Hvordan designe Sunflower Radiator Extrusion Die for aluminiumsprofil?

1. Analyse av strukturelle egenskaper til aluminiumsprofilseksjoner

Figur 1 viser tverrsnittet av en typisk solsikkeradiator aluminiumsprofil. Tverrsnittsarealet til profilen er 7773,5 mm², med totalt 40 varmeavledningstenner. Maksimal hengende åpningsstørrelse dannet mellom tennene er 4,46 mm. Etter beregning er tungeforholdet mellom tennene 15,7. Samtidig er det et stort solid område i midten av profilen, med et areal på 3846,5 mm².

Ut fra profilens formkarakteristika kan avstanden mellom tennene betraktes som halvhule profiler, og radiatorprofilen er sammensatt av flere halvhule profiler. Derfor, når du designer formstrukturen, er nøkkelen å vurdere hvordan du sikrer styrken til formen. Selv om industrien for semi-hule profiler har utviklet en rekke modne formstrukturer, for eksempel "dekket splitterform", "cut splitter mold", "hengebrosplitterform" osv. Disse strukturene er imidlertid ikke anvendelige for produkter sammensatt av flere halvhule profiler. Tradisjonell design tar bare hensyn til materialer, men i ekstruderingsstøping er den største innvirkningen på styrken ekstruderingskraften under ekstruderingsprosessen, og metallformingsprosessen er hovedfaktoren som genererer ekstruderingskraft.

På grunn av det store sentrale solide området til solarradiatorprofilen, er det veldig lett å få den totale strømningshastigheten i dette området til å være for høy under ekstruderingsprosessen, og den ekstra strekkspenningen vil genereres på hodet til mellomtannopphenget rør, noe som resulterer i brudd på mellomtannopphengsrøret. Derfor, i utformingen av formstrukturen, bør vi fokusere på justering av metallstrømningshastighet og strømningshastighet for å oppnå formålet med å redusere ekstruderingstrykket og forbedre spenningstilstanden til det suspenderte røret mellom tennene, for å forbedre styrken til formen.

2. Valg av formstruktur og ekstruderingspresskapasitet

2.1 Formstruktur

For solsikkeradiatorprofilen vist i figur 1, selv om den ikke har en hul del, må den ta i bruk den delte formstrukturen som vist i figur 2. Forskjellig fra den tradisjonelle shuntformstrukturen, er metallloddestasjonskammeret plassert i det øvre form, og en innsatsstruktur brukes i den nedre formen. Hensikten er å redusere muggkostnadene og forkorte muggproduksjonssyklusen. Både de øvre og nedre formsettene er universelle og kan gjenbrukes. Enda viktigere er at dysehullblokkene kan behandles uavhengig, noe som bedre kan sikre nøyaktigheten til dysehullsarbeidsbeltet. Det indre hullet i den nedre formen er utformet som et trinn. Den øvre delen og formhullblokken har klaring, og gapverdien på begge sider er 0,06 ~ 0,1 m; den nedre delen vedtar interferenspasning, og interferensmengden på begge sider er 0,02~0,04m, noe som bidrar til å sikre koaksialitet og letter monteringen, noe som gjør innleggspasningen mer kompakt, og samtidig kan den unngå formdeformasjon forårsaket av termisk installasjon interferenspasning.

2.2 Valg av ekstruderkapasitet

Valget av ekstruderkapasitet er på den ene side å bestemme den passende indre diameteren til ekstrusjonsrøret og det maksimale spesifikke trykket til ekstruderen på ekstruderrørseksjonen for å møte trykket under metallforming. På den annen side er det å bestemme passende ekstruderingsforhold og velge passende formstørrelsesspesifikasjoner basert på kostnad. For solsikkeradiator-aluminiumsprofilen kan ikke ekstruderingsforholdet være for stort. Hovedårsaken er at ekstruderingskraften er proporsjonal med ekstruderingsforholdet. Jo større ekstruderingsforhold, jo større ekstruderingskraft. Dette er ekstremt skadelig for solsikkeradiatoren i aluminiumsprofil.

Erfaring viser at ekstruderingsforholdet til aluminiumsprofiler for solsikkeradiatorer er mindre enn 25. For profilen vist i figur 1 ble det valgt en 20,0 MN ekstruder med en innerdiameter på ekstruderingsfat på 208 mm. Etter beregning er det maksimale spesifikke trykket til ekstruderen 589 MPa, som er en mer passende verdi. Hvis det spesifikke trykket er for høyt, vil trykket på formen være stort, noe som er skadelig for formens levetid; hvis det spesifikke trykket er for lavt, kan det ikke oppfylle kravene til ekstrudering. Erfaring viser at et spesifikt trykk i området 550~750 MPa bedre kan møte ulike prosesskrav. Etter beregning er ekstruderingskoeffisienten 4,37. Formstørrelsesspesifikasjonen er valgt som 350 mmx200 mm (ytre diameter x grader).

3. Bestemmelse av formstrukturelle parametere

3.1 Øvre formstrukturelle parametere

(1) Antall og arrangement av avlederhull. For solsikkeradiatorprofilens shuntform, jo ​​flere shunthull, jo bedre. For profiler med lignende sirkulære former velges vanligvis 3 til 4 tradisjonelle shunthull. Resultatet er at bredden på skiftebrua er større. Vanligvis, når den er større enn 20 mm, er antallet sveiser mindre. Men når du velger arbeidsbeltet til dysehullet, må arbeidsbeltet til dysehullet i bunnen av shuntbroen være kortere. Under forutsetning av at det ikke er noen nøyaktig beregningsmetode for valg av arbeidsbelte, vil det naturlig nok føre til at dysehullet under broen og andre deler ikke oppnår nøyaktig samme strømningshastighet under ekstrudering på grunn av forskjellen i arbeidsbeltet, Denne forskjellen i strømningshastighet vil gi ytterligere strekkspenning på utkrageren og forårsake avbøyning av varmeavledningstennene. Derfor, for solsikkeradiatorekstruderingsdysen med et tett antall tenner, er det svært viktig å sikre at strømningshastigheten til hver tann er konsistent. Etter hvert som antallet shunthull øker, vil antallet shuntbroer øke tilsvarende, og strømningshastigheten og strømningsfordelingen av metallet vil bli jevnere. Dette er fordi når antallet shuntbroer øker, kan bredden på shuntbroene reduseres tilsvarende.

Praktiske data viser at antallet shunthull generelt er 6 eller 8, eller enda flere. Selvfølgelig, for noen store solsikke varmeavledningsprofiler, kan den øvre formen også arrangere shunthullene i henhold til prinsippet om shuntbroens bredde ≤ 14 mm. Forskjellen er at det må legges en splitterplate foran for å forhåndsfordele og justere metallstrømmen. Antall og plassering av avlederhullene i den fremre avlederplaten kan utføres på tradisjonell måte.

I tillegg, når du arrangerer shunthullene, bør det vurderes å bruke den øvre formen for å skjerme hodet på utkragingen til varmeavledningstannene for å forhindre at metallet direkte treffer hodet på utkragerrøret og dermed forbedre spenningstilstanden av utkragerrøret. Den blokkerte delen av utkragingshodet mellom tennene kan være 1/5~1/4 av lengden på utkragerrøret. Utformingen av shunthullene er vist i figur 3

(2) Arealforholdet til shunthullet. Fordi veggtykkelsen på roten til den varme tannen er liten og høyden er langt fra sentrum, og det fysiske området er veldig forskjellig fra midten, er det den vanskeligste delen å danne metall. Derfor er et nøkkelpunkt i utformingen av solsikkeradiatorprofilformen å gjøre strømningshastigheten til den sentrale faste delen så langsom som mulig for å sikre at metallet først fyller roten av tannen. For å oppnå en slik effekt er det på den ene siden valget av arbeidsbeltet, og enda viktigere, bestemmelsen av arealet til avlederhullet, hovedsakelig området til den sentrale delen som tilsvarer avlederhullet. Tester og empiriske verdier viser at best effekt oppnås når arealet til det sentrale avlederhullet S1 og arealet til det eksterne enkeltavlederhullet S2 tilfredsstiller følgende forhold: S1= (0,52 ~0,72) S2

I tillegg bør den effektive metallstrømningskanalen til det sentrale splitterhullet være 20~25 mm lengre enn den effektive metallstrømningskanalen til det ytre splitterhullet. Denne lengden tar også hensyn til marginen og muligheten for muggreparasjon.

(3) Dybde på sveisekammeret. Sunflower radiator profil ekstruderingsdyse er forskjellig fra den tradisjonelle shuntformen. Hele sveisekammeret må være plassert i den øvre dysen. Dette er for å sikre nøyaktigheten av hullblokkbehandlingen til den nedre dysen, spesielt nøyaktigheten til arbeidsbeltet. Sammenlignet med den tradisjonelle shuntformen, må dybden på sveisekammeret til Sunflower radiatorprofilshuntformen økes. Jo større ekstruderingsmaskinkapasiteten er, desto større er økningen i dybden til sveisekammeret, som er 15 ~ 25 mm. For eksempel, hvis en 20 MN ekstruderingsmaskin brukes, er dybden på sveisekammeret til den tradisjonelle shuntdysen 20~22 mm, mens dybden på sveisekammeret til shuntformen til solsikkeradiatorprofilen skal være 35~40 mm . Fordelen med dette er at metallet er helsveiset og belastningen på det opphengte røret reduseres kraftig. Strukturen til det øvre formsveisekammeret er vist i figur 4.

3.2 Utforming av dysehullinnsats

Utformingen av dysehullblokken inkluderer hovedsakelig dysehullstørrelsen, arbeidsbeltet, ytre diameter og tykkelse på speilblokken, etc.

(1) Bestemmelse av dysehullstørrelse. Dysehullstørrelsen kan bestemmes på en tradisjonell måte, hovedsakelig med tanke på skaleringen av legerings termisk prosessering.

(2) Valg av arbeidsbelte. Prinsippet for valg av arbeidsbelte er først å sikre at tilførselen av alt metall i bunnen av tannroten er tilstrekkelig, slik at strømningshastigheten i bunnen av tannroten er raskere enn andre deler. Derfor bør arbeidsbeltet i bunnen av tannroten være det korteste, med en verdi på 0,3 ~ 0,6 mm, og arbeidsbeltet ved de tilstøtende delene bør økes med 0,3 mm. Prinsippet er å øke med 0,4~0,5 hver 10~15 mm mot midten; for det andre bør arbeidsbeltet ved den største faste delen av midten ikke overstige 7 mm. Ellers, hvis lengdeforskjellen til arbeidsbeltet er for stor, vil det oppstå store feil i behandlingen av kobberelektroder og EDM-behandlingen av arbeidsbeltet. Denne feilen kan lett føre til at tannavbøyningen går i stykker under ekstruderingsprosessen. Arbeidsbeltet er vist i figur 5.

 

(3) Ytre diameter og tykkelse på innsatsen. For tradisjonelle shuntformer er tykkelsen på dysehullinnsatsen tykkelsen på den nedre formen. Men for solsikke-radiatorformen, hvis den effektive tykkelsen på dysehullet er for stor, vil profilen lett kollidere med formen under ekstrudering og utladning, noe som resulterer i ujevne tenner, riper eller til og med tenner som sitter fast. Disse vil føre til at tennene knekker.

I tillegg, hvis tykkelsen på dysehullet er for lang, på den ene siden er behandlingstiden lang under EDM-prosessen, og på den annen side er det lett å forårsake elektrisk korrosjonsavvik, og det er også lett å forårsake tannavvik under ekstrudering. Selvfølgelig, hvis dysehulltykkelsen er for liten, kan styrken til tennene ikke garanteres. Derfor, når disse to faktorene tas i betraktning, viser erfaring at dysehullinnsatsgraden til den nedre formen generelt er 40 til 50; og den ytre diameteren på dysehullinnsatsen skal være 25 til 30 mm fra den største kanten av dysehullet til den ytre sirkelen på innsatsen.

For profilen vist i figur 1 er den ytre diameteren og tykkelsen på dysehullblokken henholdsvis 225 mm og 50 mm. Dysehullinnsatsen er vist i figur 6. D i figuren er den faktiske størrelsen og den nominelle størrelsen er 225 mm. Grenseavviket for dens ytre dimensjoner tilpasses i henhold til det indre hullet i den nedre formen for å sikre at det ensidige gapet er innenfor området 0,01 ~ 0,02 mm. Dysehullblokken er vist i figur 6. Den nominelle størrelsen på det indre hullet i dysehullblokken plassert på den nedre formen er 225 mm. Basert på den faktiske målte størrelsen, matches dysehullblokken i henhold til prinsippet om 0,01 ~ 0,02 mm per side. Den ytre diameteren til dysehullblokken kan oppnås som D , men for å lette installasjonen kan den ytre diameteren til dysehullspeilblokken reduseres passende innenfor området 0,1 m ved mateenden, som vist på figuren .

4. Nøkkelteknologier for muggproduksjon

Maskineringen av Sunflower radiatorprofilformen er ikke mye forskjellig fra vanlige aluminiumsprofilformer. Den åpenbare forskjellen gjenspeiles hovedsakelig i den elektriske behandlingen.

(1) Når det gjelder trådkutting, er det nødvendig å forhindre deformasjon av kobberelektroden. Fordi kobberelektroden som brukes til EDM er tung, er tennene for små, selve elektroden er myk, har dårlig stivhet, og den lokale høye temperaturen som genereres av trådskjæring fører til at elektroden lett deformeres under trådkutteprosessen. Ved bruk av deformerte kobberelektroder til å behandle arbeidsbelter og tomme kniver vil det oppstå skjeve tenner som lett kan føre til at formen kasseres under behandlingen. Derfor er det nødvendig å forhindre deformasjon av kobberelektrodene under den elektroniske produksjonsprosessen. De viktigste forebyggende tiltakene er: før trådskjæring, nivå kobberblokken med en seng; bruk en skiveindikator for å justere vertikaliteten i begynnelsen; når du skjærer tråd, start fra tanndelen først, og kutt til slutt delen med tykk vegg; En gang i blant, bruk skrap sølvtråd for å fylle de kuttede delene; etter at tråden er laget, bruk en trådmaskin til å kutte av en kort seksjon på ca. 4 mm langs den kuttede kobberelektroden.

(2) Maskinering av elektrisk utladning er åpenbart forskjellig fra vanlige former. EDM er svært viktig i behandlingen av solsikkeradiatorprofilformer. Selv om designet er perfekt, vil en liten defekt i EDM føre til at hele formen blir skrotet. Elektrisk utladningsbearbeiding er ikke like avhengig av utstyr som ledningsskjæring. Det avhenger i stor grad av operatørens operative ferdigheter og ferdigheter. Maskinering av elektrisk utladning tar hovedsakelig hensyn til følgende fem punkter:

①Elektrisk utladningsmaskinstrøm. 7~10 A strøm kan brukes til innledende EDM-bearbeiding for å forkorte behandlingstiden; 5~7 A strøm kan brukes til etterbearbeiding. Hensikten med å bruke liten strøm er å få en god overflate;

② Sørg for flatheten til formens endeflate og vertikaliteten til kobberelektroden. Dårlig flathet på formendeflaten eller utilstrekkelig vertikalitet av kobberelektroden gjør det vanskelig å sikre at lengden på arbeidsbeltet etter EDM-behandling er i samsvar med den utformede arbeidsbeltelengden. Det er lett for EDM-prosessen å mislykkes eller til og med trenge inn i tannarbeidsbeltet. Derfor, før behandling, må en kvern brukes til å flate begge ender av formen for å oppfylle nøyaktighetskravene, og en måleindikator må brukes for å korrigere vertikaliteten til kobberelektroden;

③ Sørg for at gapet mellom de tomme knivene er jevnt. Under innledende bearbeiding, kontroller om det tomme verktøyet er forskjøvet hver 0,2 mm hver 3. til 4. mm av behandlingen. Hvis forskyvningen er stor, vil det være vanskelig å korrigere den med påfølgende justeringer;

④Fjern restene som ble generert under EDM-prosessen i tide. Gnistutslippskorrosjon vil produsere en stor mengde rester, som må ryddes opp i tide, ellers vil lengden på arbeidsbeltet være forskjellig på grunn av de forskjellige høydene på restene;

⑤ Formen må avmagnetiseres før EDM.

5. Sammenligning av ekstruderingsresultater

Profilen vist i figur 1 ble testet ved bruk av den tradisjonelle delte formen og det nye designskjemaet foreslått i denne artikkelen. Sammenligningen av resultatene er vist i tabell 1.

Det kan ses fra sammenligningsresultatene at formstrukturen har stor innflytelse på formens levetid. Formen designet med den nye ordningen har åpenbare fordeler og forbedrer formens levetid betydelig.

6. Konklusjon

Solsikke-radiatorprofil-ekstruderingsformen er en type form som er svært vanskelig å designe og produsere, og dens design og produksjon er relativt kompleks. Derfor, for å sikre ekstruderingssuksessraten og levetiden til formen, må følgende punkter oppnås:

(1) Den strukturelle formen til formen må velges med rimelighet. Formens struktur må bidra til å redusere ekstruderingskraften for å redusere belastningen på formutkragingen dannet av varmeavledningstennene, og derved forbedre formens styrke. Nøkkelen er rimelig å bestemme antallet og arrangementet av shunthullene og arealet av shunthullene og andre parametere: For det første bør bredden på shuntbroen dannet mellom shunthullene ikke overstige 16 mm; For det andre bør splitthullsarealet bestemmes slik at splittforholdet når mer enn 30 % av ekstruderingsforholdet så mye som mulig samtidig som styrken til formen sikres.

(2) Velg arbeidsbeltet med rimelighet og vedta rimelige tiltak under elektrisk maskinering, inkludert prosesseringsteknologien til kobberelektroder og de elektriske standardparametrene for elektrisk maskinering. Det første nøkkelpunktet er at kobberelektroden skal være overflateslipt før ledningsskjæring, og innføringsmetoden bør brukes under ledningsskjæring for å sikre det. Elektrodene er ikke løse eller deformerte.

(3) Under den elektriske bearbeidingsprosessen må elektroden være nøyaktig justert for å unngå tannavvik. Selvfølgelig, på grunnlag av rimelig design og produksjon, kan bruken av høykvalitets varmarbeidsstøpestål og vakuumvarmebehandlingsprosessen med tre eller flere temperamenter maksimere potensialet til formen og oppnå bedre resultater. Fra design, produksjon til ekstruderingsproduksjon, bare hvis hver kobling er nøyaktig, kan vi sikre at solsikkeradiatorprofilformen er ekstrudert.