Hola a todos.
Como decía en mi presentación uno de los motivos de mi introducción en el mundo del mecanizado fue la construcción de waterblocks.
Para el que no lo sepa son bloques que sustituyen a los ventiladores que normalmente llevan los componenentes de un ordenador por los que se hace circular agua.
Aquí os explicaré cómo los construyo:
En mi caso el bloque va a ser para refrigerar un Intel Xeon W3570.
Bloque CPULo primero que hago es buscar el Datasheet de este procesador.
Me voy a la web de Intel, hago la búsqueda correspondiente, selecciono el link adecuado, en este caso (normalmente será el primero):
Procesador Intel® Xeon® secuencia 3000 - Especificaciones
Clico, y me voy a la pestaña de Documentos Técnicos.
Busco el apartado de Hoja de datos y miro si allí están los que busco.
En este caso hay dos:
Intel® Xeon® Processor 3500 Series Datasheet Volume 1Intel® Xeon® Processor 3500 Series Datasheet Volume 2Selecciono el primero de ellos y busco los datos que me interesan, que van a ser:
- Tamaño del die, donde están ubicados los cores.
- Tamaño del IHS.
- Distancia de los mounting holes.
En la hoja 32 ya tengo el tamaño del IHS:
El tamaño que me interesa será el indicado como C1, descontando el C3 y el C2, descontando el C4.
En las medidas contemplan un margen de error. Yo cojo el númeor mayor, que se supone el tamaño máximo.
C1 = 39.1; C2 = 36.6.
Los C3 y C4, cojo el número menor (sigo buscando el tamaño máximo).
C3 = 2.2; C4 = 2.2
... y ya tenemos el tamaño del IHS:
39.1 - 2.2 = 36.9
36.6 - 2.2 = 34,4
Nuestro IHS es de 36.9 x 34.4En la siguiente hoja, tenemos el tamaño del die:
14.4 x 18.91
En la hoja 2 no hay nada que me interese.
Sigo comprobando los datasheets y me voy a la guía de diseño:
Intel® Xeon® Processor 3500 Series and LGA1366 Socket Thermal and Mechanical Design Guide
En la hoja 52, tenemos las distancias entre mounting holes: 80 x 80
Ya tenemos las medidas que nos interesan.
Comenzaremos con el diseño del bloque.
Partiendo de la base de que el agua siempre va más lenta en los bordes, como quiero refrigerar todo el IHS, voy a partir del tamaño de éste, más 5 mm.
El espesor de la base más o menos está "establecido" y se suele hacer de 5mm., medida que yo también emplearé.
O sea que, para empezar, me construyo una pieza de 42 x 39.5 mm, con un espesor de 5 mm.
Le voy a redondear las esquinas con un radio de 2 mm., lo que me ayudará para que la junta no tenga que dar un giro de 90º totalmente lineal.
Esta será la parte que transporte el agua en mi bloque.
Ahora, como voy a poner una junta, le voy a aumentar 2 mm, para la pared del alojamiento de la junta.
Voy a utilizar junta de Vitón (creo que es la mejor que hay) de 3 mm. de diámetro.
Así que para el asiento de la junta, consulto en epidor, juntas para hidráulica:
Juntas para Hidráulica
Veréis que hay un montón de apartados.
El que a mi me interesa está en la página 69: Juntas tóricas EQ, Estanqueización estática.
El alojamiento para una junta de 3 mm. debe de ser de una anchura de 4,08 (+-0,2) y una altura de 2.3 (+-0.15).
Con esto, debería de ser suficiente.
... pero como a mi me gusta la seguridad, voy a rizar el rizo, ane los posibles errores de mecanizado, haré el alojamiento de 3 x 2.2.
Fijaros que, aún así, la junta solamente sobresaldrá 0.8 mm, lo que teóricamente aguantaría casi cualquier presión.
Bueno, continuamos con el diseño:
Ya tengo la pared para la junta, así que ahora, añadiré a la pieza una extrusión de 3 mm. de anchura y una altura que deje 2.8.
A continucación tendremos que poner los agujeros para la tornillería, con lo que necesitar, en cada esquina un cilindro de 3 mm.
A ese cilindro hay que sumarle 2 mm. por cada lado para la pared de seguridad, con lo que tendremos cilindros de 7 mm. de diámetro, que situaremos justamente en las esquinas.
Trazaremos un rectángulo tantente a estos círculos y le recortaremos las esquinas para que queden redondeadas.
Haremos los orificios de 2.5 mm. que el diámetro correcto para los machos para rosca métrica 3 mm..
Bueno, pues ya tendremos la base, con agujeros para la tapa y asiento para la junta.
Tendría que quedar algo así:
A continuación vamos a diseñar el mecanizado interior.
Advierto que me voya "equivocar" intencionadamente para que veáis qué supone un cambio en un mecanizado.
Como mecanizado me he decidido por microchannel. La motivo creo que es claro: Varios de los mejores bloques tanto de hace tiempo como actuales lo utilizan, por lo que es un mecanizado muy efectivo, no es excesivamente restrictivo ni complicado de mecanizar (hasta cierto punto).
Los canales los haré lo más estrecho que me permitan las fresas que tengo para obtener una profundidad de 3.5 mm.: Esta longitud es la que tienen la inmensa mayoría de bloques.
En principio creo que 1 mm. de anchura está bien. Como la fresa es ya de 1 mm., los haré de 1.2 mm.
... y quedaría así:
Veremos que ya he cometido los primeros errores.
Realmente si pensamos que el agua siempre va a tender a ir hacia donde encuentre menos restricción nos daremos cuenta de esos errores.
El primero es obvio: Si no hacemos una oquedad delante de los canales solamente entrará agua en aquellos que estén directamente sobre la entrada.
Para comprobarlo utilizaré software de fluidos.
Aquí podéis verlo:
La velocidad es muy buena, pero solamente tenemos agua en los canales centrales.
Vamos a soluccionarlo haciendo oquedades en ambos extremos (sin pensar en nada más):
Bueno, pues se puede ver como ahora tenemos agua en todos los canales.
... pero también se pueden sacar otra conclusión importante: A medida que nos alejamos del centro, la velocidad en los canales disminuyte.
Basándonos en esta premisa ahora vamos a intentar conseguir lo que a nosotros nos interesa: Un caudal regular en todo el bloque y aumentar el rendimiento en la zona correspondiente al die.
Tras una serie de cambios, esto es lo que he conseguido:
Como podéis ver es más regular.
Aùn así, todavía hay que optimizarlo: El objetivo es conseguir todos los canales del mismo caudal.
También hay algún canal central al que no entra agua.
Aclaración: Esto no es del todo cierto. Lo que pasa es que tengo la configuración bajo mínimos para observar mejor donde puede haber problemas y que me haga los cálculos en poco tiempo.
Bueno, pues redondeados algunos canales y ajustada la configuración, así queda:
Un saluo.
Creo que he conseguido lo que buscaba:
Un rendimiento mayor en la zona central y un caudal regular en el resto del bloque.
Apenas hay zonas azules (estas zonas serán donde el agua tenga menos movimiento).
Aparte de las esquinas y algún recoveco la única zona que podría preocupar sería justamente la entrada al bloque. Esto es debido a que al entrar el agua chocha en el suelo y se reparte, por lo que no va a tener mayor incidencia en el rendimeinto del bloque.
A continuación haré la tapa, que he pensado en hacerla con anclaje incluido.
... y por fin, tenemos el diseño del bloque completo.
La base:
La tapa para socket 1366:
El bloque completo:
Ahora habrá que empezar el proceso para mencanizarlo.
Bloque chipset
En este caso voy a diseñar un bloque para refrigerar el disipador que refrigera el heatpipe de una Asus P6T Deluxe V2.
En este caso hay que trabajar de otra forma: Tenemos una medida externa y unos agujeros que, en prinicpio, para aprovechar todo el tamaño posible, va a quedar dentro del propio bloque (y tapa).
Me extenderé menos ya que es parecido, pero al revés (antes partíamos del centro sin un tamaño predefinido del bloque).
Tendremos que empezar por un rectángulo de la medida total.
Marcaremos los agujeros de anclaje: Se han lucido los de Aus, cada uno a diferente distacia que cualquier otro.
Ahora nos quedan también los agujeros para cerrar la tapa.
Dado que los agujeros para los anclajes limitan bastante (hay uno en cada esquina), he decidio poner dos agujeros para la tapa en cada esquina, uno a cada lado del agujero de anclaje.
A partir de estos agujeros marcaremos un margen de 2 mm., al igual que en los laterales para que queden de pared para el alojamiento de la junta.
Ahora hay que hacer el asiento para la junta, justamente igual que anteriormente.
A continuación el mecanizado interior:
Es un poco limitado, pero aquí no nos preocupa mucho la distribución siempre que sea parecida en todo el bloque ya que no tenemos una "parte" predefinida como fuente de calor.
Lo voy a hacer igualmente tipo microchannel con las mismas dimensiones que las del de CPU, pero los channels en este bloque serán todos completamente rectos.
Situaré el racoraje en el centro del bloque y lo más al extremo posible.
Ya tenemos el bloque y aquí podemos ver cómo queda.
La base:
La tapa:
El bloque:
... y aquí podemos ver el reparto de caudal:
A partir de aquí a mecanizar:
Mecanizado
Para empezar decir que la sujección de las piezas es una parte muy importante del mecanizado, sea este a mano o a máquina.
Cuanto mayor sea la pieza con la que trabajemos, mejor la podremos sujetar.
En este caso yo aprovecharé una pieza para los dos bloques.
Bueno, pue aquí podéis ver todo hecho ya en el software cam.
Las tapas:
Las tapas con las trayectorias:
Simuluación del mecanizado:
Las bases:
Las bases con trayectorias:
Simulación del mecanizado:
Bueno, pues ya están mecanizados.
Aquí podéis ver la pieza para las tapas:
Aquí la pieza para los bloques:
Primero hago un planeado de las superficie.
Luego los microchannels, por la fresa más pequeña:
A continuación, los agujeros que posteriormente habrá que roscar:
Luego, los asientos para la junta tórica y la parte central del bloque de CPU:
Recorto el bloque de CPU, cuyo mecanizado ya está terminado:
Mecanizo la parte central del bloque de chipset y los agujeros para el anclaje del bloque para chipset:
Aquí tenemos ya terminado el bloque de CPU:
... y el del chipset:
Las tapas:
Falta roscar los agujeros y pulir.
Aquí podéis ver la base del bloque estoy haciendo para una Sapphire HD 5970 OC:
Aquí podéis ver la prueba de "contacto":
Aquí podéis ver varios de los bloques que he hecho:
http://www.prittonline.es/waterblocks-bloques-de-agua.html
Un saludo.
