Шаберная пластина как инструмент оверклокера

Этот жестокий мир теплового хаоса

^[1]Мы живем в компьютерном мире, а современная электроника в части кремниевых «мозгов» достаточно тёплая вещь — процессоры нагреваются нещадно, как основные, так и специализированные, GPU например. В каждом электрическом изделии присутствуют радиаторы пассивные и если совсем много тепла нужно рассеять — то и вентиляторы.
Как известно, электротехника это наука о контактах. Так же можно сказать, что и теплотехника — тоже наука о контакте, о тепловом контакте и передаче тепла от теплого к холодному посредством конвекции и/или излучения. Но не будем в это углубляться, поговорим о конкретном решении, направленном на уменьшение перегрева оборудования и сопутствующего шума от активных систем воздушного охлаждения в паре металл-металл.

Что есть радиатор или немного занудства

Это пластина из теплопроводного материала с развитой поверхностью, плотно приделанная/прижатая к источнику тепла и обладающая вполне измеримыми параметрами — оребрением и теплопроводностью. Чем больше ребёр — тем больше площадь соприкосновения с воздухом, «частить» рёбра можно до известных пределов выражаемых через хитрые уравнения с числами Рейнольдса, понятиями «ламинарный» и «турбулентный» поток, «поверхностный слой» и т.д. Дальше — воздух «застревает» и не холодит.

Не углубляемся в это, в двух словах — у радиатора есть предел рассеиваемой мощности и можно его повысить заменяя материал на более теплопроводный (серебро или золото например) или обдувая радиатор вентилятором. Второй вариант по непонятным причинам почему-то прижился больше, это и есть активная система воздушного охлаждения.

И что?

А вот — охлаждение самого радиатора не наша цель. Цель — забрать тепло от источника тепла (транзистор, микросхема, процессор), нагреть им радиатор и эффективно рассеять в окружающем воздухе. И узкое место в этой цепочке — контакт радиатора с источником тепла.
В идеале источник тепла с радиатором представляет неразрывный кусок металла, но так далеко не всегда по понятным технологическим причинам.
Обычно есть источник и радиатор, и они соединены точкой теплового контакта, этот вариант и рассматриваем.
В идеале — две тщательно обработанные поверхности плотно прижаты друг к другу и хорошо обмениваются теплом
На практике такое недостижимо, так как сделать две поверхности с классом чистоты хотя бы 10 — тяжело и накладно, серебряный радиатор снова маячит на горизонте.
Кроме того, надо обеспечить идеальную горизонтальность поверхностей, что тоже непросто, и радиатор становится золотым.

Решение есть!

Это термопаста, частный случай термоинтерфейса, представляет из себя мелкодисперсную (а то и нанодисперсную) смесь высокотеплопроводного материала в слабоиспаряемой жидкости типа масла или специального клея, твердеющего от нагрева или просто от контакта с воздухом. Паста эта помещается между источником тепла и радиатором и заполняет неровности поверхностей, увеличивая площадь теплового контакта, что крайне положительно для теплообмена.
Вполне очевидно, что самый лучший слой пасты — нулевой толщины, как и было написано выше, но мы в реальном мире и получаем вполне приемлемый результат при недорогой обработке поверхностей и среднем расходе термопасты.

И что №2?

Перфекционизм не даёт покоя, хочется добиться еще лучшего теплообмена хотя бы потому, что как правило, команду на «добавить оборотов и шума» даёт вентилятору встроенный датчик температуры нашей мини-печки. Снижаем потери при передаче->больше тепла идёт на радиатор и рассеивается ->«печка» чувствует себя комфортно->«вентилятор — не крутись» — примерно такой ход мыслей. Упор делаем конечно, на качество поверхности контакта со стороны радиатора, улучшать довольно качественную поверхность дорогого чипа нет особого смысла, да и чревато потерей гарантии…
Взглянув на подошву типового радиатора CPU типа Intel или AMD, понимаем, что за всё надо платить, и поверхность частенько имеет следы механической обработки, обычно это следы от фрезы цилиндрические, торцевые, а то и концентрические, и их глубина вгоняет в сплин. Выглядят соответственно, как параллельные полоски, части дуг и как концентрические окружности с явным центром в центре радиатора.
Избавится от этого можно несколькими доступными «на коленке» способами.

Шлифовка

Берем жесткую ровную поверхность — обычно лист качественного стекла, на неё кладем листок подходящей под масштаб неровностей наждачной бумаги рабочим слоем наверх и сверху начинаем елозить подошвой радиатора, рисуя движениями всевозможные хаотические фигуры, например лучики солнца. По мере получения результата меняем наждачную бумагу на более мелкую вплоть до самой мелкой что существует. Детали и нюансы данного действа неоднократно расписаны в Сети.
Этот способ работает, результат есть. Но есть сложности с исполнением, а именно:

• тяжело выдерживать хаотичность движений — получаем неровности-новоделы
• нелегко иметь равную силу прижима при смене направления движения радиатора- особенность строения мышц руки
• очень легко «завалить края», сделать шишку в центре и скруглённые края — по предыдущей же причине
• есть радиаторы, куда просто физически не попасть со стеклом и наждачкой (см. ниже)

В результате, поверхность хоть и будет блестеть, но не будет ровной в геометрическом плане. Упорными тренировками можно улучшить показатели, но зачем? Нет же цели точить радиаторы всю жизнь.

Обработка шаберной пластиной

^[2]Шаберная пластина представляет из себя пластину из твердого сплава (обычно на основе карбида вольфрама) с очень точной геометрией.
Появилась у меня как случайный подарок, в быту ей прекрасно можно точить все ножи, ножницы, соскребать что-либо с металла и пока не нашлось того, с чем она справиться не сможет. За пару лет даже не притупилась никак. Обладает зеркальной поверхностью, довольно увесистая для своего размера. Обратите внимание — форма не чистый квадрат, мало того, что две стороны выпуклые, так и одна несимметрична, это брак конкретной пластины, должно быть с 2-х сторон симметрично-полукругло для произведения грубых работ по металлу аналогично как шерхебелем по дереву. Прямые грани и будем использовать как инструмент доводки поверхности радиатора.

Пример использования

Первый пациент — видеокарта Radeon 6950, шумит, перегревается и исполняет фокус «thermal throttling», то есть просто тупит от перегрева GPU. Температура чипа под нагрузкой переваливает за 100C°, в простое тоже несладко — около 60C°. Разбираем видеокарту, и видим вполне такой себе композитный радиатор с тепловыми трубками, с виду всё выглядит пристойно и аккуратно, смущает только темное пятно в центре.

^[3]Берем пластину под углом примерно в 30° к радиатору и делаем первое движение. Да, как-то не очень с поверхностью, надо исправлять, сразу стало понятно, что за пятно и откуда. Применяя движения как при работе с наждачной бумагой плавно выводим за довольно приемлемое время поверхность в гораздо более ровное состояние. Строгать медь и алюминий шаберной пластиной это одно удовольствие — примерно как перочинным ножиком остругивать ветку, только неудобно держать пальцами, правильный угол держать нелегко.

Нажим тоже надо подбирать, при сильном пластина запросто закапывается в металл, движение руки продолжается, следует выброс из ямки и снова закопались и так далее, получается движение рывками а поверхность в зазубринах, что не нужно вовсе. Также, не нужно забывать про одинаковую сточку меди и алюминия чтобы в меди не «выкопать» яму. Это как раз обещанный случай куда с наждачной бумагой из-за стоек не попасть, а даже если и, то «завалить» поверхность проще простого.

Точим…

Ещё точим…

И наконец!

Как уже говорил, надо во избежание «закапывания» в месте чипа не лениться, шаберить пошире, не скромничать. Крайние движения инструментом надо делать легко и вполсилы, это даёт искомую ровность и мелкий рисунок обработки. Для эстетов можно сделать пару проходов наждачкой-«нулёвкой» + паста ГОИ, пробовал, результат — зеркало, но не всякая паста вот вот возьмёт и прилипнет к такой поверхности.

По результатам сборки температура в простое упала до ~45C°, под нагрузкой выше 87C° не поднималось. Цель достигнута.

Пример 2

^[4]Одним из последующих пациентов был башенный радиатор от производителя с голубыми пропеллерами, стоил не слишком мало, но имел совершенно неприличные следы торцевой фрезеровки, поверх которых был смело покрыт хромом, что конечно, не спасло от неполного прилегания к топовому процессору фирмы AMD. Узор фрезы, декорированный термопастой, на снятом радиаторе смотрелся отчётливо и бесстыже.

Надо исправлять.

Снят хром был за пару десятков движений и первые же движения по голой меди показали характерную «подушку», что возникла как следствие затяжки болтов для контакта подошвы и тепловых трубок. Шаберил как и в первом случае. На тепловых трубках видны царапины — шабер очень резкий инструмент, всего-то пару раз соскочил. Хотя порезаться им не доводилось.

Это промежуточный результат, конечное фото к сожалению испортилось на карте памяти, получилось в конце очень хорошо и гладко. Радиатор был установлен и затестирован, результат — падение температуры на 10-13 градусов при полной загрузке процессора.

Выводы

• Шаберение в домашних условиях работает
• Процедура несложна и воспроизводима
• Есть вполне измеряемые результаты работы
• Стало тише
• Сократился расход термопасты =)

Минусы:

• неудобно держать шаберную пластину
• площадь обработки невелика, требуется техника обработки, можно конечно купить шабер пошире, но теряется универсальность, это тянет за собой набор таких пластин

Да, а причём тут оверклокерство?

Хотя рассказ про воздушный радиатор, данная технология была успешно применена и на СВО, а там товарищ не стеснялся разгонять и был рад приросту что-то около 2% в производительности. Мелочь, а приятно. На фоне общих затрат шаберная пластина вышла по цене как метр тюнингованного водяного шланга.

Я же боролся с шумом и за стабильность работы и это мне удалось.

Автор: Webnode

Источник ^[5]