Kako oblikovati ekstruzijsko matrico sončničnega radiatorja za aluminijasti profil?

1. Analiza strukturnih značilnosti aluminijastih profilnih profilov

Slika 1 prikazuje prečni prerez tipičnega aluminijastega profila sončničnega radiatorja. Prečni prerez profila je 7773,5 mm², s skupno 40 zobmi za odvajanje toplote. Največja velikost odprtine za obešanje med zobmi je 4,46 mm. Po izračunu je razmerje jezika med zobmi 15,7. Hkrati je v središču profila veliko trdno območje s površino 3846,5 mm².

Glede na oblikovne značilnosti profila lahko prostor med zobmi štejemo za polvotle profile, radiatorski profil pa je sestavljen iz več polvotlih profilov. Zato je pri načrtovanju strukture kalupa ključno upoštevati, kako zagotoviti trdnost kalupa. Čeprav je za polvotle profile industrija razvila različne zrele strukture kalupov, kot so "pokrit cepilni kalup", "rezan cepilni kalup", "obesni mostni cepilni kalup" itd. Vendar te strukture niso uporabne za izdelke sestavljen iz več polvotlih profilov. Tradicionalna zasnova upošteva le materiale, pri iztiskanju pa ima največji vpliv na trdnost sila iztiskanja med postopkom iztiskanja, postopek preoblikovanja kovin pa je glavni dejavnik, ki ustvarja silo iztiskanja.

Zaradi velikega osrednjega trdnega območja profila solarnega radiatorja je med postopkom ekstrudiranja zelo enostavno povzročiti, da je skupni pretok v tem območju prehiter, zaradi česar bo na glavi medzobnega obešanja nastala dodatna natezna napetost. cevke, kar povzroči zlom medzobne obešalne cevke. Zato se moramo pri načrtovanju strukture kalupa osredotočiti na prilagoditev pretoka kovine in pretoka, da dosežemo namen zmanjšanja tlaka iztiskanja in izboljšanja napetostnega stanja obešene cevi med zobmi, da izboljšamo trdnost plesen.

2. Izbira strukture kalupa in zmogljivosti stiskalnice za iztiskanje

2.1 Oblika strukture plesni

Za sončnični radiatorski profil, prikazan na sliki 1, mora imeti, čeprav nima votlega dela, strukturo razcepljenega kalupa, kot je prikazano na sliki 2. Za razliko od tradicionalne strukture ranžirnega kalupa je komora kovinske spajkalne postaje nameščena v zgornjem delu kalup, v spodnjem kalupu pa se uporablja vložna struktura. Namen je zmanjšati stroške kalupov in skrajšati cikel izdelave kalupov. Tako zgornji kot spodnji kompleti kalupov so univerzalni in jih je mogoče ponovno uporabiti. Še pomembneje pa je, da je bloke lukenj za izrezovanje mogoče obdelati neodvisno, kar lahko bolje zagotovi natančnost delovnega pasu za izrezovanje lukenj. Notranja luknja spodnjega kalupa je zasnovana kot stopnica. Zgornji del in blok lukenj za plesni se prilegata z razmikom, vrednost vrzeli na obeh straneh pa je 0,06 ~ 0,1 m; spodnji del sprejme interferenčno prileganje, količina motenj na obeh straneh pa je 0,02 ~ 0,04 m, kar pomaga zagotoviti koaksialnost in olajša montažo, zaradi česar je vložek bolj kompakten, hkrati pa se lahko izogne ​​deformaciji kalupa, ki jo povzroči toplotna namestitev interferenčno prileganje.

2.2 Izbira zmogljivosti ekstruderja

Izbira zmogljivosti ekstruderja je na eni strani za določitev ustreznega notranjega premera ekstruzijske cevi in ​​največjega specifičnega tlaka ekstruderja na odsek ekstrudijske cevi, ki ustreza tlaku med preoblikovanjem kovine. Po drugi strani pa je treba določiti ustrezno razmerje ekstrudiranja in izbrati ustrezne specifikacije velikosti kalupa glede na stroške. Za aluminijasti profil sončničnega radiatorja razmerje iztiskanja ne sme biti preveliko. Glavni razlog je, da je sila iztiskanja sorazmerna z razmerjem iztiskanja. Večje kot je razmerje iztiskanja, večja je sila iztiskanja. To je izjemno škodljivo za kalup aluminijastega profila sončničnega radiatorja.

Izkušnje kažejo, da je ekstruzijsko razmerje aluminijastih profilov za sončnične radiatorje manjše od 25. Za profil, prikazan na sliki 1, je bil izbran ekstruder 20,0 MN z notranjim premerom ekstruzijske cevi 208 mm. Po izračunu je največji specifični tlak ekstruderja 589 MPa, kar je primernejša vrednost. Če je specifični tlak previsok, bo pritisk na kalup velik, kar škoduje življenjski dobi kalupa; če je specifični tlak prenizek, ne more izpolniti zahtev ekstruzijskega oblikovanja. Izkušnje kažejo, da lahko specifični tlak v območju 550~750 MPa bolje izpolni različne procesne zahteve. Po izračunu je ekstrudijski koeficient 4,37. Specifikacija velikosti kalupa je izbrana kot 350 mm x 200 mm (zunanji premer x stopinj).

3. Določitev strukturnih parametrov kalupa

3.1 Strukturni parametri zgornjega kalupa

(1) Število in razporeditev preusmerjevalnih lukenj. Več kot je število lukenj za preusmerjanje, tem bolje je pri sončničnem profilnem kalupu radiatorjev. Za profile s podobnimi krožnimi oblikami se običajno izberejo 3 do 4 tradicionalne ranžirne luknje. Posledično je širina ranžirnega mostu večja. Na splošno, ko je večji od 20 mm, je število zvarov manjše. Vendar pa mora biti pri izbiri delovnega pasu luknje za matrico delovni trak luknje za matrico na dnu mostu krajši. Pod pogojem, da ni natančne metode izračuna za izbiro delovnega traku, bo to seveda povzročilo, da luknja pod mostom in drugi deli ne bodo dosegli popolnoma enake stopnje pretoka med iztiskanjem zaradi razlike v delovnem traku, Ta razlika v hitrosti pretoka bo povzročila dodatno natezno napetost na konzoli in povzročila deformacijo zob za odvajanje toplote. Zato je za sončnično radiatorsko ekstruzijsko matrico z gostim številom zob zelo pomembno zagotoviti, da je pretok vsakega zoba dosleden. Ko se število ranžirnih lukenj poveča, se bo ustrezno povečalo število ranžirnih mostov, pretok in porazdelitev toka kovine pa bosta bolj enakomerna. To je zato, ker se lahko s povečanjem števila ranžirnih mostov širina ranžirnih mostov ustrezno zmanjša.

Praktični podatki kažejo, da je število ranžirnih lukenj običajno 6 ali 8 ali celo več. Seveda lahko za nekatere velike sončnične profile za odvajanje toplote zgornji kalup uredi tudi ranžirne luknje po načelu širine ranžirnega mostu ≤ 14 mm. Razlika je v tem, da je treba dodati sprednjo razdelilno ploščo za predhodno porazdelitev in prilagoditev pretoka kovine. Število in razporeditev preusmerjevalnih lukenj na sprednji preusmerjevalni plošči se lahko izvede na tradicionalen način.

Poleg tega je treba pri razporejanju ranžirnih lukenj razmisliti o uporabi zgornjega kalupa za ustrezno zaščito glave konzole zoba za odvajanje toplote, da preprečite, da bi kovina neposredno udarila v glavo konzolne cevi, in tako izboljšate napetostno stanje konzolne cevi. Blokirani del konzolne glave med zobmi je lahko 1/5~1/4 dolžine konzolne cevi. Razporeditev ranžirnih lukenj je prikazana na sliki 3

(2) Površinsko razmerje ranžirne luknje. Ker je debelina stene korena vročega zoba majhna in je višina daleč od središča, fizično območje pa se zelo razlikuje od središča, je najtežje oblikovati kovino. Zato je ključna točka pri zasnovi kalupa radiatorskega profila sončnice čim počasnejši pretok osrednjega polnega dela, da se zagotovi, da kovina najprej zapolni korenino zoba. Da bi dosegli tak učinek, je na eni strani potrebna izbira delovnega traku in, kar je še pomembneje, določitev območja preusmerjevalne luknje, predvsem območja osrednjega dela, ki ustreza preusmerjevalni luknji. Testi in empirične vrednosti kažejo, da je najboljši učinek dosežen, če površina osrednje preusmerjevalne luknje S1 in površina zunanje enojne preusmerjevalne luknje S2 ustrezata naslednjemu razmerju: S1= (0,52 ~0,72) S2

Poleg tega mora biti efektivni kovinski pretočni kanal osrednje cepilne luknje 20~25 mm daljši od efektivnega kovinskega pretočnega kanala zunanje cepilne luknje. Ta dolžina upošteva tudi mejo in možnost popravila plesni.

(3) Globina varilne komore. Ekstruzijska matrica radiatorskega radiatorja Sunflower se razlikuje od tradicionalne matrice za ranžiranje. Njegova celotna varilna komora mora biti nameščena v zgornji matrici. To zagotavlja natančnost obdelave bloka lukenj spodnje matrice, zlasti natančnost delovnega traku. V primerjavi s tradicionalnim ranžirnim kalupom je treba globino varilne komore ranžirnega kalupa radiatorskega profila Sunflower povečati. Večja kot je zmogljivost ekstruzijskega stroja, večje je povečanje globine varilne komore, ki je 15 ~ 25 mm. Na primer, če se uporablja 20 MN ekstruzijski stroj, je globina varilne komore tradicionalne matrice za šivanje 20 ~ 22 mm, medtem ko mora biti globina varilne komore matrice za shunt sončničnega radiatorskega profila 35 ~ 40 mm . Prednost tega je, da je kovina v celoti zvarjena in je obremenitev obešene cevi močno zmanjšana. Struktura varilne komore zgornjega kalupa je prikazana na sliki 4.

3.2 Zasnova vložka za luknjo

Zasnova bloka lukenj za matrice vključuje predvsem velikost luknje za matrice, delovni trak, zunanji premer in debelino bloka zrcal itd.

(1) Določitev velikosti luknje. Velikost luknje matrice je mogoče določiti na tradicionalen način, predvsem ob upoštevanju skaliranja toplotne obdelave zlitine.

(2) Izbira delovnega pasu. Načelo izbire delovnega pasu je najprej zagotoviti, da je dobava vse kovine na dnu korenine zoba zadostna, tako da je pretok na dnu korenine zoba hitrejši od drugih delov. Zato mora biti delovni pas na dnu zobne korenine najkrajši, z vrednostjo 0,3 ~ 0,6 mm, delovni pas na sosednjih delih pa mora biti povečan za 0,3 mm. Načelo je povečati za 0,4~0,5 vsakih 10~15 mm proti sredini; drugič, delovni pas na največjem polnem delu središča ne sme presegati 7 mm. V nasprotnem primeru, če je razlika v dolžini delovnega traku prevelika, pride do velikih napak pri obdelavi bakrenih elektrod in EDM obdelavi delovnega traku. Ta napaka lahko zlahka povzroči, da se deformacija zoba zlomi med postopkom iztiskanja. Delovni pas je prikazan na sliki 5.

 

(3) Zunanji premer in debelina vložka. Pri tradicionalnih ranžirnih kalupih je debelina vložka za luknjo matrice enaka debelini spodnjega kalupa. Če pa je dejanska debelina luknje za matrico prevelika za sončnični radiatorski kalup, bo profil zlahka trčil v kalup med iztiskanjem in praznjenjem, kar bo povzročilo neenakomerne zobe, praske ali celo zagozditev zob. To bo povzročilo zlom zob.

Poleg tega, če je debelina matrice predolga, je po eni strani čas obdelave med postopkom EDM dolg, po drugi strani pa je enostavno povzročiti električno korozijsko odstopanje, prav tako pa je enostavno povzročajo odstopanje zoba med ekstruzijo. Seveda, če je debelina luknje matrice premajhna, trdnosti zob ni mogoče zagotoviti. Zato ob upoštevanju teh dveh dejavnikov izkušnje kažejo, da je stopnja vložka luknje za matrico spodnjega kalupa na splošno 40 do 50; in zunanji premer vložka za luknjo matrice mora biti 25 do 30 mm od največjega roba luknje za matrice do zunanjega kroga ploščice.

Za profil, prikazan na sliki 1, sta zunanji premer in debelina bloka lukenj 225 mm oziroma 50 mm. Vložek za luknjo je prikazan na sliki 6. D na sliki je dejanska velikost, nazivna velikost pa je 225 mm. Mejno odstopanje njegovih zunanjih dimenzij se ujema z notranjo luknjo spodnjega kalupa, da se zagotovi, da je enostranska reža v območju 0,01 ~ 0,02 mm. Blok lukenj za matrice je prikazan na sliki 6. Nominalna velikost notranje luknje bloka lukenj za matrice, postavljenega na spodnji kalup, je 225 mm. Na podlagi dejanske izmerjene velikosti se blok lukenj ujema po načelu 0,01~0,02 mm na stran. Zunanji premer bloka zrcalnih lukenj je mogoče dobiti kot D, vendar je zaradi lažje namestitve zunanji premer bloka zrcalnih lukenj mogoče ustrezno zmanjšati v obsegu 0,1 m na dovodnem koncu, kot je prikazano na sliki .

4. Ključne tehnologije izdelave kalupov

Obdelava kalupa radiatorskega profila Sunflower se ne razlikuje veliko od običajnega kalupa aluminijastega profila. Očitna razlika se kaže predvsem v električni obdelavi.

(1) Pri rezanju žice je treba preprečiti deformacijo bakrene elektrode. Ker je bakrena elektroda, ki se uporablja za EDM, težka, so zobje premajhni, sama elektroda je mehka, ima slabo togost in lokalna visoka temperatura, ki nastane pri rezanju žice, povzroči, da se elektroda zlahka deformira med postopkom rezanja žice. Pri uporabi deformiranih bakrenih elektrod za obdelavo delovnih trakov in praznih nožev bo prišlo do poševnih zob, kar lahko zlahka povzroči, da se kalup med obdelavo odstrani. Zato je treba preprečiti deformacijo bakrenih elektrod med spletnim proizvodnim procesom. Glavni preventivni ukrepi so: pred rezanjem žice poravnajte bakreni blok s posteljo; uporabite kazalnik s številčnico za nastavitev navpičnosti na začetku; pri rezanju žice najprej začnite z zobatim delom in na koncu odrežite del z debelo steno; Vsake toliko časa uporabite odpadno srebrno žico, da napolnite odrezane dele; ko je žica izdelana, s strojem za žice odrežite kratek del približno 4 mm po dolžini odrezane bakrene elektrode.

(2) Obdelava z električnim praznjenjem se očitno razlikuje od navadnih kalupov. EDM je zelo pomemben pri obdelavi sončničnih radiatorskih profilnih kalupov. Tudi če je dizajn popoln, bo majhna napaka v EDM povzročila odpad celotnega kalupa. Obdelava z električnim praznjenjem ni tako odvisna od opreme kot rezanje žice. V veliki meri je odvisno od upravljavčevih sposobnosti in usposobljenosti. Obdelava z električnim praznjenjem je v glavnem pozorna na naslednjih pet točk:

①Obdelovalni tok električne razelektritve. 7~10 A toka se lahko uporabi za začetno obdelavo EDM, da se skrajša čas obdelave; 5~7 A tok se lahko uporabi za končno obdelavo. Namen uporabe majhnega toka je pridobiti dobro površino;

② Zagotovite ravnost končne ploskve kalupa in navpičnost bakrene elektrode. Slaba ravnost končne ploskve kalupa ali nezadostna navpičnost bakrene elektrode otežuje zagotavljanje, da je dolžina delovnega traku po obdelavi EDM skladna z načrtovano dolžino delovnega traku. Postopek EDM se zlahka pokvari ali celo predre zobati delovni jermen. Zato je treba pred obdelavo uporabiti brusilnik za izravnavo obeh koncev kalupa, da se izpolnijo zahteve glede natančnosti, in indikator s številčnico je treba uporabiti za popravljanje navpičnosti bakrene elektrode;

③ Prepričajte se, da je razmik med praznimi noži enakomeren. Med začetno obdelavo preverite, ali je prazno orodje zamaknjeno vsakih 0,2 mm na vsake 3 do 4 mm obdelave. Če je odmik velik, ga bo težko popraviti z naknadnimi prilagoditvami;

④Odstranite ostanke, ki nastanejo med postopkom EDM, pravočasno. Korozija z iskrico bo proizvedla veliko količino ostankov, ki jih je treba pravočasno očistiti, sicer bo dolžina delovnega traku različna zaradi različnih višin ostankov;

⑤ Kalup je treba razmagnetiti pred EDM.

5. Primerjava rezultatov ekstrudiranja

Profil, prikazan na sliki 1, je bil preizkušen z uporabo tradicionalnega razcepljenega kalupa in nove zasnove, predlagane v tem članku. Primerjava rezultatov je prikazana v tabeli 1.

Iz rezultatov primerjave je razvidno, da ima struktura kalupa velik vpliv na življenjsko dobo kalupa. Kalup, zasnovan z uporabo nove sheme, ima očitne prednosti in močno izboljša življenjsko dobo kalupa.

6. Zaključek

Sončnični kalup za iztiskanje radiatorskega profila je vrsta kalupa, ki ga je zelo težko oblikovati in izdelati, njegova zasnova in izdelava pa sta relativno zapletena. Zato je treba za zagotovitev uspešnosti iztiskanja in življenjske dobe kalupa doseči naslednje točke:

(1) Strukturno obliko kalupa je treba izbrati razumno. Struktura kalupa mora biti ugodna za zmanjšanje sile iztiskanja, da se zmanjša obremenitev konzole kalupa, ki jo tvorijo zobje za odvajanje toplote, s čimer se izboljša trdnost kalupa. Ključno je razumno določiti število in razporeditev lukenj za šunte ter površino lukenj za šunte in druge parametre: prvič, širina šantnega mostu, oblikovanega med luknjami za šunte, ne sme presegati 16 mm; Drugič, območje razcepljene luknje je treba določiti tako, da razmerje razcepa doseže več kot 30 % razmerja ekstrudiranja, kolikor je to mogoče, hkrati pa zagotoviti trdnost kalupa.

(2) Razumno izberite delovni pas in sprejmete razumne ukrepe med električno obdelavo, vključno s tehnologijo obdelave bakrenih elektrod in električnimi standardnimi parametri električne obdelave. Prva ključna točka je, da je treba bakreno elektrodo pred rezanjem žice površinsko brusiti, med rezanjem žice pa je treba uporabiti metodo vstavljanja, da to zagotovite. Elektrode niso ohlapne ali deformirane.

(3) Med postopkom električne obdelave mora biti elektroda natančno poravnana, da se prepreči odstopanje zob. Seveda lahko na podlagi razumnega načrtovanja in izdelave uporaba visokokakovostnega jekla za kalupe za vroče delo in postopek vakuumske toplotne obdelave treh ali več temperamentov poveča potencial kalupa in doseže boljše rezultate. Od zasnove, izdelave do ekstrudiranja, samo če je vsaka povezava točna, lahko zagotovimo, da je kalup sončničnega radiatorskega profila ekstrudiran.