Toleranzen und Sockelplanheit bei Kühlkörpern: was Strangpressen leistet, wann Zerspanung nötig ist und wie Planheit den Wärmewiderstand verändert.
Kühlkörper: Toleranzen und Planheit richtig vorgeben
Direkte Antwort: Stranggepresste Kühlkörperprofile halten typischerweise +/-0.15 mm bei der Lamellendicke und +/-0.3 mm bei den Außenmaßen. Wird es enger, oder brauchen Sie eine Sockelplanheit besser als 0.1 mm, muss das Teil nach dem Strangpressen zerspant werden. Üblich sind dann +/-0.05 mm an kritischen Merkmalen, mit Sockelplanheit 0.05 mm oder 0.02 mm bei steigenden Kosten.
Was jedes Verfahren tatsächlich hält
Die Tabelle trennt Presszustand und Bearbeitungszustand. Die meisten Reklamationen entstehen, weil eine Toleranz gefordert wird, die das gewählte Verfahren konstruktiv nicht liefern kann.
| Merkmal | Im Presszustand | Nach dem Pressen zerspant | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Außenbreite und Höhe | +/-0.3 mm | +/-0.05 mm | Das Profil wächst mit dem Werkzeugverschleiß, immer in Plusrichtung |
| Lamellendicke | +/-0.15 mm | nicht anwendbar | Lamellen entstehen im Werkzeug, nicht durch Zerspanung, außer beim Skiving |
| Lamellenteilung | +/-0.10 mm | nicht anwendbar | Teilungsfehler summiert sich über ein breites Profil |
| Schnittlänge | +/-0.5 mm | +/-0.1 mm | Sägeschnitt gegenüber gefrästem Ende |
| Sockelplanheit | 0.15-0.30 mm typisch | 0.05 mm Standard, 0.02 mm erreichbar | Die kostenrelevanteste Angabe an einem Kühlkörper |
| Sockeldicke | +/-0.25 mm | +/-0.05 mm | Dickenstreuung verändert direkt den Spreizwiderstand |
| Bohrungsposition | nicht anwendbar | +/-0.05 mm | Gebohrt oder gefräst nach dem Strangpressen |
| Rechtwinkligkeit Sockel zu Lamellen | 0.3 mm typisch | 0.05 mm | Entscheidend, wenn der Kühlkörper gegen eine Gehäusewand gespannt wird |
| Rauheit der Kontaktfläche | Ra 3.2 typisch | Ra 1.6 Standard, Ra 0.8 auf Anfrage | Rauheit beeinflusst die Grenzflächenleistung |
Warum die Sockelplanheit wichtiger ist als jedes andere Maß
Zwischen Sockel und Bauteil liegt keine Luft, sondern eine Grenzfläche. Ist der Sockel konkav, entsteht in der Mitte ein Spalt, der die Wärme nur über Strahlung und das Interface-Material transportiert. Deshalb ist die Planheit die einzige Angabe, die den Wärmedurchlasswiderstand direkt und messbar verschiebt, während eine um einige Zehntel abweichende Außenbreite häufig folgenlos bleibt.
So formulieren Sie die Angabe fertigungsgerecht
Geben Sie Planheit mit Bezugsebene, Toleranzwert und Messmethode an, nicht als Freitext. Definieren Sie, ob die Fläche im eingebauten oder freien Zustand gemessen wird, und ob die Messung kalt oder nach Temperaturwechsel erfolgt. Ohne diese drei Festlegungen ist die Angabe nicht prüfbar.
Die Kosten engerer Toleranzen
Der Sprung von 0.15-0.30 mm auf 0.05 mm erfordert eine zusätzliche Aufspannung und meist ein Nachfräsen des Sockels. Von 0.05 mm auf 0.02 mm kommt ein Zwischenschritt mit entspanntem Werkstück hinzu. Jede Stufe erhöht Taktzeit und Ausschussrisiko, deshalb sollte die Forderung aus der Interface-Dicke abgeleitet werden und nicht aus Gewohnheit.
Warum die Pressung driftet
Mit steigender Laufleistung verschleißt das Werkzeug, der Profilquerschnitt wächst und die Lamellen werden dicker. Diese Drift verläuft einseitig in Plusrichtung, was bei einer symmetrischen Toleranz die halbe Spanne verbraucht. Gegenmaßnahmen sind ein Standzeitprotokoll, ein festes Nachschliffintervall und eine Eingangsprüfung der ersten Teile jedes Pressloses.
Welche Planheit zu welchem Interface passt
| Interface | Sinnvolle Planheitsangabe | Kommentar |
|---|---|---|
| Metall auf Metall, verspannt | 0.02-0.05 mm | Kein Füllmaterial, die Planheit ist die Grenzfläche |
| Dünne Wärmeleitpaste, 0.05 mm Schicht | 0.05 mm | Paste verträgt nur geringe Spaltschwankung |
| Gap-Pad 0.5-1.0 mm, 3-6 W/mK | 0.10-0.15 mm | Das Pad nimmt die Unebenheit auf, enger bringt nichts |
| Phasenwechselmaterial | 0.05-0.10 mm | Wird unter Druck dünn, Planheit bleibt relevant |
| Vergossene oder gekapselte Baugruppe | 0.20 mm | Vergussmasse füllt alles aus |
Häufig gestellte Fragen
Reicht die Pressung für eine Planheit von 0.1 mm?
Nein, im Presszustand liegen Sie typisch bei 0.15-0.30 mm. Für 0.1 mm oder besser muss der Sockel nach dem Pressen gefräst werden, mit entsprechender Aufspannung.
Warum wird die Lamellendicke nicht zerspant?
Weil die Lamellen im Werkzeug entstehen. Eine Nachbearbeitung ist wirtschaftlich nicht sinnvoll, außer beim Skiving, bei dem die Lamellen aus dem Vollmaterial geschnitten werden.
Kann ich 0.02 mm Planheit bestellen?
Ja, mit Aufpreis und längerer Lieferzeit. Sinnvoll ist das nur bei Metall-auf-Metall-Kontakt oder sehr dünner Pastenschicht, sonst dominiert das Interface.
Wie prüfe ich die Planheit im Wareneingang?
Mit Messuhr auf Messplatte oder CMM, an definierten Messpunkten und bei definierter Auflage. Ohne festgelegtes Messverfahren weichen Lieferanten- und Eingangsmessung systematisch voneinander ab.
Senden Sie uns Zeichnung und Interface-Aufbau. Wir prüfen, welche Toleranzen das gewählte Verfahren realistisch hält, und benennen die kostengünstigste Kombination aus Pressung und Zerspanung.
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