Hur designar man Sunflower Radiator Extrusion Die för aluminiumprofil?

1. Analys av strukturella egenskaper hos aluminiumprofilsektioner

Figur 1 visar tvärsnittet av en typisk solrosradiator-aluminiumprofil. Profilens tvärsnittsarea är 7773,5 mm², med totalt 40 värmeavledningständer. Den maximala hängöppningens storlek som bildas mellan tänderna är 4,46 mm. Efter beräkning är tungförhållandet mellan tänderna 15,7. Samtidigt finns det ett stort fast område i mitten av profilen, med en yta på 3846,5 mm².

Att döma av profilens formegenskaper kan utrymmet mellan tänderna betraktas som halv-ihåliga profiler, och radiatorprofilen är sammansatt av flera halv-ihåliga profiler. Därför, när man designar formstrukturen, är nyckeln att överväga hur man säkerställer formens styrka. Även om industrin för halv-ihåliga profiler har utvecklat en mängd mogna formstrukturer, såsom "täckt splitterform", "cut splitter form", "hängbrosklyvform", etc. Dessa strukturer är dock inte tillämpliga på produkter består av flera halv-ihåliga profiler. Traditionell design tar bara hänsyn till material, men vid extrudering är den största påverkan på hållfastheten extruderingskraften under extruderingsprocessen, och metallformningsprocessen är den huvudsakliga faktorn som genererar extruderingskraften.

På grund av den stora centrala solida ytan av solradiatorprofilen är det mycket lätt att få den totala flödeshastigheten i detta område att vara för hög under extruderingsprocessen, och den extra dragspänningen kommer att genereras på huvudet av intertandupphängningen röret, vilket resulterar i en fraktur av mellantandsupphängningsröret. Därför bör vi i utformningen av formstrukturen fokusera på justeringen av metallflödeshastighet och flödeshastighet för att uppnå syftet att minska extruderingstrycket och förbättra spänningstillståndet för det upphängda röret mellan tänderna, för att förbättra styrkan hos formen.

2. Val av formstruktur och extruderingspresskapacitet

2.1 Formstruktur

För solroskylareprofilen som visas i figur 1, även om den inte har en ihålig del, måste den anta den delade formstrukturen som visas i figur 2. Till skillnad från den traditionella shuntformstrukturen är metalllödstationskammaren placerad i den övre form, och en insatsstruktur används i den nedre formen. Syftet är att minska formkostnaderna och förkorta formtillverkningscykeln. Både den övre formen och den nedre formsatsen är universella och kan återanvändas. Ännu viktigare är att stanshålsblocken kan bearbetas oberoende, vilket bättre kan säkerställa noggrannheten hos hålets arbetsbälte. Det inre hålet i den nedre formen är utformat som ett steg. Den övre delen och formhålsblocket har frigångspassning, och gapvärdet på båda sidor är 0,06 ~ 0,1 m; den nedre delen antar interferenspassning och interferensmängden på båda sidor är 0,02~0,04m, vilket hjälper till att säkerställa koaxialiteten och underlättar monteringen, vilket gör inläggspassningen mer kompakt, och samtidigt kan den undvika formdeformation orsakad av termisk installation interferenspassning.

2.2 Val av extruderkapacitet

Valet av extruderkapacitet är å ena sidan att bestämma den lämpliga innerdiametern hos extrudercylindern och det maximala specifika trycket för extrudern på extrudercylindersektionen för att möta trycket under metallformning. Å andra sidan är det att bestämma det lämpliga extruderingsförhållandet och välja lämpliga formstorleksspecifikationer baserat på kostnad. För solrosradiatorns aluminiumprofil får extruderingsförhållandet inte vara för stort. Det främsta skälet är att extruderingskraften är proportionell mot extruderingsförhållandet. Ju större extruderingsförhållande, desto större extruderingskraft. Detta är extremt skadligt för solrosradiatorns aluminiumprofilform.

Erfarenheten visar att extruderingsförhållandet för aluminiumprofiler för solrosradiatorer är mindre än 25. För profilen som visas i figur 1 valdes en 20,0 MN extruder med en extruderingscylinder inre diameter på 208 mm. Efter beräkning är det maximala specifika trycket för extrudern 589 MPa, vilket är ett mer lämpligt värde. Om det specifika trycket är för högt blir trycket på formen stort, vilket är skadligt för formens livslängd; om det specifika trycket är för lågt kan det inte uppfylla kraven för extrudering. Erfarenheten visar att ett specifikt tryck i intervallet 550~750 MPa bättre kan uppfylla olika processkrav. Efter beräkning är extruderingskoefficienten 4,37. Formstorleksspecifikationen är vald till 350 mmx200 mm (ytterdiameter x grader).

3. Bestämning av formstrukturella parametrar

3.1 Övre formstrukturella parametrar

(1) Antal och arrangemang av avledningshål. För solrosradiatorprofilens shuntform, ju fler shunthål, desto bättre. För profiler med liknande cirkulära former väljs vanligtvis 3 till 4 traditionella shunthål. Resultatet blir att shuntbryggans bredd blir större. I allmänhet, när den är större än 20 mm, är antalet svetsar färre. Men när man väljer stanshålets arbetsbälte måste stanshålets arbetsbälte i botten av shuntbryggan vara kortare. Under förutsättning att det inte finns någon exakt beräkningsmetod för valet av arbetsbandet, kommer det naturligtvis att orsaka att munstyckshålet under bron och andra delar inte uppnår exakt samma flödeshastighet under extruderingen på grund av skillnaden i arbetsbandet, Denna skillnad i flödeshastighet kommer att producera ytterligare dragpåkänning på konsolen och orsaka avböjning av värmeavledningständerna. Därför är det mycket viktigt att se till att flödeshastigheten för varje tand är konsekvent för extruderingsmunstycket för solroskylare med ett tätt antal tänder. När antalet shunthål ökar kommer antalet shuntbryggor att öka i enlighet med detta, och metallens flödeshastighet och flödesfördelning blir jämnare. Detta beror på att när antalet shuntbryggor ökar kan shuntbryggornas bredd minskas i enlighet därmed.

Praktiska data visar att antalet shunthål i allmänhet är 6 eller 8, eller ännu fler. Naturligtvis, för vissa stora solrosvärmeavledningsprofiler, kan den övre formen också ordna shunthålen enligt principen om shuntbryggans bredd ≤ 14 mm. Skillnaden är att en främre splitterplatta måste läggas till för att förfördela och justera metallflödet. Antalet och placeringen av avledningshålen i den främre avledningsplattan kan utföras på traditionellt sätt.

Dessutom, när man arrangerar shunthålen, bör man överväga att använda den övre formen för att på lämpligt sätt avskärma huvudet på den konsol på värmeavledningstanden för att förhindra att metallen direkt träffar huvudet på konsolröret och därmed förbättra spänningstillståndet av det fribärande röret. Den blockerade delen av konsolhuvudet mellan tänderna kan vara 1/5~1/4 av längden på konsolröret. Utformningen av shunthålen visas i figur 3

(2) Areaförhållandet för shunthålet. Eftersom väggtjockleken på roten av den heta tanden är liten och höjden är långt från mitten, och det fysiska området skiljer sig mycket från mitten, är det den svåraste delen att bilda metall. Därför är en nyckelpunkt i utformningen av solrosradiatorprofilformen att göra flödeshastigheten för den centrala fasta delen så långsam som möjligt för att säkerställa att metallen först fyller roten av tanden. För att uppnå en sådan effekt är det å ena sidan valet av arbetsbältet, och ännu viktigare, bestämningen av området för avledningshålet, huvudsakligen området för den centrala delen som motsvarar avledningshålet. Tester och empiriska värden visar att den bästa effekten uppnås när arean av det centrala avledningshålet S1 och arean för det externa enkelavledningshålet S2 uppfyller följande samband: S1= (0,52 ~0,72) S2

Dessutom bör den effektiva metallflödeskanalen i det centrala delningshålet vara 20~25 mm längre än den effektiva metallflödeskanalen i det yttre delningshålet. Denna längd tar också hänsyn till marginalen och möjligheten till mögelreparation.

(3) Svetskammarens djup. Extruderingsformen för Sunflower radiatorprofilen skiljer sig från den traditionella shuntformen. Hela svetskammaren måste vara placerad i den övre dynan. Detta för att säkerställa noggrannheten i hålblocksbearbetningen av den nedre formen, särskilt noggrannheten hos arbetsbältet. Jämfört med den traditionella shuntformen måste djupet på svetskammaren i Sunflower radiatorprofilshuntformen ökas. Ju större extruderingsmaskinens kapacitet, desto större är ökningen av svetskammarens djup, som är 15 ~ 25 mm. Till exempel, om en 20 MN extruderingsmaskin används, är djupet på svetskammaren i den traditionella shuntformen 20~22 mm, medan djupet på svetskammaren i shuntmunstycket på solroskylareprofilen bör vara 35~40 mm . Fördelen med detta är att metallen är helsvetsad och påfrestningen på det upphängda röret reduceras kraftigt. Strukturen för den övre formsvetskammaren visas i figur 4.

3.2 Utformning av stanshålsinsats

Utformningen av formhålsblocket inkluderar huvudsakligen formhålets storlek, arbetsbälte, ytterdiameter och tjocklek på spegelblocket etc.

(1) Bestämning av formhålets storlek. Munstyckshålets storlek kan bestämmas på ett traditionellt sätt, främst med tanke på skalningen av legeringstermisk bearbetning.

(2) Val av arbetsbälte. Principen för val av arbetsbälte är att först säkerställa att tillförseln av all metall i botten av tandroten är tillräcklig, så att flödeshastigheten i botten av tandroten är snabbare än andra delar. Därför bör arbetsremmen i botten av tandroten vara den kortaste, med ett värde på 0,3 ~ 0,6 mm, och arbetsremmen vid de intilliggande delarna bör ökas med 0,3 mm. Principen är att öka med 0,4~0,5 var 10~15 mm mot mitten; för det andra bör arbetsremmen vid den största fasta delen av mitten inte överstiga 7 mm. Annars, om arbetsbandets längdskillnad är för stor, kommer stora fel att uppstå vid bearbetning av kopparelektroder och EDM-bearbetning av arbetsbandet. Detta fel kan lätt göra att tandavböjningen går sönder under extruderingsprocessen. Arbetsbältet visas i figur 5.

 

(3) Insatsens ytterdiameter och tjocklek. För traditionella shuntformar är tjockleken på formhålsinsatsen tjockleken på den nedre formen. Om den effektiva tjockleken på munstyckshålet är för stor, kommer dock profilen lätt att kollidera med formen under extrudering och urladdning, vilket resulterar i ojämna tänder, repor eller till och med tandstopp. Dessa kommer att få tänderna att gå sönder.

Dessutom, om tjockleken på formhålet är för lång, å ena sidan är bearbetningstiden lång under EDM-processen, och å andra sidan är det lätt att orsaka elektrisk korrosionsavvikelse, och det är också lätt att orsaka tandavvikelse under extrudering. Naturligtvis, om formhålets tjocklek är för liten, kan styrkan på tänderna inte garanteras. Därför, med hänsyn till dessa två faktorer, visar erfarenheten att formhålsinsatsgraden i den nedre formen i allmänhet är 40 till 50; och den yttre diametern på stanshålsinsatsen bör vara 25 till 30 mm från den största kanten av stanshålet till insatsens yttre cirkel.

För profilen som visas i figur 1 är den yttre diametern och tjockleken på hålblocket 225 mm respektive 50 mm. Formhålsinsatsen visas i figur 6. D i figuren är den faktiska storleken och den nominella storleken är 225 mm. Gränsavvikelsen för dess yttre dimensioner matchas enligt det inre hålet i den nedre formen för att säkerställa att det ensidiga gapet ligger inom intervallet 0,01~0,02 mm. Formhålsblocket visas i figur 6. Den nominella storleken på det inre hålet i formhålsblocket placerat på den nedre formen är 225 mm. Baserat på den faktiska uppmätta storleken matchas formhålsblocket enligt principen om 0,01 ~ 0,02 mm per sida. Den yttre diametern på formhålsblocket kan erhållas som D , men för att underlätta installationen kan ytterdiametern på formhålsspegelblocket reduceras på lämpligt sätt inom området 0,1 m vid matningsänden, som visas i figuren .

4. Nyckelteknologier för formtillverkning

Bearbetningen av Sunflower radiatorprofilformen skiljer sig inte mycket från den för vanliga aluminiumprofilformar. Den uppenbara skillnaden återspeglas främst i den elektriska bearbetningen.

(1) När det gäller trådskärning är det nödvändigt att förhindra deformation av kopparelektroden. Eftersom kopparelektroden som används för EDM är tung, är tänderna för små, själva elektroden är mjuk, har dålig styvhet och den lokala höga temperaturen som genereras av trådskärning gör att elektroden lätt deformeras under trådkapningsprocessen. Vid användning av deformerade kopparelektroder för att bearbeta arbetsbälten och tomma knivar uppstår sneda tänder, vilket lätt kan göra att formen skrotas under bearbetningen. Därför är det nödvändigt att förhindra deformation av kopparelektroderna under online-tillverkningsprocessen. De viktigaste förebyggande åtgärderna är: före trådskärning, jämna ut kopparblocket med en säng; använd en indikator för att justera vertikaliteten i början; vid trådskärning, börja från tanddelen först och skär till sist delen med tjock vägg; Då och då, använd silvertråd för att fylla de skurna delarna; efter att tråden är gjord, använd en trådmaskin för att skära av en kort sektion på cirka 4 mm längs med den kapade kopparelektroden.

(2) Elektrisk urladdningsbearbetning skiljer sig uppenbarligen från vanliga formar. EDM är mycket viktigt vid bearbetning av solrosformar för radiatorprofiler. Även om designen är perfekt, kommer en liten defekt i EDM att göra att hela formen skrotas. Elektrisk urladdningsbearbetning är inte lika beroende av utrustning som trådskärning. Det beror till stor del på operatörens operativa färdigheter och skicklighet. Elektrisk urladdningsbearbetning uppmärksammar huvudsakligen följande fem punkter:

①Elektrisk urladdning bearbetningsström. 7~10 A ström kan användas för initial EDM-bearbetning för att förkorta bearbetningstiden; 5~7 A ström kan användas för efterbearbetning. Syftet med att använda liten ström är att få en bra yta;

② Se till att formens ändyta är plan och kopparelektrodens vertikalitet. Dålig planhet på formens ändyta eller otillräcklig vertikalitet hos kopparelektroden gör det svårt att säkerställa att längden på arbetsbältet efter EDM-bearbetning överensstämmer med den designade arbetsbandets längd. Det är lätt för EDM-processen att misslyckas eller till och med penetrera det tandade arbetsremmen. Före bearbetning måste därför en kvarn användas för att platta till båda ändarna av formen för att uppfylla noggrannhetskraven, och en mätklocka måste användas för att korrigera kopparelektrodens vertikalitet;

③ Se till att avståndet mellan de tomma knivarna är jämnt. Under den första bearbetningen, kontrollera om det tomma verktyget förskjuts var 0,2 mm var 3:e till 4 mm av bearbetningen. Om förskjutningen är stor blir det svårt att korrigera det med efterföljande justeringar;

④Ta bort resterna som genererats under EDM-processen i tid. Gnisturladdningskorrosion kommer att producera en stor mängd rester, som måste saneras i tid, annars kommer längden på arbetsbältet att vara annorlunda på grund av resternas olika höjder;

⑤Formen måste avmagnetiseras före EDM.

5. Jämförelse av extruderingsresultat

Profilen som visas i figur 1 testades med den traditionella delade formen och det nya designschemat som föreslås i denna artikel. Jämförelsen av resultaten visas i tabell 1.

Av jämförelseresultaten framgår att formstrukturen har stor inverkan på formens livslängd. Formen designad med det nya schemat har uppenbara fördelar och förbättrar formens livslängd avsevärt.

6. Slutsats

Extruderingsformen för solrosradiatorprofilen är en typ av form som är mycket svår att designa och tillverka, och dess design och tillverkning är relativt komplex. Därför, för att säkerställa extruderingsframgångsgraden och livslängden för formen, måste följande punkter uppnås:

(1) Formens struktur måste väljas på ett rimligt sätt. Formens struktur måste bidra till att reducera strängsprutningskraften för att minska spänningen på formen som bildas av värmeavledningständerna, och därigenom förbättra formens hållfasthet. Nyckeln är att rimligen bestämma antalet och arrangemanget av shunthålen och arean av shunthålen och andra parametrar: för det första bör bredden på shuntbryggan som bildas mellan shunthålen inte överstiga 16 mm; För det andra bör området med delat hål bestämmas så att delningsförhållandet når mer än 30 % av extruderingsförhållandet så mycket som möjligt samtidigt som formens styrka säkerställs.

(2) Rimligt välja arbetsbältet och vidta rimliga åtgärder under elektrisk bearbetning, inklusive bearbetningstekniken för kopparelektroder och de elektriska standardparametrarna för elektrisk bearbetning. Den första nyckelpunkten är att kopparelektroden ska vara ytslipad före trådskärning, och insättningsmetoden bör användas under trådskärning för att säkerställa det. Elektroderna är inte lösa eller deformerade.

(3) Under den elektriska bearbetningsprocessen måste elektroden vara noggrant inriktad för att undvika tandavvikelse. Naturligtvis, på grundval av rimlig design och tillverkning, kan användningen av högkvalitativt varmbearbetningsformstål och vakuumvärmebehandlingsprocessen med tre eller flera temperament maximera formens potential och uppnå bättre resultat. Från design, tillverkning till extrudering produktion, bara om varje länk är korrekt kan vi säkerställa att solros radiator profilformen är extruderad.