Kako dizajnirati ekstruzionu matricu suncokretovog radijatora za aluminijumski profil?

1. Analiza strukturnih karakteristika profila aluminijumskih profila

Slika 1 prikazuje poprečni presjek tipičnog aluminijumskog profila suncokretovog radijatora. Površina poprečnog presjeka profila je 7773,5 mm², sa ukupno 40 zubaca za odvođenje topline. Maksimalna veličina otvora za vješanje između zubaca je 4,46 mm. Nakon proračuna, odnos jezika između zuba je 15,7. Istovremeno, postoji velika čvrsta površina u sredini profila, površine 3846,5 mm².

Sudeći prema karakteristikama oblika profila, prostor između zubaca se može smatrati polušupljim profilima, a profil radijatora je sastavljen od više polušupljih profila. Stoga, prilikom dizajniranja strukture kalupa, ključno je razmotriti kako osigurati čvrstoću kalupa. Iako za polušuplje profile, industrija je razvila različite zrele strukture kalupa, kao što su „prekriveni razdjelni kalup“, „odrezani razdjelni kalup“, „razdjelni kalup za viseće mostove“ itd. Međutim, ove strukture nisu primjenjive na proizvode sastavljena od više polušupljih profila. Tradicionalni dizajn uzima u obzir samo materijale, ali kod ekstruzionog presovanja, najveći uticaj na čvrstoću ima sila ekstruzije tokom procesa ekstruzije, a proces oblikovanja metala je glavni faktor koji stvara silu ekstruzije.

Zbog velike centralne čvrste površine profila solarnog radijatora, vrlo je lako uzrokovati da ukupna brzina protoka u ovoj oblasti bude prebrza tokom procesa ekstruzije, a dodatno naprezanje zatezanja će se stvoriti na glavi međuzubnog ovjesa. cijevi, što rezultira frakturom međuzubne ovjesne cijevi. Stoga, u dizajnu strukture kalupa, treba se fokusirati na podešavanje brzine protoka i protoka metala kako bi se postigla svrha smanjenja pritiska ekstruzije i poboljšanja stanja naprezanja viseće cijevi između zuba, kako bi se poboljšala čvrstoća kalup.

2. Odabir strukture kalupa i kapaciteta prese za ekstruziju

2.1 Oblik strukture kalupa

Za profil radijatora suncokreta prikazan na slici 1, iako nema šuplji dio, on mora prihvatiti strukturu podijeljenog kalupa kao što je prikazano na slici 2. Za razliku od tradicionalne strukture shunt kalupa, komora metalne stanice za lemljenje smještena je u gornjem dijelu kalup, a u donjem kalupu se koristi struktura umetka. Svrha je smanjiti troškove kalupa i skratiti ciklus proizvodnje kalupa. I gornji i donji set kalupa su univerzalni i mogu se ponovo koristiti. Što je još važnije, blokovi rupa za matrice mogu se obraditi nezavisno, što može bolje osigurati točnost radnog pojasa za matrice. Unutrašnja rupa donjeg kalupa je dizajnirana kao stepenica. Gornji dio i blok rupe kalupa prihvaćaju zazor, a vrijednost razmaka na obje strane je 0,06 ~ 0,1 m; donji dio prihvaća smetnje, a količina smetnje na obje strane je 0,02 ~ 0,04 m, što pomaže u osiguravanju koaksijalnosti i olakšava montažu, čineći uložak kompaktnijim, a u isto vrijeme može izbjeći deformaciju kalupa uzrokovanu termičkom instalacijom interferencijalno uklapanje.

2.2 Izbor kapaciteta ekstrudera

Izbor kapaciteta ekstrudera je, s jedne strane, da se odredi odgovarajući unutrašnji prečnik cevi za ekstruziju i maksimalni specifični pritisak ekstrudera na deo cevi ekstrudera kako bi se zadovoljio pritisak tokom oblikovanja metala. S druge strane, potrebno je odrediti odgovarajući omjer ekstruzije i odabrati odgovarajuće specifikacije veličine kalupa na osnovu cijene. Za aluminijumski profil suncokretovog radijatora, omjer istiskivanja ne može biti prevelik. Glavni razlog je taj što je sila ekstruzije proporcionalna omjeru ekstruzije. Što je veći omjer ekstruzije, to je veća sila ekstruzije. Ovo je izuzetno štetno za kalup aluminijumskog profila suncokretovog radijatora.

Iskustvo pokazuje da je omjer istiskivanja aluminijskih profila za radijatore suncokreta manji od 25. Za profil prikazan na slici 1 odabran je ekstruder od 20,0 MN sa unutrašnjim promjerom cijevi za ekstruziju od 208 mm. Nakon proračuna, maksimalni specifični pritisak ekstrudera je 589MPa, što je prikladnija vrijednost. Ako je specifični pritisak previsok, pritisak na kalup će biti veliki, što je štetno za život kalupa; ako je specifični pritisak prenizak, ne može ispuniti zahtjeve ekstruzijskog oblikovanja. Iskustvo pokazuje da specifični pritisak u rasponu od 550~750 MPa može bolje zadovoljiti različite zahtjeve procesa. Nakon izračuna, koeficijent ekstruzije je 4,37. Specifikacija veličine kalupa je odabrana kao 350 mmx200 mm (spoljni prečnik x stepeni).

3. Određivanje strukturnih parametara kalupa

3.1 Strukturni parametri gornjeg kalupa

(1) Broj i raspored rupa za preusmjeravanje. Za profilni kalup za suncokretov radijator, što je veći broj otvora, to bolje. Za profile sa sličnim kružnim oblicima, obično se biraju 3 do 4 tradicionalne rupe za šant. Rezultat je da je širina ranžnog mosta veća. Generalno, kada je veći od 20 mm, broj zavara je manji. Međutim, pri odabiru radnog pojasa otvora matrice, radni pojas otvora matrice na dnu šant mosta mora biti kraći. Pod uslovom da ne postoji precizna metoda proračuna za izbor radnog pojasa, to će prirodno uzrokovati da rupa matrice ispod mosta i drugih delova neće postići potpuno isti protok tokom ekstruzije zbog razlike u radnom remenu, Ova razlika u brzini protoka će proizvesti dodatni vlačni napon na konzoli i uzrokovati otklon zubaca za rasipanje topline. Stoga, za ekstruzionu matricu suncokretovog radijatora s gustim brojem zubaca, vrlo je važno osigurati da brzina protoka svakog zuba bude dosljedna. Kako se broj šant rupa povećava, tako će se povećavati i broj šant mostova, a brzina protoka i raspodjela protoka metala će postati ravnomjernija. To je zato što kako se broj ranžirnih mostova povećava, širina ranžirnih mostova se može u skladu s tim smanjiti.

Praktični podaci pokazuju da je broj šant rupa općenito 6 ili 8, pa čak i više. Naravno, za neke velike suncokretove profile za disipaciju toplote, gornji kalup takođe može da rasporedi otvore za šant prema principu širine šanta ≤ 14mm. Razlika je u tome što se mora dodati prednja razdjelna ploča kako bi se unaprijed rasporedio i podesio protok metala. Broj i raspored otvora za preusmjeravanje na prednjoj preklopnoj ploči može se izvesti na tradicionalan način.

Osim toga, kada se uređuju rupe za šant, treba uzeti u obzir korištenje gornjeg kalupa kako bi se na odgovarajući način zaštitila glava konzole zupca za rasipanje topline kako bi se spriječilo da metal direktno udari u glavu konzolne cijevi i na taj način poboljšao stanje naprezanja. konzolne cijevi. Blokirani dio konzolne glave između zubaca može biti 1/5~1/4 dužine konzolne cijevi. Raspored rupa za šant je prikazan na slici 3

(2) Odnos površine otvora za šant. Budući da je debljina stijenke korijena vrućeg zuba mala, a visina je udaljena od centra, a fizička površina je vrlo različita od centra, najteže je formirati metal. Stoga je ključna točka u dizajnu kalupa za profil suncokretovog radijatora da se protok centralnog čvrstog dijela učini što sporijim kako bi se osiguralo da metal prvo ispuni korijen zuba. Da bi se postigao takav efekat, s jedne strane, to je odabir radnog pojasa, i što je još važnije, određivanje površine otvora preusmjerivača, uglavnom površine središnjeg dijela koji odgovara otvoru divertera. Testovi i empirijske vrijednosti pokazuju da se najbolji efekat postiže kada površina centralnog otvora za diverter S1 i površina vanjskog pojedinačnog otvora za diverter S2 zadovolje sljedeći odnos: S1= (0,52 ~0,72) S2

Osim toga, efektivni kanal protoka metala centralnog otvora razdjelnika trebao bi biti 20~25 mm duži od efektivnog kanala protoka metala vanjskog otvora razdjelnika. Ova dužina također uzima u obzir marginu i mogućnost popravke kalupa.

(3) Dubina komore za zavarivanje. Matrica za ekstruziju profila Sunflower radijatora razlikuje se od tradicionalne matrice za šundiranje. Cijela njegova komora za zavarivanje mora biti smještena u gornjoj matrici. Ovo je da bi se osigurala točnost obrade bloka rupa donje matrice, posebno tačnost radnog pojasa. U poređenju sa tradicionalnim shunt kalupom, dubina komore za zavarivanje Suncokretovog profila radijatora treba povećati. Što je kapacitet mašine za ekstruziju veći, to je veće povećanje dubine komore za zavarivanje, koja je 15~25 mm. Na primjer, ako se koristi mašina za ekstruziju od 20 MN, dubina komore za zavarivanje tradicionalne matrice je 20 ~ 22 mm, dok bi dubina zavarivačke komore zavarivačke matrice profila suncokretovog radijatora trebala biti 35 ~ 40 mm. . Prednost ovoga je da je metal potpuno zavaren i da je naprezanje na visećoj cijevi znatno smanjeno. Struktura gornje komore za zavarivanje kalupa prikazana je na slici 4.

3.2 Dizajn umetka za otvor za matrice

Dizajn bloka matrice uglavnom uključuje veličinu otvora za matrice, radni remen, vanjski promjer i debljinu zrcalnog bloka itd.

(1) Određivanje veličine matrice. Veličina matrice može se odrediti na tradicionalan način, uglavnom uzimajući u obzir skaliranje termičke obrade legure.

(2) Izbor radnog pojasa. Princip izbora radnog pojasa je da se prvo osigura da je opskrba svim metalima na dnu korijena zuba dovoljna, tako da brzina protoka na dnu korijena zuba bude brža od ostalih dijelova. Stoga bi radni pojas na dnu korijena zuba trebao biti najkraći, sa vrijednošću od 0,3~0,6 mm, a radni pojas na susjednim dijelovima bi trebao biti povećan za 0,3 mm. Princip je povećanje za 0,4~0,5 svakih 10~15mm prema centru; drugo, radni pojas na najvećem čvrstom dijelu centra ne bi trebao biti veći od 7 mm. U suprotnom, ako je razlika dužine radnog pojasa prevelika, doći će do velikih grešaka u obradi bakrenih elektroda i EDM obradi radnog pojasa. Ova greška može lako uzrokovati lomljenje ugiba zuba tokom procesa ekstruzije. Radni pojas je prikazan na slici 5.

 

(3) Vanjski prečnik i debljina umetka. Za tradicionalne shunt kalupe, debljina umetka matrice je debljina donjeg kalupa. Međutim, za kalup za radijator suncokreta, ako je efektivna debljina otvora za matrice prevelika, profil će se lako sudariti sa kalupom tokom ekstruzije i pražnjenja, što će rezultirati neravnim zubima, ogrebotinama ili čak zaglavljivanjem zuba. To će uzrokovati lomljenje zuba.

Osim toga, ako je debljina otvora matrice preduga, s jedne strane, vrijeme obrade je dugo tokom EDM procesa, as druge strane, lako je uzrokovati odstupanje električne korozije, a također je lako uzrokuju devijaciju zuba tokom ekstruzije. Naravno, ako je debljina otvora matrice premala, čvrstoća zuba se ne može garantovati. Stoga, uzimajući u obzir ova dva faktora, iskustvo pokazuje da je stepen umetka matrice u donjem kalupu generalno 40 do 50; a vanjski prečnik umetka matrice treba biti 25 do 30 mm od najveće ivice otvora matrice do vanjskog kruga umetka.

Za profil prikazan na slici 1, vanjski prečnik i debljina bloka rupe matrice su 225 mm, odnosno 50 mm. Umetak za otvor za matrice je prikazan na slici 6. D na slici je stvarna veličina, a nominalna veličina je 225 mm. Granično odstupanje njegovih vanjskih dimenzija je usklađeno prema unutrašnjoj rupi donjeg kalupa kako bi se osiguralo da je jednostrani zazor u rasponu od 0,01~0,02 mm. Blok matrice je prikazan na slici 6. Nominalna veličina unutrašnje rupe bloka matrice postavljenog na donji kalup je 225 mm. Na osnovu stvarne izmjerene veličine, blok rupe za matrice se usklađuje prema principu od 0,01~0,02 mm po strani. Vanjski prečnik bloka otvora za matrice može se dobiti kao D , ali radi praktičnosti ugradnje, vanjski prečnik zrcalnog bloka matrice može se na odgovarajući način smanjiti u rasponu od 0,1 m na kraju napajanja, kao što je prikazano na slici .

4. Ključne tehnologije izrade kalupa

Obrada kalupa Sunflower profila radijatora ne razlikuje se mnogo od običnih kalupa za aluminijumske profile. Očigledna razlika se uglavnom ogleda u električnoj obradi.

(1) U smislu rezanja žice, potrebno je spriječiti deformaciju bakarne elektrode. Budući da je bakrena elektroda koja se koristi za EDM teška, zupci su premali, sama elektroda je mekana, ima slabu krutost, a lokalna visoka temperatura uzrokovana rezanjem žice uzrokuje da se elektroda lako deformiše tokom procesa rezanja žice. Prilikom korištenja deformiranih bakrenih elektroda za obradu radnih kaiševa i praznih noževa, doći će do iskrivljenih zuba, što može lako uzrokovati otpuštanje kalupa tokom obrade. Stoga je neophodno spriječiti deformaciju bakrenih elektroda tokom procesa online proizvodnje. Glavne preventivne mjere su: prije rezanja žice izravnati bakreni blok sa krevetom; koristite indikator točkića za podešavanje vertikalnosti na početku; pri rezanju žice prvo počnite od zupčastog dijela, a na kraju izrežite dio s debelim zidom; S vremena na vrijeme upotrijebite otpadnu srebrnu žicu da popunite izrezane dijelove; nakon što je žica napravljena, pomoću žičane mašine odrežite kratki dio od oko 4 mm duž dužine odrezane bakarne elektrode.

(2) Strojna obrada električnom pražnjenjem se očito razlikuje od običnih kalupa. EDM je veoma važan u obradi kalupa profila suncokretovih radijatora. Čak i ako je dizajn savršen, mali defekt u EDM-u će uzrokovati da se cijeli kalup odbaci. Električna obrada ne ovisi o opremi kao rezanje žice. To u velikoj mjeri ovisi o operativnim vještinama i stručnosti operatera. Obrada električnog pražnjenja uglavnom obraća pažnju na sljedećih pet točaka:

①Struja obrade električnog pražnjenja. 7~10 A struja se može koristiti za početnu EDM mašinsku obradu kako bi se skratilo vreme obrade; 5~7 A struja se može koristiti za završnu obradu. Svrha upotrebe male struje je da se dobije dobra površina;

② Osigurajte ravnost čeone strane kalupa i vertikalnost bakarne elektrode. Slaba ravnost čeone strane kalupa ili nedovoljna vertikalnost bakarne elektrode otežava osiguravanje da dužina radnog pojasa nakon EDM obrade bude u skladu sa projektovanom dužinom radnog pojasa. Lako je da EDM proces pokvari ili čak prodre u nazubljeni radni pojas. Stoga, prije obrade, potrebno je koristiti brusilicu za izravnavanje oba kraja kalupa kako bi se ispunili zahtjevi za preciznošću, a indikator se mora koristiti za korekciju vertikalnosti bakarne elektrode;

③ Uvjerite se da je razmak između praznih noževa jednak. Prilikom početne obrade provjerite da li je prazan alat pomaknut svakih 0,2 mm svakih 3 do 4 mm obrade. Ako je pomak velik, bit će teško ispraviti ga naknadnim podešavanjima;

④Uklonite ostatke nastale tokom EDM procesa na vrijeme. Korozija iskrenog pražnjenja će proizvesti veliku količinu ostatka, koji se mora očistiti na vrijeme, inače će dužina radnog pojasa biti različita zbog različitih visina ostatka;

⑤ Kalup se mora demagnetizirati prije EDM.

5. Poređenje rezultata ekstruzije

Profil prikazan na slici 1 testiran je korištenjem tradicionalnog podijeljenog kalupa i nove sheme dizajna predložene u ovom članku. Poređenje rezultata prikazano je u tabeli 1.

Iz rezultata poređenja može se vidjeti da struktura kalupa ima veliki utjecaj na vijek trajanja kalupa. Kalup dizajniran po novoj shemi ima očigledne prednosti i značajno produžava vijek trajanja kalupa.

6. Zaključak

Kalup za ekstruziju radijatora za suncokret je vrsta kalupa koji je vrlo težak za dizajn i proizvodnju, a njegov dizajn i izrada su relativno složeni. Stoga, da bi se osigurala stopa uspjeha ekstruzije i vijek trajanja kalupa, moraju se postići sljedeće točke:

(1) Strukturni oblik kalupa mora biti odabran razumno. Struktura kalupa mora biti pogodna za smanjenje sile ekstruzije kako bi se smanjio napon na konzoli kalupa formiran zubima za rasipanje topline, čime se poboljšava čvrstoća kalupa. Ključno je razumno odrediti broj i raspored otvora za šant i površinu šant rupa i druge parametre: prvo, širina šanta formiranog između otvora za šant ne smije biti veća od 16 mm; Drugo, područje podijeljene rupe treba odrediti tako da omjer cijepanja dostigne više od 30% omjera ekstruzije što je više moguće, istovremeno osiguravajući čvrstoću kalupa.

(2) Razumno odabrati radni pojas i usvojiti razumne mjere tokom električne obrade, uključujući tehnologiju obrade bakarnih elektroda i električne standardne parametre električne obrade. Prva ključna tačka je da bakarna elektroda treba da bude površinski uzemljena pre rezanja žice, a metod umetanja treba koristiti tokom rezanja žice kako bi se to osiguralo. Elektrode nisu labave ili deformisane.

(3) Tokom procesa električne obrade, elektroda mora biti precizno poravnata kako bi se izbjeglo odstupanje zubaca. Naravno, na osnovu razumnog dizajna i proizvodnje, korištenjem visokokvalitetnog čelika za vruću obradu i procesom vakuumske toplinske obrade od tri ili više temperamenta može se maksimizirati potencijal kalupa i postići bolji rezultati. Od dizajna, proizvodnje do proizvodnje ekstruzijom, samo ako je svaka karika tačna, možemo osigurati da kalup profila radijatora suncokreta bude ekstrudiran.