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Metallverarbeitung, speziell Bau von WasserkühlernMetallverarbeitung, speziell Bau von Wasserkühlern

Dieser Artikel entsteht aufgrund einer Anfrage von BigMob, vielen Dank für's auf die Idee bringen ;)

Vorüberlegungen

Es gibt ja die verschiedensten Methoden, einen Wasserkühler aufzubauen. Die industriell gefertigten bestehen häufig aus einer Kupfer-Grundplatte, die unter dem Wassereinlauf noch eine besondere Struktur (Gitter, Schlitze) besitzt. Sie wird mit einem aufgeschraubten Deckel aus Plexi oder Metall verschlossen, der durch einen (Gummi-)O-Ring abgedichtet wird. Diese Form ist für einen Hobby-Bastler jedoch recht schwer nachzubauen, denn die Anfertigung der Grundplatte erfordert jede Menge Fräserei und gerade die beidseitig vorhandene Nut für den O-Ring ist sehr schwierig von Hand mit dem Dremel herzustellen. Von einer Abdichtung des Plexideckels mit Silikon kann ich aus eigener Erfahrung nur abraten: Der Kühler leckt irgendwann, und dann wird es teuer.

Wenn also eine Verbindung mit Schrauben nicht möglich ist, bietet sich bei Kupfer noch das Löten an. Diese Verbindung ist zwar nicht mehr lösbar, doch das Öffnen des Kühlers ist später auch nicht notwendig, dafür ist sie bei gründlichem Arbeiten absolut dicht und mechanisch stabil. Allerdings kann man dann kein Aluminium mehr verwenden (es gibt zwar spezielles Alu-Lot, aber ohne Gasbrenner erreicht man die notwendigen Temperaturen nicht, also nicht so einfach).

Jetzt gibt es noch zwei Methoden, wie man innerhalb des Kühlers einen Hohlraum für das Wasser herstellen kann. Entweder man verwendet eine dünne Bodenplatte, und lötet dann auf diese eine dickere Kupferplatte (4-6mm) drauf, in die man vorher in der Mitte ein größeres Loch eingefräst/gebohrt&gefeilt hat. Der Vorteil hier ist, dass man den Kühler dann aus den drei Platten (Deckel kommt ja auch noch drauf) relativ leicht zusammenbauen kann. Es ist jedoch schwieriger/teurer, dickere Kupferplatten zu besorgen.

Oder man baut aus 6 einzelnen Blechstücken einen Quader auf. Hier ist jedoch der Zusammenbau eine fürchterliche Fummelei, da die Seitenwände alle immer wieder umkippen wollen, und beim Verlöten der einen Wand natürlich auch alle anderen wieder weich werden.

Wenn man das Wasser eine längere Strecke entlang leiten will (Graka-RAM-Kühler, HDD-Kühler), können auch die für die Sanitärinstallation gedachten Kupferrohre aus dem Baumarkt interessant sein, v. a. gibts für die schon fertige Winkel, T-Stücke etc. zu kaufen.

Soviel zur Theorie, jetzt stellen sich natürlich die Fragen, wie verarbeitet man denn nun das Material und was braucht es an Werkzeugen.

Werkzeug

Für den Zuschnitt der Bleche braucht man natürlich eine Säge. Bei kleineren Teilen kann man das durchaus mit der Puksäge mit einem Metallblatt machen, bei großen Schnitten stößt man dann bloß irgendwann mit dem Bügel an der Außenkante des Blechs an. Für gerade Schnitte ist natürlich eine Kreissäge ideal, allerdings nicht ganz billig. Ich selbst habe eine Mini-Kreissäge von Proxxon, die für kleine Teile gut ist, aber eigentlich nicht genug Power für 2mm Kupferblech hat. Ebenfalls brauchbar ist eine Stichsäge; mit etwas Sorgfalt (und evtl einem Anschlag) werden die Schnitte auch gut gerade, es geht schnell und man kann auch mal eine Rundung ausschneiden. Stichsägen gibt es v. a. von Billigherstellern schon ab ca. 20 € im Baumarkt, was die so taugen ist eine andere Frage.

KS230 von Proxxon mit Vollhartmetallblatt PST 750 Stichsäge, hier mit Metallsägeblatt
Einfache Puksäge mit Metallblatt Tischbohrmaschine GTB16 von Güde

Für Befestigungslöcher und Löcher für Anschlüsse braucht es natürlich auch irgendeine Art von Bohrmaschine. Ein Handgerät reicht zwar im Prinzip, allerdings ist es damit recht schwierig, die Löcher exakt senkrecht zur Oberfläche zu erstellen. So ab 80€ bekommt man eine Standbohrmaschine, die auch sonst gute Dienste leisten kann.

Mindestens eine Feile dürfte ebenfalls zur Grundausstattung gehören, damit kann man einen kurvigen Schnitt nachbearbeiten, oder mal eben etwas ein paar Zehntel kleiner machen. Eine kleine Rundfeile ist sehr praktisch, um falsch positionierte Löcher "wandern zu lassen".

diverse Feilen AEG Heißluftpistole, einstellbare Temperatur, 2kW

Fürs Löten empfehle ich eine Heißluftpistole, sie muss keine einstellbare Temperatur haben (meine steht zum Löten immer auf 650° C). NoName-Geräte gibt es bereits ab ca. 15€, auch hier ist es fraglich ob sich nicht die Investition in ein Markengerät auf lange Sicht doch rentiert. Wichtig ist eine hohe Leistung (1,5 kW und aufwärts), damit man nicht allzu lange aufheizen muss. Alternativ kann man auch einen Gasbrenner verwenden, die größeren sind jedoch recht teuer, außerdem muss man immer Gas nachfüllen was ja auch Geld kostet. Die damit möglichen höheren Temperaturen braucht man fürs Weichlöten schließlich nicht. Als Lötzinn nehme ich ganz normales Sn60Pb38Cu2, wichtig ist, dass es ein agressives Flußmittel enthält, was die oberflächlichen Oxidationen des Kupfers auflöst (desto niedriger die Zahl hinter dem F-SW, desto besser, 26 ist brauchbar). Auf keinen Fall Zinn mit sogenanntem No-Clean-Flussmittel kaufen.

Als Hilfsmittel beim Löten sollte man außerdem mindestens eine Zange und einige hitzefeste Schraubzwingen besitzen (die Metalldinger mit Holzgriff und abnehmbaren Plastikaufsätzen sind ok, der Holzgriff hälts aus, das Plastik muss man natürlich vorher von den Backen runtermachen). Die runde Metallscheibe, die unten auf dem Gewinde sitzt, frisst sich beim Festdrehen der Zwinge dann jedoch ziemlich ins Metall, deswegen empfiehlt es sich, ein Reststück Kupfer oder auch Alu (kann man nicht aus versehen festlöten) dazwischenzulegen. Beim Befestigen sollte man auch darauf achten, dass der Wärmewiderstand vom Werkstück zur Befestigung möglichst hoch ist, sonst muss man deutlich länger anheizen. So spanne ich es nie direkt in den Schraubstock, sondern spanne eine Schraubzwinge ganz am untersten Ende in den Schraubstock, und oben dann das Werkstück dran.

Man sollte daran denken, dass sich Stahl bei Erwärmung verändert, also nicht umbedingt eine teure neue Zange nehmen, sondern eher eine alte. Wenn sie länger im Heißluftstrom war, wird sie vorne blau bis schwarz und schaut sowieso nicht mehr schön aus, außerdem wird dadurch das Material weicher. Meine Schraubzwingen scheinen darunter ebenfalls zu leiden, die Schenkel sind deutlich sichtbar aufgebogen. Lackierte Gegenstände sollte man auch nicht mit erwärmen, der Lack wird schwarz und/oder springt ab (Heißluft nimmt man ja schließlich auch um Lack zu entfernen).

Nach dem Löten schaut der Kühler erstmal fürchterlich aus (Sorry für Handybild, jemand meinte der hätte in dem Zustand "den Look eines russischen Panzers") , neben jeder Lötstelle sind braune Flußmittelreste, das Kupfer selber ist braun bis lila und total stumpf. Deswegen werden wohl die meisten ihren Kühler polieren wollen.

Dazu sollte man ihn erstmal mit Schleifpapier so glatt wie möglich machen, je nach vorherigem Zustand bei 400-600er Papier anfangen und mindestens bis 1000 hochgehen. Zum eigentlichen Polieren fand ich das POLIERSET *STANDARD* von Louis recht praktisch, v. a. da man für nur 10€ drei Polierscheiben und zwei verschiedene Polierwachse bekommt. Ich hab jedoch als zweiten Schritt nicht ihr Wachs genommen, sondern eine normale Polierpaste aus dem Baumarkt, gab dann wesentlich schneller den gewünschten Glanz. Bei kleineren Werkstücken kann man auch Polierpaste und so einen Filzaufsatz für den Dremel verwenden, ist jedoch auch nicht viel billiger und man erwischt nur eine sehr kleine Fläche. Außerdem setzt man gerne mal mit der Spannmutter vom Futter auf, und das gibt fiese Kratzer. Nach dem Polieren kann man noch mit einer Polierwatte (z. B. NeverDull, gibts auch bei Louis) drübergehen, laut Saint glänzt es dann noch schöner.

Da Kupfer an der Luft von alleine oxidiert, und man ja den schönen Glanz bewahren möchte, sollte man noch Klarlack drübersprühen, vorher eventuelle Reste der Poliermittel mit Aceton oder ähnlichem entfernen.

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