4 7
Жидкостное охлаждение hi-end 4 5 6 8 9 5 8

Во второй части статьи вы найдете сравнительные оценки характеристик самодельных систем ВО и систем, часто относящихся к экстриму. Также приведена итоговая таблица сравнительной оценки потребительских характеристик различных систем охлаждения.

Александр Фомин aka eastSiR
г. Сыктывкар

Выражаю благодарность Евгению Яковине aka Evpen за наставничество в процессе публикации статьи.

Ссылки на использованные при написании статьи материалы по возможности приведены (перечень сайтов ниже). Все изображения взяты из Интернета. Подробнее об упомянутых в статье продуктах вы можете узнать в материалах следующих сайтов:

Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

источник

Читайте также:  Установка газораспределения ниссан альмера