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Metallverarbeitung, speziell Bau von WasserkühlernMetallverarbeitung, speziell Bau von Wasserkühlern

Herstellung eines Kühlers

Zuerst müsst ihr natürlich mal abmessen, wie groß denn das zu kühlende Objekt (GPU, Heatspreader, etc.) ist und wo in der nähe Befestigungslöcher vorhanden sind. Da man es leider meist nicht schafft, die Bohrungen bis aufs Zehntel genau auszumessen und zu bohren, ist es sinnvoll etwas Spiel mit einzuplanen. Gewindelöcher im Kühler sind zwar sehr praktisch, da man keine Muttern mehr braucht, und es schaut auch viel besser aus, jedoch muss das Loch perfekt sitzen, man kann es dann nicht einfach mit der Rundfeile ein wenig wandern lassen (die Mutter verdeckt ja kleinere Korrekturen).

Nun muss man sich Gedanken über den Aufbau der eigentlichen Kühlkammer machen, wer eine dicke ausgehöhlte Kupferplatte verwendet hat es einfacher, ansonsten kann man auch die Anzahl der Einzelteile verringern, indem man das Blech biegt. Der Aufbau ist recht einfach, wenn man Deckel und zwei Seitenwände aus einem Stück baut, die anderen beiden Wände anlötet und das dann auf den Bodensetzt. Ich musste jedoch feststellen, dass man 2mm Blech auf einer Breite von 70mm nicht mehr so einfach biegen kann, dafür bräuchte man einen massiven, sicher verankerten Schraubstock und einen großen Hammer (bei mir hat der Tisch jetzt einen Riss). Also hab ich auf der Kreissäge neben dem Sägeblatt soviel untergebaut, dass ich das Kupfer anritzen konnte, danach ließ es sich dann biegen. Hier sieht man den Deckel schon mit den zwei Wänden zusammengesteckt (die Nuten vereinfachen den Zusammenbau, die Teile können nicht mehr so leicht auseinanderfallen). Alternativ könnte man auch jeweils zwei Seitenwände aus einem Stück bauen, dann muss man nur auf einer Breite von unter 10mm biegen.

Deckelkonstruktion aus einem geschlitzen und gebogenen Blech und zwei mittes Nuten zusätzlich festgeklemmten Abschlussblechen. Obendrauf muss natürlich noch ein Deckel, da die Gewinde bei den üblichen Schraubanschlüssen ca. 5mm lang sind, sollte man durch Auflöten von einen zusätzlichem Blech sicherstellen, dass man auch ein ausreichend langes Gewinde hat. Bei meinen Kühlern hab ich auch immer untern den Einlass zwei aufrecht stehende Bleche zur Verwirbelung gesetzt (in Anlehnung an die Nexxos-Kühler), obs die Kühlleistung verbessert weiß ich nicht.

Alter GPU-Kühler mit Verwirblern unter dem Einlass Festplattenkühler Verlötete Schraubanschlüsse am HDD-Kühler

Bei manchen Kühlern (v. a. für HDDs aus Kupferrohren ) hat man keinen guten Platz wo man ein Gewinde einschneiden kann, sodass man lieber Anschlüsse fest verlötet. Gerade Schlauchverschraubungen enthalten bis auf einen Dichtgummi am Gewinde (den man abpulen kann) keinerlei Kunststoffteile, sodass man sie verlöten kann.

Zum Aussägen braucht man glaub ich nicht viel sagen, Bohren ist eigentlich auch klar. Wenn das Werkstück beim Bohren zu heiß ist bzw. allgemein bei größeren Bohrungen sollte man dem Bohrer zuliebe kühlen. Zuerst hab ich dazu Gewindeschneidöl genommen, das taugt aber nicht so. Mit J.C.Dentons Empfehlung (Wasser mit einem Schuss Spülmittel) geht es wesentlich besser, außerdem hat man dann diesen Geruch nach Zitrusfrische im Bastelkeller ;D. Professionell würde man KSS nehmen (Spezialschmiermittel, was man noch mit Wasser verdünnt), aber das hat wohl kaum jemand zuhause.

Beim Verlöten muss man sich eine sinnvolle Reihenfolge überlegen, denn meistens werden alle alten Lötstellen wieder warm, und dann sollte einem nichts herunterfallen. Notfalls Teile mittels Schraubzwinge vor dem Wiederaufheizen fixieren. Vor dem Löten sollte man sämtliche Verschmutzungen vom Kupfer entfernen, also am besten einfach mal kurz mit einem 200er Schleifpapier oder so aufrauhen. Das Lötzinn greift wesentlich besser, wenn die Oberfläche blank ist.

Zu verlötende Stellen angeschliffen (das ist eine Dummy-Lötung exklusiv für dieses Tutorial, am unteren Teil sieht man schön welche Spuren die Schraubzwingen hinterlassen) Senkrecht aufeinandergespannt, die vorher blanken Stellen sind nun rot/lila, da ich schon aufgeheizt habe
Video vom Löten (DivX 6, 2,3 MB)

Meistens verlötet man ja wohl zwei Bleche, die man schon aufeinander stellen kann und die einen 90°-Winkel zueinander bilden. Die kann man zum Aufheizen schon zusammenstellen, man sollte bloß aufpassen dass man nichts wegpustet. Wenn das Kupfer dann heiß genug geworden ist (einfach mal kurz die Heißluft ausmachen und mit dem Lötzinn hingehen, man sieht ja ob es schmilzt), fährt man mit dem Lötdraht einfach den Winkel zwischen den beiden Blechen entlang. Die Oberflächenspannung des flüssigen Zinns ist so hoch, dass es sich von alleine in die Fuge zwichen den Blechen hineinzieht. Man sieht ja im Video, dass auf der zweiten Seite schon Lötzinn zu sehen war, bevor ich dort gelötet habe, das hat es untendurch gezogen. Jeder der auf eine gute Optik des Kühlers wertlegt, sollte versuchen diese "Lötnaht" möglichst gleichmäßig zu machen, da ein nachträgliches Glattschleifen sehr schwierig ist, man kommt in die Ecke kaum hin.

Oben schauts halbwegs gut aus, jedoch ist mir das kleine quadratische Blech zuerst verrutscht, das sieht man noch als Zinnabdruck So sollte es nicht aussehen, aber Löten mit links und mit der Kamera in der Hand ist schwierig

Wenn man zwei Teile miteinander verbinden will, und sie erst verzinnt und dann zusammenfügt, muss man sehr schnell arbeiten oder beim Zusammenfügen nochmal etwas frisches Zinn hinzugeben, denn das Flußmittel verbrennt bei den hohen Temperaturen innerhalb weniger Sekunden, und ist nur während dieser Zeit wirksam. Ich hab immer zuerst das größere Teil ungefähr da wo etwas aufgelötet werden soll verzinnt, dann das (ebenfalls schon aufgeheizte) zweite Blech draufgelegt.

Nun empfiehlt es sich, wie beim verlöten von zwei senkrecht stehenden Blechen, an der Kante auch noch für eine Lötzinnnaht zu sorgen, denn damit wird sichergestellt, dass auch wirklich der gesamte Zwischenraum mit Zinn gefüllt ist und die Teile nicht nur an zwei Punkten verbunden sind. Wenn diese flächige Verbindung auch einen Wärmeübergang darstellt, sollte man vor dem erkalten die beiden Bleche zusammendrücken, denn das kleinere Blech schwimmt auf dem Zinn, d. h. die Zinnschicht zwischen den beiden Teilen ist dicker als sie sein könnte (und Lötzinn ist ein wesentlich schlechterer Wärmeleiter als Kupfer).

Der Lötzinndraht sollte niemals direkt in den Heißluftstrahl gelangen, dass Werkstück ansich muss so heiß sein, dass das Zinn von alleine schmilzt. Wenn bei komplett abgeschalteter Heißluft das Werkstück zu schnell erkaltet, kann man von der Unterseite weiter hinblasen. Wenn man nur auf das kalte Blech auftropft, klebt es nur oberflächlich und verbindet sich nicht, man kann es einfach abschieben.

Beim Löten möglichst lange alte Kleidung tragen, falls es doch mal tropfen sollte. Eine Schutzbrille ist auch empfehlenswert, einerseits da man wirklich kein heißes Metall im Auge will (wobei es recht unwahrscheinlich ist, dass welches dort hin kommt). Aber der heiße Wind trocknet einem auch die Augen aus, was zu Rötungen etc. führen kann. Lötzinn ist giftig, da es Blei enthält. Deswegen während dem Löten nichts essen, und vor dem nächsten Essen gründlich die Hände waschen (es erfolgt keine Aufnahme über die Haut, aber über das Essen).

Ich bin immer recht ungeduldig und möchte bald wieder was an dem gerade gelöteten Teil machen. Um den Abkühlvorgang zu beschleunigen, kann man Wasser draufgießen (destilliertes Wasser macht keine Kalkflecken). Vorsicht, das Wasser verdampft explosionsartig (Siedeverzug), es steigt jede Menge heißer Dampf auf. Außerdem kann das aprupte Abkühlen zu Spannungen im Metall führen, ich hatte jedoch bisher noch keine Probleme damit, dass mir ein Kühler zersprungen wäre.

Zum Gewindeschneiden für die Anschlüsse und für eventuelle Befestigungen gibt es von mir schon einen Artikel im Modding-ABC.

Nun sollte man mal eine Dichtigkeitsprüfung machen, dazu die Anschlüsse reindrehen und mit einem Schlauchstück "kurzschließen", natürlich vorher noch möglichst viel Wasser einfüllen. Wenn man nun den Schlauch zusammendrückt, hat man einen kleinen Überdruck im Kühler und sieht sofort wenn wo Wasser austritt.

Das Polieren ist eigentlich recht simpel, es sei vielleicht noch erwähnt, dass die Polierscheiben recht stark fusseln, man sollte das also auf keinem Fall in einem Wohnraum machen und evtl das restliche (Elektro-)Werkzeug abdecken.

Zum Lackieren gibt es auch schon einen Artikel im Modding-ABC, bei mir hat sich Acryl-Lack im Vergleich zu Kunstharz wesentlich besser auftragen lassen.

Ein paar Shopping-Tipps:

  • Anschlüsse kauft man meines Wissens am billigsten bei BZO-Pneumatik.
  • Kupfer gibts entweder im Baumarkt (meist nur bis 1mm Stärke, sündhaft teuer) oder beim Metallhändler in eurer Nähe. Hier in München kauf ich sowas immer bei Alu Meier, v. a. da man dort Reste zum günstigen kg-Preis bekommt. Eine ca. 40x60cm²-Tafel 2mm-Cu-Blech hat mich mal so um die 30-40 € gekostet und aus der sind inzwischen schon 3 Wasserkühler entstanden, sie ist aber noch nicht mal bis zur Hälfte aufgebraucht.
  • Onlineshops für Metall sind Alu-Verkauf und Metallstore, sind aber beide recht teuer, letzterer hat auch ein bisschen Werkzeug. Bei ebay hab ich ich noch keinen guten Kupfer-Händler gesehen, die meisten haben nur sehr dünnes Blech fürs Dach.
  • Werkzeug gibts im Baumarkt oder auch bei ebay. Gerade bei größeren Anschaffungen rentiert sich ein Blick zu ebay, einerseits nach gebrauchten Geräten, außerdem sind manche der Händler mit Versand billiger als der Baumarkt beim exakt gleichen Gerät.

Kleine Linksammlung für ein paar mehr Bilder und ein paar Anregungen (nicht ganz Eigenwerbungsfrei)

Und noch ein paar Bilder von meinem alten x800XL-Kühler


Kühlblock für die GPU aus 2mm-Kupfer zusammengelötet
Kühlungsschlange für das RAM (beidseitig) aus Cu-Rohr vom Baumarkt und paar Blechen
[tf]

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