Kako dizajnirati matricu za ekstruziju radijatora Suncokret za aluminijski profil?

1. Analiza konstrukcijskih karakteristika profila aluminijskih profila

Slika 1 prikazuje presjek tipičnog aluminijskog profila radijatora suncokreta. Površina poprečnog presjeka profila je 7773,5 mm², s ukupno 40 zuba za odvod topline. Maksimalna veličina visećeg otvora između zuba je 4,46 mm. Nakon izračuna, omjer jezika između zuba je 15,7. U isto vrijeme, postoji veliko čvrsto područje u središtu profila, s površinom od 3846,5 mm².

Sudeći prema karakteristikama oblika profila, međuzubni prostor se može smatrati polušupljim profilima, a radijatorski profil je sastavljen od više polušupljih profila. Stoga je pri projektiranju strukture kalupa ključno razmotriti kako osigurati čvrstoću kalupa. Iako je za polušuplje profile, industrija je razvila različite zrele strukture kalupa, kao što su "pokriveni kalup za cijepanje", "kalup za cijepanje", "kalup za cijepanje s visećim mostom", itd. Međutim, ove strukture nisu primjenjive na proizvode sastavljen od više polušupljih profila. Tradicionalni dizajn uzima u obzir samo materijale, ali kod ekstruzijskog kalupljenja, najveći utjecaj na čvrstoću ima sila ekstruzije tijekom procesa ekstruzije, a proces oblikovanja metala je glavni faktor koji stvara silu ekstruzije.

Zbog velikog središnjeg čvrstog područja profila solarnog radijatora, vrlo je lako uzrokovati da ukupna brzina protoka u ovom području bude prebrza tijekom procesa ekstruzije, a dodatno vlačno naprezanje će se generirati na glavi međuzubnog ovjesa cijevi, što rezultira lomom međuzubne ovjesne cijevi. Stoga, u dizajnu strukture kalupa, trebali bismo se usredotočiti na prilagodbu brzine protoka metala i brzine protoka kako bismo postigli svrhu smanjenja tlaka ekstruzije i poboljšanja stanja naprezanja obješene cijevi između zuba, kako bi se poboljšala čvrstoća plijesan.

2. Odabir strukture kalupa i kapaciteta ekstruzijske preše

2.1 Oblik strukture kalupa

Za profil radijatora od suncokreta prikazan na slici 1, iako nema šuplji dio, mora usvojiti strukturu podijeljenog kalupa kao što je prikazano na slici 2. Za razliku od tradicionalne strukture kalupa za šantiranje, komora metalne stanice za lemljenje smještena je u gornjem dijelu kalup, au donjem kalupu se koristi umetnuta struktura. Svrha je smanjiti troškove kalupa i skratiti ciklus proizvodnje kalupa. I gornji i donji set kalupa univerzalni su i mogu se ponovno koristiti. Što je još važnije, blokovi rupa za kalupe mogu se obrađivati ​​neovisno, što može bolje osigurati točnost radne trake za rupe za kalupe. Unutarnja rupa donjeg kalupa dizajnirana je kao stepenica. Gornji dio i blok otvora kalupa imaju zazor, a vrijednost razmaka s obje strane je 0,06 ~ 0,1 m; donji dio prihvaća interferenciju, a količina interferencije 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 toplinskom instalacijom interference fit.

2.2 Odabir kapaciteta ekstrudera

Odabir kapaciteta ekstrudera je, s jedne strane, određivanje odgovarajućeg unutarnjeg promjera ekstruzijske cijevi i maksimalnog specifičnog tlaka ekstrudera na dijelu ekstruzijske cijevi kako bi se zadovoljio pritisak tijekom oblikovanja metala. S druge strane, potrebno je odrediti odgovarajući omjer ekstruzije i odabrati odgovarajuće specifikacije veličine kalupa na temelju cijene. Za aluminijski profil radijatora od suncokreta, omjer istiskivanja ne može biti prevelik. Glavni razlog je taj što je sila istiskivanja proporcionalna omjeru istiskivanja. Što je veći omjer istiskivanja, to je veća sila istiskivanja. To je izuzetno štetno za kalup aluminijskog profila radijatora suncokreta.

Iskustvo pokazuje da je omjer istiskivanja aluminijskih profila za suncokretove radijatore manji od 25. Za profil prikazan na slici 1. odabran je ekstruder 20,0 MN s unutarnjim promjerom cijevi za istiskivanje 208 mm. Nakon izračuna, maksimalni specifični tlak ekstrudera je 589MPa, što je primjerenija vrijednost. Ako je specifični tlak previsok, pritisak na kalup bit će velik, što je štetno za vijek trajanja kalupa; ako je specifični tlak prenizak, ne može zadovoljiti zahtjeve za oblikovanje ekstruzijom. Iskustvo pokazuje da specifični tlak u rasponu od 550~750 MPa može bolje zadovoljiti različite procesne zahtjeve. Nakon izračuna, koeficijent istiskivanja je 4,37. Specifikacija veličine kalupa odabrana je kao 350 mmx200 mm (vanjski promjer x stupnjevi).

3. Određivanje strukturnih parametara kalupa

3.1 Strukturni parametri gornjeg kalupa

(1) Broj i raspored rupa za skretanje. Što je veći broj rupa za skretanje, to bolje za radijatorski profil suncokreta. Za profile sličnih kružnih oblika općenito se odabiru 3 do 4 tradicionalne rupe za usmjeravanje. Rezultat toga je da je širina skretnog mosta veća. Općenito, kada je veći od 20 mm, broj zavara je manji. Međutim, pri odabiru radnog pojasa otvora matrice, radni pojas otvora matrice na dnu skretnog mosta mora biti kraći. Pod uvjetom da ne postoji precizna metoda proračuna za odabir radne trake, prirodno će uzrokovati da rupa za matricu ispod mosta i drugi dijelovi ne postižu točno istu brzinu protoka tijekom ekstruzije zbog razlike u radnoj traci, Ova razlika u brzini protoka proizvest će dodatno vlačno naprezanje na konzoli i uzrokovati deformaciju zubaca za raspršivanje topline. Stoga je za ekstruzijsku matricu radijatora suncokreta s velikim brojem zubaca vrlo važno osigurati da je brzina protoka svakog zuba dosljedna. Kako se broj rupa za skretanje povećava, broj mostova za skretanje će se povećati u skladu s tim, a brzina protoka i raspodjela protoka metala postat će ravnomjerniji. To je zato što se s povećanjem broja skretnih mostova širina skretnih mostova može smanjiti na odgovarajući način.

Praktični podaci pokazuju da je broj otvora za usmjeravanje općenito 6 ili 8, ili čak i više. Naravno, za neke velike profile za raspršivanje topline suncokreta, gornji kalup također može rasporediti rupe za usmjeravanje prema principu širine mosta za skretanje ≤ 14 mm. Razlika je u tome što se mora dodati prednja razdjelna ploča za predraspodjelu i podešavanje protoka metala. Broj i raspored rupa za skretanje na prednjoj ploči za skretanje može se izvesti na tradicionalan način.

Osim toga, pri postavljanju otvora za usmjeravanje, treba razmotriti korištenje gornjeg kalupa za odgovarajuću zaštitu glave konzole zupca za raspršivanje topline kako bi se spriječilo izravno udaranje metala u glavu konzolne cijevi i tako poboljšalo stanje naprezanja konzolne cijevi. Blokirani dio konzolne glave između zuba može biti 1/5~1/4 duljine konzolne cijevi. Raspored rupa za usmjeravanje prikazan je na slici 3

(2) Odnos površine otvora za usmjeravanje. Budući da je debljina stijenke korijena vrućeg zuba mala, a visina je daleko od središta, a fizičko područje je vrlo različito od središta, najteže je oblikovati metal. Stoga je ključna točka u dizajnu kalupa radijatorskog profila suncokreta učiniti protok središnjeg čvrstog dijela što sporijim kako bi se osiguralo da metal prvi ispuni korijen zuba. Da bi se postigao takav učinak, s jedne strane, potreban je odabir radne trake, i još važnije, određivanje područja otvora za skretanje, uglavnom područja središnjeg dijela koji odgovara otvoru za skretanje. Ispitivanja i empirijske vrijednosti pokazuju da se najbolji učinak postiže kada područje središnjeg otvora za skretanje S1 i područje vanjskog pojedinačnog otvora za skretanje S2 zadovoljavaju sljedeći odnos: S1= (0,52 ~0,72) S2

Osim toga, efektivni metalni kanal protoka središnjeg razdjelnog otvora trebao bi biti 20~25 mm duži od efektivnog metalnog protoka kanala vanjskog razdjelnog otvora. Ova duljina također uzima u obzir marginu i mogućnost popravka kalupa.

(3) Dubina komore za zavarivanje. Sunflower matrica za ekstruziju profila radijatora razlikuje se od tradicionalne shunt matrice. Njegova cijela komora za zavarivanje mora biti smještena u gornjoj matrici. Ovo je kako bi se osigurala točnost obrade bloka rupa donje matrice, posebno točnost radnog remena. U usporedbi s tradicionalnim kalupom za zavarivanje, dubina komore za zavarivanje kalupa za profil radijatora Sunflower mora se povećati. Što je veći kapacitet stroja za ekstruziju, veće je povećanje dubine komore za zavarivanje, koja iznosi 15~25 mm. Na primjer, ako se koristi stroj za ekstruziju od 20 MN, dubina komore za zavarivanje tradicionalnog šant matrice je 20~22 mm, dok bi dubina komore za zavarivanje šant matrice suncokretovog profila radijatora trebala biti 35~40 mm . Prednost ovoga je da je metal potpuno zavaren i da je opterećenje na obješenoj cijevi znatno smanjeno. Struktura komore za zavarivanje gornjeg kalupa prikazana je na slici 4.

3.2 Dizajn umetka s rupom za kalup

Dizajn bloka rupa za matricu uglavnom uključuje veličinu rupe za matricu, radni pojas, vanjski promjer i debljinu bloka zrcala itd.

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

(2) Izbor radnog remena. Načelo odabira radnog remena je prvo osigurati da je opskrba svim metalom na dnu korijena zuba dovoljna, tako da je protok na dnu korijena zuba brži od ostalih dijelova. Stoga bi radni pojas na dnu korijena zuba trebao biti najkraći, s vrijednošću od 0,3~0,6 mm, a radni pojas na susjednim dijelovima trebao bi biti povećan za 0,3 mm. Načelo je povećanje za 0,4~0,5 svakih 10~15 mm prema središtu; drugo, radna traka na najvećem čvrstom dijelu središta ne smije prelaziti 7 mm. U suprotnom, ako je razlika duljine radne trake prevelika, doći će do velikih grešaka u obradi bakrenih elektroda i EDM obradi radne trake. Ova pogreška može lako uzrokovati lomljenje otklona zuba tijekom procesa ekstruzije. Radna traka prikazana je na slici 5.

 

(3) Vanjski promjer i debljina umetka. Za tradicionalne preklopne kalupe, debljina umetka rupe za kalup jednaka je debljini donjeg kalupa. Međutim, za kalup radijatora od suncokreta, ako je efektivna debljina otvora za matricu prevelika, profil će se lako sudarati s kalupom tijekom ekstruzije i pražnjenja, što će rezultirati neravnim zubima, ogrebotinama ili čak zaglavljivanjem zuba. To će uzrokovati lomljenje zuba.

Osim toga, ako je debljina rupe matrice predugačka, s jedne strane, vrijeme obrade je dugo tijekom procesa EDM, a s druge strane, lako je uzrokovati odstupanje od električne korozije, a također je lako uzrokuju devijaciju zuba tijekom ekstruzije. Naravno, ako je debljina otvora matrice premala, čvrstoća zubaca se ne može jamčiti. Prema tome, uzimajući u obzir ova dva čimbenika, iskustvo pokazuje da je stupanj umetanja otvora za matricu donjeg kalupa općenito 40 do 50; a vanjski promjer umetka za rupu matrice treba biti 25 do 30 mm od najvećeg ruba rupe za matricu do vanjskog kruga umetka.

Za profil prikazan na slici 1, vanjski promjer i debljina bloka otvora matrice su 225 mm odnosno 50 mm. Umetak rupe za matricu prikazan je na slici 6. D na slici je stvarna veličina, a nominalna veličina je 225 mm. Granično odstupanje njegovih vanjskih dimenzija usklađeno je s unutarnjom rupom donjeg kalupa kako bi se osiguralo da jednostrani razmak bude unutar raspona od 0,01~0,02 mm. Blok otvora za kalupe prikazan je na slici 6. Nominalna veličina unutarnjeg otvora bloka otvora za kalupe postavljenog na donji kalup je 225 mm. Na temelju stvarno izmjerene veličine, blok otvora matrice se usklađuje prema principu od 0,01~0,02 mm po strani. Vanjski promjer bloka rupe za matricu može se dobiti kao D, ali radi pogodnosti ugradnje, vanjski promjer bloka zrcala rupe za matricu može se odgovarajuće smanjiti unutar raspona od 0,1 m na kraju dodavanja, kao što je prikazano na slici .

4. Ključne tehnologije izrade kalupa

Strojna obrada kalupa radijatorskog radijatora Sunflower ne razlikuje se puno od obrade običnih kalupa za aluminijske profile. Očita razlika se uglavnom ogleda u električnoj obradi.

(1) Što se tiče rezanja žice, potrebno je spriječiti deformaciju bakrene 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 nastala rezanjem žice uzrokuje da se elektroda lako deformira tijekom procesa rezanja žice. Kada koristite deformirane bakrene elektrode za obradu radnih traka i praznih noževa, pojavit će se nakošeni zubi, što može lako uzrokovati odstranjivanje kalupa tijekom obrade. Stoga je potrebno spriječiti deformaciju bakrenih elektroda tijekom online procesa proizvodnje. Glavne preventivne mjere su: prije rezanja žice, izravnajte bakreni blok s krevetom; upotrijebite indikator za biranje za podešavanje okomitosti na početku; kada režete žicu, prvo počnite od nazubljenog dijela, a na kraju izrežite dio s debelom stijenkom; S vremena na vrijeme upotrijebite ostatke srebrne žice da ispunite izrezane dijelove; nakon što je žica izrađena, strojem za žicu odrežite kratki dio od oko 4 mm duž duljine odrezane bakrene elektrode.

(2) Strojna obrada električnim pražnjenjem očito se razlikuje od običnih kalupa. EDM je vrlo važan u obradi kalupa radijatorskih profila od suncokreta. Čak i ako je dizajn savršen, mali nedostatak u EDM-u uzrokovat će odbacivanje cijelog kalupa. Strojna obrada električnim pražnjenjem ne ovisi toliko o opremi kao rezanje žicom. To uvelike ovisi o rukovateljevim vještinama i stručnosti. Strojna obrada električnim pražnjenjem uglavnom obraća pozornost na sljedećih pet točaka:

①Struja obrade električnog pražnjenja. Struja 7~10 A može se koristiti za početnu EDM obradu kako bi se skratilo vrijeme obrade; Struja 5~7 A može se koristiti za završnu obradu. Svrha korištenja male struje je dobivanje dobre površine;

② Osigurajte ravnost čeone strane kalupa i okomitost bakrene elektrode. Loša ravnost čeone strane kalupa ili nedovoljna okomitost bakrene elektrode otežava osiguravanje da duljina radne trake nakon EDM obrade bude u skladu s projektiranom duljinom radne trake. Lako je da proces EDM zakaže ili čak prodre kroz nazubljeni radni remen. Stoga se prije obrade mora koristiti brusilica za izravnavanje oba kraja kalupa kako bi se zadovoljili zahtjevi točnosti, a indikator s brojčanikom mora se koristiti za ispravljanje okomitosti bakrene elektrode;

③ Provjerite je li razmak između praznih noževa ravnomjeran. Tijekom početne obrade, provjerite je li prazan alat pomaknut svakih 0,2 mm svakih 3 do 4 mm obrade. Ako je pomak velik, bit će ga teško ispraviti naknadnim prilagodbama;

④Uklonite ostatke nastale tijekom EDM procesa na vrijeme. Korozija iskričastim pražnjenjem proizvest će veliku količinu taloga, koji se mora na vrijeme očistiti, inače će duljina radnog pojasa biti drugačija zbog različitih visina taloga;

⑤ Kalup se mora demagnetizirati prije EDM.

5. Usporedba rezultata ekstruzije

Profil prikazan na slici 1 testiran je korištenjem tradicionalnog split kalupa i nove sheme dizajna predložene u ovom članku. Usporedba rezultata prikazana je u tablici 1.

Iz rezultata usporedbe može se vidjeti da struktura kalupa ima veliki utjecaj na vijek trajanja kalupa. Kalup dizajniran pomoću nove sheme ima očite prednosti i uvelike poboljšava vijek trajanja kalupa.

6. Zaključak

Kalup za ekstrudiranje profila radijatora od suncokreta je vrsta kalupa koju je vrlo teško dizajnirati i proizvesti, a njegov dizajn i proizvodnja su relativno složeni. Stoga, kako bi se osigurala stopa uspješnosti ekstruzije i životni vijek kalupa, moraju se postići sljedeće točke:

(1) Strukturni oblik kalupa mora biti razumno odabran. Struktura kalupa mora biti pogodna za smanjenje sile istiskivanja kako bi se smanjio stres na konzoli kalupa koju čine zupci za raspršivanje topline, čime se poboljšava čvrstoća kalupa. Ključ je u razumnom određivanju broja i rasporeda rupa za skretanje i površine rupa za skretanje i drugih parametara: prvo, širina mosta za skretanje formiranog između rupa za skretanje ne smije biti veća od 16 mm; Drugo, područje podijeljenog otvora treba odrediti tako da omjer podijeljenog dijela dosegne više od 30% omjera ekstruzije što je više moguće, a pritom se osigurava čvrstoća kalupa.

(2) Razumno odaberite radnu traku i usvojite razumne mjere tijekom električne strojne obrade, uključujući tehnologiju obrade bakrenih elektroda i električne standardne parametre električne strojne obrade. Prva ključna točka je da bakrenu elektrodu treba površinski brusiti prije rezanja žice, a kako bi se to osiguralo, treba koristiti metodu umetanja tijekom rezanja žice. Elektrode nisu labave ili deformirane.

(3) Tijekom procesa električne obrade, elektroda mora biti točno poravnata kako bi se izbjeglo odstupanje zuba. Naravno, na temelju razumnog dizajna i proizvodnje, korištenje visokokvalitetnog čelika za kalupe za vruću obradu i procesa vakuumske toplinske obrade tri ili više temperacija može maksimalno povećati potencijal kalupa i postići bolje rezultate. Od dizajna, proizvodnje do proizvodnje ekstrudiranja, samo ako je svaka karika točna možemo osigurati ekstrudiranje kalupa profila radijatora od suncokreta.