Jak navrhnout vytlačovací matrici slunečnicového radiátoru pro hliníkový profil?

1. Analýza konstrukčních charakteristik hliníkových profilů

Obrázek 1 ukazuje průřez typického hliníkového profilu slunečnicového radiátoru. Plocha průřezu profilu je 7773,5 mm², s celkem 40 zuby pro odvod tepla. Maximální velikost závěsného otvoru vytvořeného mezi zuby je 4,46 mm. Po výpočtu je jazykový poměr mezi zuby 15,7. Zároveň je ve středu profilu velká pevná plocha o ploše 3846,5 mm².

Podle tvarových charakteristik profilu lze prostor mezi zuby považovat za poloduté profily a profil radiátoru je složen z více polodutých profilů. Proto je při návrhu konstrukce formy klíčové zvážit, jak zajistit pevnost formy. Ačkoli pro poloduté profily průmysl vyvinul řadu vyzrálých struktur forem, jako je „krytá štípací forma“, „řezaná štípací forma“, „závěsný můstek štípací forma“ atd. Tyto struktury však nejsou použitelné pro výrobky složený z více polodutých profilů. Tradiční design bere v úvahu pouze materiály, ale při vytlačování má největší vliv na pevnost vytlačovací síla během vytlačovacího procesu a proces tváření kovu je hlavním faktorem generujícím vytlačovací sílu.

Vzhledem k velké centrální pevné ploše profilu solárního radiátoru je velmi snadné způsobit, že celkový průtok v této oblasti bude během procesu vytlačování příliš rychlý a na hlavě mezizubového závěsu bude generováno dodatečné tahové napětí. trubice, což má za následek zlomeninu mezizubní závěsné trubice. Proto bychom se při návrhu struktury formy měli zaměřit na úpravu rychlosti toku kovu a rychlosti toku, abychom dosáhli účelu snížení vytlačovacího tlaku a zlepšení stavu napětí zavěšené trubky mezi zuby, aby se zlepšila pevnost forma.

2. Výběr struktury formy a kapacity vytlačovacího lisu

2.1 Forma struktury formy

Pro profil slunečnicového radiátoru znázorněný na obrázku 1, i když nemá dutou část, musí přijmout strukturu dělené formy, jak je znázorněno na obrázku 2. Na rozdíl od tradiční struktury bočníkové formy je komora kovové pájecí stanice umístěna v horní části forma a ve spodní formě je použita struktura vložky. Účelem je snížit náklady na formy a zkrátit cyklus výroby formy. Sady horní i spodní formy jsou univerzální a lze je znovu použít. Ještě důležitější je, že bloky otvorů matrice mohou být zpracovány nezávisle, což může lépe zajistit přesnost pracovního pásu s otvory matrice. Vnitřní otvor spodní formy je řešen jako schůdek. Horní část a blok otvoru formy mají vůli a hodnota mezery na obou stranách je 0,06 ~ 0,1 m; spodní část je uložena s přesahem a míra interference na obou stranách je 0,02 ~ 0,04 m, což pomáhá zajistit souosost a usnadňuje montáž, díky čemuž je vložka kompaktnější a zároveň může zabránit deformaci formy způsobené tepelnou instalací interferenční uložení.

2.2 Volba kapacity extrudéru

Volba kapacity extrudéru je na jedné straně k určení vhodného vnitřního průměru vytlačovacího válce a maximálního specifického tlaku extrudéru na sekci vytlačovacího bubnu, aby se vyrovnal tlak při tváření kovu. Na druhé straně je třeba určit vhodný poměr vytlačování a vybrat vhodné specifikace velikosti formy na základě nákladů. U hliníkového profilu slunečnicového radiátoru nemůže být poměr vytlačování příliš velký. Hlavním důvodem je, že vytlačovací síla je úměrná vytlačovacímu poměru. Čím větší je poměr vytlačování, tím větší je vytlačovací síla. To je extrémně škodlivé pro hliníkovou profilovou formu slunečnicového chladiče.

Zkušenosti ukazují, že poměr vytlačování hliníkových profilů pro slunečnicové radiátory je menší než 25. Pro profil znázorněný na obrázku 1 byl zvolen extrudér 20,0 MN s vnitřním průměrem vytlačovacího válce 208 mm. Po výpočtu je maximální měrný tlak extrudéru 589MPa, což je vhodnější hodnota. Pokud je měrný tlak příliš vysoký, tlak na formu bude velký, což je škodlivé pro životnost formy; pokud je měrný tlak příliš nízký, nemůže splnit požadavky na vytlačování. Zkušenosti ukazují, že specifický tlak v rozsahu 550~750 MPa může lépe vyhovět různým procesním požadavkům. Po výpočtu je koeficient vytlačování 4,37. Specifikace velikosti formy je zvolena jako 350 mm x 200 mm (vnější průměr x stupňů).

3. Stanovení konstrukčních parametrů formy

3.1 Konstrukční parametry horní formy

(1) Počet a uspořádání otvorů rozdělovače. U forem pro bočníky profilu slunečnice platí, že čím více otvorů pro bočníky, tím lépe. Pro profily s podobnými kruhovými tvary se obecně volí 3 až 4 tradiční bočníkové otvory. Výsledkem je, že šířka bočníku je větší. Obecně, když je větší než 20 mm, počet svarů je menší. Při volbě pracovního řemenu otvoru matrice však musí být pracovní řemen otvoru matrice ve spodní části bočníkového můstku kratší. Za podmínky, že neexistuje přesná výpočetní metoda pro výběr pracovního pásu, přirozeně to způsobí, že otvor matrice pod můstkem a dalšími částmi nedosáhne přesně stejné průtokové rychlosti během vytlačování kvůli rozdílu v pracovním pásu, Tento rozdíl v průtoku způsobí dodatečné tahové napětí na konzole a způsobí vychýlení zubů pro odvod tepla. Proto je u vytlačovací hubice slunečnicového radiátoru s hustým počtem zubů velmi důležité zajistit, aby průtok každého zubu byl konzistentní. Se zvyšujícím se počtem bočníkových otvorů se odpovídajícím způsobem zvýší počet bočníkových můstků a rychlost toku a distribuce toku kovu se stanou rovnoměrnější. Je tomu tak proto, že se zvyšujícím se počtem můstků lze šířku můstků odpovídajícím způsobem zmenšit.

Praktické údaje ukazují, že počet bočních otvorů je obecně 6 nebo 8 nebo dokonce více. Samozřejmě u některých velkých profilů odvodu tepla slunečnice může horní forma také uspořádat bočníkové otvory podle principu šířky bočníkového můstku ≤ 14 mm. Rozdíl je v tom, že musí být přidána přední rozdělovací deska pro předběžné rozdělení a nastavení toku kovu. Počet a uspořádání otvorů svodiče v přední desce svodiče může být provedeno tradičním způsobem.

Kromě toho by se při uspořádání bočních otvorů mělo zvážit použití horní formy k vhodnému stínění hlavy konzoly zubu pro odvod tepla, aby se zabránilo přímému dopadu kovu na hlavu konzolové trubky, a tím se zlepšil stav napětí. konzolové trubky. Zablokovaná část konzolové hlavy mezi zuby může být 1/5~1/4 délky konzolové trubky. Rozmístění otvorů pro bočníky je znázorněno na obrázku 3

(2) Vztah plochy bočníkové díry. Protože tloušťka stěny kořene horkého zubu je malá a výška je daleko od středu a fyzická oblast je velmi odlišná od středu, je nejobtížnější částí vytvořit kov. Klíčovým bodem při návrhu formy profilu slunečnicového radiátoru je proto co nejpomalejší průtok centrální pevné části, aby bylo zajištěno, že kov nejprve vyplní kořen zubu. K dosažení tohoto efektu je to jednak výběr pracovního pásu, a co je důležitější, určení plochy otvoru svodiče, zejména plochy středové části odpovídající otvoru odklonu. Testy a empirické hodnoty ukazují, že nejlepšího efektu je dosaženo, když plocha středového otvoru S1 a plocha vnějšího otvoru S2 samostatného svodiče splňují následující vztah: S1= (0,52 ~0,72) S2

Kromě toho by měl být účinný kovový průtokový kanál centrálního dělicího otvoru o 20~25 mm delší než účinný kovový průtokový kanál vnějšího dělicího otvoru. Tato délka také zohledňuje rezervu a možnost opravy plísní.

(3) Hloubka svařovací komory. Vytlačovací tryska profilu radiátoru Sunflower se liší od tradiční shuntové matrice. Celá jeho svařovací komora musí být umístěna v horní matrici. To má zajistit přesnost zpracování bloku otvoru spodní matrice, zejména přesnost pracovního pásu. Ve srovnání s tradiční bočníkovou formou je třeba zvětšit hloubku svařovací komory bočníkové formy profilu radiátoru Sunflower. Čím větší je kapacita vytlačovacího stroje, tím větší je nárůst hloubky svařovací komory, která je 15~25 mm. Například, pokud se použije vytlačovací stroj o výkonu 20 MN, hloubka svařovací komory tradiční bočníkové matrice je 20~22 mm, zatímco hloubka svařovací komory bočníkové matrice profilu slunečnicového radiátoru by měla být 35~40 mm. . Výhodou je, že kov je plně svařen a namáhání zavěšené trubky je značně sníženo. Struktura horní svařovací komory formy je znázorněna na obrázku 4.

3.2 Konstrukce vložky otvoru matrice

Konstrukce bloku otvorů matrice zahrnuje především velikost otvoru matrice, pracovní pás, vnější průměr a tloušťku bloku zrcadla atd.

(1) Určení velikosti otvoru v matrici. Velikost otvoru v matrici lze určit tradičním způsobem, zejména s ohledem na měřítko tepelného zpracování slitiny.

(2) Výběr pracovního pásu. Principem výběru pracovního řemene je nejprve zajistit, aby zásoba veškerého kovu na spodku kořene zubu byla dostatečná, aby rychlost proudění na spodku kořene zubu byla rychlejší než u ostatních částí. Proto by měl být pracovní pás ve spodní části kořene zubu nejkratší, s hodnotou 0,3~0,6 mm, a pracovní pás na sousedních částech by měl být zvýšen o 0,3 mm. Principem je zvýšení o 0,4~0,5 každých 10~15mm směrem ke středu; za druhé, pracovní pás v největší pevné části středu by neměl přesáhnout 7 mm. V opačném případě, pokud je rozdíl délek pracovního pásu příliš velký, dojde k velkým chybám při zpracování měděných elektrod a EDM zpracování pracovního pásu. Tato chyba může snadno způsobit prasknutí vychýlení zubu během procesu vytlačování. Pracovní pás je znázorněn na obrázku 5.

 

(3) Vnější průměr a tloušťka vložky. U tradičních bočních forem je tloušťka vložky otvoru raznice tloušťkou spodní formy. U formy slunečnicového radiátoru však platí, že pokud je efektivní tloušťka otvoru v matrici příliš velká, profil se během vytlačování a vybíjení snadno srazí s formou, což má za následek nerovnoměrné zuby, škrábance nebo dokonce zaseknutí zubů. Ty způsobí lámání zubů.

Kromě toho, pokud je tloušťka otvoru matrice příliš dlouhá, na jedné straně je doba zpracování dlouhá během procesu EDM a na druhé straně je snadné způsobit odchylku elektrické koroze a je také snadné způsobit odchylku zubu při vytlačování. Samozřejmě, pokud je tloušťka otvoru v matrici příliš malá, nelze zaručit pevnost zubů. Proto, vezmeme-li v úvahu tyto dva faktory, zkušenosti ukazují, že stupeň vložení otvoru v matrici spodní formy je obecně 40 až 50; a vnější průměr vložky s otvorem v matrici by měl být 25 až 30 mm od největší hrany otvoru v matrici k vnějšímu kruhu vložky.

Pro profil znázorněný na obrázku 1 je vnější průměr a tloušťka bloku otvoru v matrici 225 mm a 50 mm, v daném pořadí. Vložka otvoru matrice je znázorněna na obrázku 6. D na obrázku je skutečná velikost a jmenovitá velikost je 225 mm. Mezní odchylka jeho vnějších rozměrů je přizpůsobena vnitřnímu otvoru spodní formy, aby se zajistilo, že jednostranná mezera je v rozsahu 0,01~0,02 mm. Blok otvorů matrice je znázorněn na obrázku 6. Jmenovitá velikost vnitřního otvoru bloku otvoru matrice umístěného na spodní formě je 225 mm. Na základě skutečné naměřené velikosti je blok otvorů matrice přizpůsoben podle principu 0,01 ~ 0,02 mm na stranu. Vnější průměr bloku otvoru matrice lze získat jako D, ale pro usnadnění instalace lze vnější průměr zrcadlového bloku otvoru matrice vhodně zmenšit v rozsahu 0,1 m na vstupním konci, jak je znázorněno na obrázku .

4. Klíčové technologie výroby forem

Zpracování profilové formy chladiče Sunflower se příliš neliší od obrábění běžných hliníkových profilových forem. Evidentní rozdíl se projevuje především v elektrickém zpracování.

(1) Z hlediska řezání drátem je nutné zabránit deformaci měděné elektrody. Protože měděná elektroda použitá pro EDM je těžká, zuby jsou příliš malé, elektroda samotná je měkká, má špatnou tuhost a místní vysoká teplota generovaná řezáním drátem způsobuje, že se elektroda během procesu řezání drátem snadno deformuje. Při použití deformovaných měděných elektrod ke zpracování pracovních pásů a prázdných nožů dojde ke zkosení zubů, což může snadno způsobit vyřazení formy během zpracování. Proto je nutné zabránit deformaci měděných elektrod během online výrobního procesu. Hlavní preventivní opatření jsou: před řezáním drátu vyrovnejte měděný blok lůžkem; použijte číselník pro nastavení svislosti na začátku; při řezání drátem začněte nejprve od části zubu a nakonec odřízněte část se silnou stěnou; Jednou za čas použijte stříbrný drát k vyplnění odříznutých částí; po vyrobení drátu odřízněte drátěným strojem krátký úsek asi 4 mm po délce odříznuté měděné elektrody.

(2) Obrábění elektrickým výbojem se zjevně liší od běžných forem. EDM je velmi důležité při zpracování forem profilů slunečnicových radiátorů. I když je design dokonalý, drobná vada v EDM způsobí sešrotování celé formy. Obrábění elektrickým výbojem není tak závislé na zařízení jako řezání drátem. Záleží do značné míry na provozních schopnostech a odbornosti operátora. Elektrické výbojové obrábění věnuje pozornost především následujícím pěti bodům:

①Elektrický výbojový obráběcí proud. Pro počáteční EDM obrábění lze použít proud 7~10 A, aby se zkrátila doba zpracování; Pro dokončovací obrábění lze použít proud 5~7 A. Účelem použití malého proudu je získat dobrý povrch;

② Zajistěte rovinnost čelní strany formy a svislost měděné elektrody. Špatná rovinnost čelní strany formy nebo nedostatečná svislost měděné elektrody ztěžuje zajištění toho, aby délka pracovního pásu po EDM zpracování byla v souladu s navrženou délkou pracovního pásu. Je snadné, aby proces EDM selhal nebo dokonce pronikl do ozubeného pracovního řemenu. Před zpracováním je proto nutné použít brusku ke zploštění obou konců formy, aby byly splněny požadavky na přesnost, a použít číselník pro korekci svislosti měděné elektrody;

③ Ujistěte se, že mezera mezi prázdnými noži je rovná. Během počátečního obrábění zkontrolujte, zda je prázdný nástroj posunut každých 0,2 mm po každých 3 až 4 mm zpracování. Pokud je posun velký, bude obtížné jej opravit následnými úpravami;

④Včas odstraňte zbytky vzniklé během procesu EDM. Koroze jiskrovým výbojem bude produkovat velké množství zbytků, které je nutné včas vyčistit, jinak bude délka pracovního pásu různá kvůli rozdílným výškám zbytků;

⑤ Forma musí být před EDM demagnetizována.

5. Porovnání výsledků extruze

Profil zobrazený na obrázku 1 byl testován pomocí tradiční dělené formy a nového konstrukčního schématu navrženého v tomto článku. Srovnání výsledků je uvedeno v tabulce 1.

Z výsledků srovnání je vidět, že struktura formy má velký vliv na životnost formy. Forma navržená pomocí nového schématu má zjevné výhody a výrazně prodlužuje životnost formy.

6. Závěr

Vytlačovací forma profilu slunečnicového radiátoru je typem formy, která se velmi obtížně navrhuje a vyrábí a její konstrukce a výroba jsou poměrně složité. Proto, aby byla zajištěna úspěšnost vytlačování a životnost formy, musí být splněny následující body:

(1) Konstrukční tvar formy musí být zvolen přiměřeně. Struktura formy musí přispívat ke snížení vytlačovací síly, aby se snížilo napětí na konzole formy tvořené zuby odvádějícími teplo, čímž se zlepší pevnost formy. Klíčem je rozumně určit počet a uspořádání děr pro směšovač a plochu děr shuntu a další parametry: za prvé, šířka můstku shuntu vytvořeného mezi otvory shuntu by neměla přesáhnout 16 mm; Za druhé, plocha děleného otvoru by měla být určena tak, aby dělicí poměr dosahoval co nejvíce více než 30 % vytlačovacího poměru a zároveň zajistil pevnost formy.

(2) Přiměřeně vybrat pracovní pás a přijmout přiměřená opatření během elektrického obrábění, včetně technologie zpracování měděných elektrod a elektrických standardních parametrů elektrického obrábění. Prvním klíčovým bodem je, že měděná elektroda by měla být povrchově broušena před řezáním drátu a metoda vkládání by měla být použita během řezání drátu, aby to bylo zajištěno. Elektrody nejsou uvolněné nebo zdeformované.

(3) Během procesu elektrického obrábění musí být elektroda přesně vyrovnána, aby se zabránilo odchylce zubu. Samozřejmě, na základě rozumného návrhu a výroby, použití vysoce kvalitní oceli pro tváření za tepla a proces vakuového tepelného zpracování tří nebo více temperování může maximalizovat potenciál formy a dosáhnout lepších výsledků. Od návrhu, výroby až po výrobu vytlačování, pouze pokud je každý článek přesný, můžeme zajistit, že forma profilu slunečnicového radiátoru bude vytlačena.