Cum se proiectează mirea de extrudare a radiatorului de floarea -soarelui pentru profilul de aluminiu?

1. Analiza caracteristicilor structurale ale secțiunilor cu profil de aluminiu

Figura 1 prezintă secțiunea transversală a unui profil tipic de aluminiu de radiator de floarea soarelui. Suprafața transversală a profilului este de 7773,5 mm², cu un total de 40 de dinți de disipare a căldurii. Mărimea maximă de deschidere agățată formată între dinți este de 4,46 mm. După calcul, raportul limbii dintre dinți este de 15,7. În același timp, există o suprafață solidă mare în centrul profilului, cu o suprafață de 3846.5mm².

Judecând după caracteristicile de formă ale profilului, spațiul dintre dinți poate fi considerat ca profiluri semi-urmări, iar profilul de radiator este compus din mai multe profiluri semi-goal. Prin urmare, atunci când proiectați structura matriței, cheia este să luăm în considerare modul de asigurare a rezistenței matriței. Deși pentru profiluri semi-hollow, industria a dezvoltat o varietate de structuri mature de mucegai, cum ar fi „matrița de divizare acoperită”, „mucegaiul tăiat splitter”, „mucegaiul splitter de punte de suspensie”, etc. Cu toate acestea, aceste structuri nu sunt aplicabile produselor compus din mai multe profiluri semi-Hollow. Proiectarea tradițională ia în considerare doar materialele, dar în modelarea extrudării, cel mai mare impact asupra rezistenței este forța de extrudare în timpul procesului de extrudare, iar procesul de formare a metalelor este principalul factor care generează forța de extrudare.

Datorită zonei mari solide centrale a profilului radiatorului solar, este foarte ușor să determine debitul general în această zonă să fie prea rapid în timpul procesului de extrudare, iar stresul suplimentar de tracțiune va fi generat pe capul suspensiei intertooth tub, rezultând fractura tubului de suspensie intertooth. Prin urmare, în proiectarea structurii matriței, ar trebui să ne concentrăm pe ajustarea debitului și debitului de metal pentru a atinge scopul reducerii presiunii de extrudare și îmbunătățirea stării de stres a conductei suspendate între dinți, astfel încât să îmbunătățească rezistența matrița.

2. Selectarea structurii mucegaiului și a capacității de presă de extrudare

2.1 Forma structurii mucegaiului

Pentru profilul radiatorului de floarea -soarelui prezentat în figura 1, deși nu are o parte scobită, trebuie să adopte structura matriței despicate, așa cum se arată în figura 2. Diferență de structura tradițională a matriței de șunt, camera stației de lipire metalică este plasată în partea superioară Mucegaiul și o structură de inserție este utilizată în matrița inferioară. Scopul este de a reduce costurile mucegaiului și de a scurta ciclul de fabricație a matriței. Atât matrița superioară, cât și seturile de mucegai inferioare sunt universale și pot fi reutilizate. Mai important, blocurile de găuri pot fi procesate în mod independent, ceea ce poate asigura mai bine exactitatea centurii de lucru a găurilor. Gaura interioară a matriței inferioare este proiectată ca un pas. Partea superioară și blocul de gaură de matriță adoptă garnitura de gardă, iar valoarea golului pe ambele părți este de 0,06 ~ 0,1m; Partea inferioară adoptă potrivirea interferenței, iar cantitatea de interferență pe ambele părți este de 0,02 ~ 0,04m, ceea ce ajută la asigurarea coaxialității și facilitează asamblarea, ceea ce face ca incrusul să se potrivească mai compact și, în același timp, poate evita deformarea mucegaiului cauzată de instalarea termică interferență potrivită.

2.2 Selectarea capacității extruderului

Selecția capacității extruderului este, pe de o parte, să determine diametrul interior corespunzător al butoiului de extrudare și presiunea specifică maximă a extruderului pe secțiunea butoiului de extrudare pentru a îndeplini presiunea în timpul formării metalice. Pe de altă parte, este de a determina raportul de extrudare corespunzător și de a selecta specificațiile corespunzătoare ale mărimii matriței bazate pe cost. Pentru profilul de aluminiu de radiator de floarea soarelui, raportul de extrudare nu poate fi prea mare. Motivul principal este că forța de extrudare este proporțională cu raportul de extrudare. Cu cât este mai mare raportul de extrudare, cu atât forța de extrudare este mai mare. Acest lucru este extrem de dăunător pentru matrița cu profil de aluminiu a radiatorului de floarea -soarelui.

Experiența arată că raportul de extrudare a profilurilor de aluminiu pentru calorifele de floarea -soarelui este mai mic de 25. Pentru profilul prezentat în figura 1, a fost selectat un extruder de 20,0 mN cu un diametru interior al butoiului de extrudare de 208 mm. După calcul, presiunea specifică maximă a extruderului este de 589MPa, ceea ce este o valoare mai potrivită. Dacă presiunea specifică este prea mare, presiunea asupra matriței va fi mare, ceea ce este în detrimentul vieții matriței; Dacă presiunea specifică este prea scăzută, nu poate îndeplini cerințele de formare a extrudării. Experiența arată că o presiune specifică în intervalul 550 ~ 750 MPa poate îndeplini mai bine diverse cerințe de proces. După calcul, coeficientul de extrudare este de 4,37. Specificația mărimii matriței este selectată ca 350 mmx200 mm (diametrul exterior x grade).

3. Determinarea parametrilor structurali ai mucegaiului

3.1 Parametrii structurali ai matriței superioare

(1) Numărul și aranjarea găurilor divergente. Pentru mucegaiul cu profil de radiator de floarea -soarelui, cu cât este mai mare numărul de găuri de șunt, cu atât mai bine. Pentru profiluri cu forme circulare similare, în general sunt selectate 3 până la 4 găuri tradiționale de șunt. Rezultatul este că lățimea podului de șunt este mai mare. În general, atunci când este mai mare de 20 mm, numărul de suduri este mai mic. Cu toate acestea, atunci când selectați centura de lucru a găurii de matriță, centura de lucru a găurii de matriță din partea de jos a podului de șunt trebuie să fie mai scurtă. În condițiile în care nu există o metodă de calcul precisă pentru selectarea centurii de lucru, aceasta va determina în mod natural gaura de matriță sub pod și alte părți să nu obțină exact același debit în timpul extrudării din cauza diferenței de centură de lucru, Această diferență de debit va produce un stres suplimentar de tracțiune asupra cantileverului și va provoca deviere a dinților de disipare a căldurii. Prin urmare, pentru extrudarea radiatorului de floarea -soarelui mor cu un număr dens de dinți, este foarte esențial să vă asigurați că debitul fiecărui dinte este consecvent. Pe măsură ce numărul de găuri de șunt crește, numărul de poduri de șunt va crește în consecință, iar debitul și distribuția debitului metalului va deveni mai uniformă. Acest lucru se datorează faptului că pe măsură ce numărul de poduri de șunt crește, lățimea podurilor de șunt poate fi redusă în consecință.

Datele practice arată că numărul de găuri de șunt este, în general, 6 sau 8, sau chiar mai mult. Desigur, pentru unele profiluri mari de disipare a căldurii de floarea soarelui, matrița superioară poate aranja, de asemenea, găurile de șunt în conformitate cu principiul lățimii podului de șunt ≤ 14mm. Diferența este că trebuie adăugată o placă de divizare față pentru a presta pre-distribuit și regla fluxul de metal. Numărul și aranjarea găurilor de deviere din placa de divertisment din față pot fi efectuate într -un mod tradițional.

În plus, atunci când aranjați găurile de șunt, trebuie luată în considerare utilizarea matriței superioare pentru a proteja în mod corespunzător capul cantileverului dintelui de disipare a căldurii pentru a împiedica metal a tubului cantilever. Partea blocată a capului de cantilever între dinți poate fi 1/5 ~ 1/4 din lungimea tubului cantilever. Aspectul găurilor de șunt este prezentat în figura 3

(2) Relația de zonă a găurii de șunt. Deoarece grosimea peretelui rădăcinii dintelui fierbinte este mică, iar înălțimea este departe de centru, iar zona fizică este foarte diferită de centru, este cea mai dificilă parte pentru a forma metal. Prin urmare, un punct cheie în proiectarea matriței profilului radiatorului de floarea soarelui este de a face debitul părții solide centrale cât mai lent posibil pentru a se asigura că metalul umple mai întâi rădăcina dintelui. Pentru a obține un astfel de efect, pe de o parte, este selecția centurii de lucru și, mai important, determinarea zonei găurii divergente, în principal zona părții centrale corespunzătoare găurii divergente. Testele și valorile empirice arată că cel mai bun efect este obținut atunci când aria găurii centrale de divertisment S1 și zona externă a gaurilor de divertisment unic S2 satisface următoarea relație: S1 = (0,52 ~ 0,72) S2

În plus, canalul efectiv de flux metalic al găurii splitter centrale trebuie să fie cu 20 ~ 25 mm mai lung decât canalul efectiv de flux metalic al găurii de divizare exterioară. Această lungime ia în considerare și marja și posibilitatea reparației mucegaiului.

(3) Adâncimea camerei de sudare. Mierea de extrudare a profilului radiatorului de floarea -soarelui este diferită de matrița tradițională de șunt. Întreaga sa cameră de sudare trebuie să fie amplasată în matrița superioară. Acest lucru este pentru a asigura exactitatea procesării blocului de găuri a matriței inferioare, în special exactitatea centurii de lucru. În comparație cu mucegaiul tradițional de șunt, trebuie să crească adâncimea camerei de sudare a mucegaiului cu profil radiator de floarea -soarelui. Cu cât este mai mare capacitatea mașinii de extrudare, cu atât este mai mare creșterea adâncimii camerei de sudare, care este de 15 ~ 25mm. De exemplu, dacă se folosește o mașină de extrudare de 20 mn, adâncimea camerei de sudare a matriței tradiționale de șunt este de 20 ~ 22mm, în timp ce adâncimea camerei de sudare a matriței de șunt din profilul radiatorului de floarea soarelui ar trebui să fie de 35 ~ 40 mm . Avantajul acestui lucru este că metalul este sudat complet, iar stresul pe conducta suspendată este mult redus. Structura camerei superioare de sudare a matriței este prezentată în figura 4.

3.2 Proiectarea inserției de găuri de matriță

Proiectarea blocului de găuri de matriță include în principal dimensiunea găurii, centura de lucru, diametrul exterior și grosimea blocului oglinzilor etc.

(1) Determinarea mărimii găurii. Mărimea găurii de matriță poate fi determinată într -un mod tradițional, luând în considerare în principal scalarea procesării termice a aliajului.

(2) Selectarea centurii de lucru. Principiul selecției centurii de lucru este de a asigura mai întâi că furnizarea de tot metalul din partea de jos a rădăcinii dinților este suficientă, astfel încât debitul din partea inferioară a rădăcinii dinților este mai rapid decât alte părți. Prin urmare, centura de lucru din partea de jos a rădăcinii dinților ar trebui să fie cea mai scurtă, cu o valoare de 0,3 ~ 0,6 mm, iar centura de lucru la părțile adiacente ar trebui să fie crescută cu 0,3 mm. Principiul este de a crește cu 0,4 ~ 0,5 la fiecare 10 ~ 15mm spre centru; În al doilea rând, centura de lucru din cea mai mare parte solidă a centrului nu trebuie să depășească 7 mm. În caz contrar, dacă diferența de lungime a centurii de lucru este prea mare, vor apărea erori mari în procesarea electrozilor de cupru și a procesării EDM a centurii de lucru. Această eroare poate determina cu ușurință ruperea deviației dinților în timpul procesului de extrudare. Centura de lucru este prezentată în figura 5.

 

(3) Diametrul exterior și grosimea inserției. Pentru matrițele tradiționale de șunt, grosimea inserției găurii de matriță este grosimea matriței inferioare. Cu toate acestea, pentru matrița radiatorului de floarea soarelui, dacă grosimea efectivă a găurii de matriță este prea mare, profilul se va ciocni cu ușurință cu matrița în timpul extrudării și deversare, rezultând dinți inegale, zgârieturi sau chiar blocaj de dinți. Acestea vor face ca dinții să se rupă.

În plus, dacă grosimea găurii de matriță este prea lungă, pe de o parte, timpul de procesare este lung în timpul procesului EDM, iar pe de altă parte, este ușor să provocați abaterea coroziunii electrice și este ușor de ușurând să provoacă abaterea dinților în timpul extrudării. Desigur, dacă grosimea găurii de matriță este prea mică, puterea dinților nu poate fi garantată. Prin urmare, luând în considerare acești doi factori, experiența arată că gradul de inserare a găurilor de matriță a matriței inferioare este în general de 40 până la 50; iar diametrul exterior al inserției găurii de matriță trebuie să fie de 25 până la 30 mm de la cea mai mare margine a orificiului de matriță până la cercul exterior al inserției.

Pentru profilul prezentat în figura 1, diametrul exterior și grosimea blocului de găuri sunt 225mm, respectiv 50 mm. Inserarea găurilor de matriță este prezentată în figura 6. D din figură este dimensiunea reală, iar dimensiunea nominală este de 225mm. Abaterea limită a dimensiunilor sale exterioare este potrivită în funcție de gaura interioară a matriței inferioare pentru a se asigura că decalajul unilateral este în intervalul 0,01 ~ 0,02mm. Blocul găurilor de matriță este prezentat în figura 6. Mărimea nominală a orificiului interior al blocului găurii de matriță plasat pe matrița inferioară este de 225 mm. Pe baza dimensiunii reale măsurate, blocul găurilor de matriță este potrivit în conformitate cu principiul de 0,01 ~ 0,02 mm pe parte. Diametrul exterior al blocului de găuri de matriță poate fi obținut ca D, dar pentru comoditatea instalării, diametrul exterior al blocului de oglindă a găurii de matriță poate fi redus corespunzător în intervalul 0,1 m la capătul de alimentare, așa cum se arată în figura .

4. Tehnologii cheie ale fabricării mucegaiului

Prelucrarea matriței cu profil de radiator de floarea soarelui nu este mult diferită de cea a matrițelor obișnuite de profil de aluminiu. Diferența evidentă se reflectă în principal în procesarea electrică.

(1) În ceea ce privește tăierea sârmei, este necesar să se prevină deformarea electrodului de cupru. Deoarece electrodul de cupru utilizat pentru EDM este greu, dinții sunt prea mici, electrodul în sine este moale, are o rigiditate slabă, iar temperatura ridicată locală generată de tăierea sârmei determină ca electrodul să fie ușor de deformat în timpul procesului de tăiere a sârmei. Atunci când se utilizează electrozi de cupru deformați pentru a prelucra centurile de lucru și cuțitele goale, vor apărea dinți înclinați, ceea ce poate determina cu ușurință să fie anularea matriței în timpul procesării. Prin urmare, este necesar să se prevină deformarea electrozilor de cupru în timpul procesului de fabricație online. Principalele măsuri preventive sunt: ​​înainte de tăierea sârmei, nivelați blocul de cupru cu un pat; Utilizați un indicator de apelare pentru a regla verticalitatea la început; Când tăierea sârmei, porniți mai întâi din partea dintelui și tăiați în sfârșit partea cu perete gros; Din când în când, folosiți fir de argint de resturi pentru a umple piesele tăiate; După efectuarea firului, folosiți o mașină de sârmă pentru a tăia o secțiune scurtă de aproximativ 4 mm de -a lungul lungimii electrodului de cupru tăiat.

(2) Prelucrarea de descărcare electrică este în mod evident diferită de matrițele obișnuite. EDM este foarte important în procesarea matrițelor cu profil radiator de floarea soarelui. Chiar dacă designul este perfect, un ușor defect în EDM va determina casarea întregii matrițe. Prelucrarea de descărcare electrică nu depinde la fel de depinde de echipamente ca și la tăierea sârmei. Depinde în mare măsură de abilitățile de operare și competența operatorului. Prelucrarea cu descărcare electrică acordă în principal atenție următoarelor cinci puncte:

① Curentul de prelucrare a descărcării electrice. 7 ~ 10 Un curent poate fi utilizat pentru prelucrarea inițială a EDM pentru a scurta timpul de procesare; 5 ~ 7 Un curent poate fi utilizat pentru finisarea prelucrării. Scopul utilizării curentului mic este obținerea unei suprafețe bune;

② Asigurați planeitatea feței capătului matriței și verticalitatea electrodului de cupru. Flatitatea slabă a feței de capăt a matriței sau o verticalitate insuficientă a electrodului de cupru face dificilă asigurarea faptului că lungimea centurii de lucru după procesarea EDM este în concordanță cu lungimea centurii de lucru proiectate. Este ușor pentru procesul EDM să eșueze sau chiar să pătrundă în centura de lucru dințată. Prin urmare, înainte de procesare, trebuie utilizat o polizor pentru a aplatiza ambele capete ale matriței pentru a satisface cerințele de precizie, iar un indicator de apelare trebuie utilizat pentru a corecta verticalitatea electrodului de cupru;

③ Asigurați -vă că decalajul dintre cuțitele goale este egal. În timpul prelucrării inițiale, verificați dacă instrumentul gol este compensat la fiecare 0,2 mm la fiecare 3 până la 4 mm de procesare. Dacă compensarea este mare, va fi dificil să -l corectați cu ajustări ulterioare;

④ Removează reziduurile generate în timpul procesului EDM în timp util. Coroziunea de descărcare de scânteie va produce o cantitate mare de reziduuri, care trebuie curățate în timp, altfel lungimea centurii de lucru va fi diferită datorită diferitelor înălțimi ale reziduurilor;

⑤ Mucegaiul trebuie demagnetizat înainte de EDM.

5. Comparația rezultatelor extrudării

Profilul prezentat în figura 1 a fost testat folosind matrița tradițională împărțită și noua schemă de proiectare propusă în acest articol. Comparația rezultatelor este prezentată în tabelul 1.

Din rezultatele comparației se poate observa că structura matriței are o influență mare asupra vieții matriței. Mucegaiul proiectat folosind noua schemă are avantaje evidente și îmbunătățește foarte mult durata de viață a matriței.

6. Concluzie

Matrița de extrudare a profilului radiatorului de floarea -soarelui este un tip de matriță care este foarte dificil de proiectat și de fabricat, iar proiectarea și fabricarea acestuia sunt relativ complexe. Prin urmare, pentru a asigura rata de succes a extrudării și durata de viață a serviciului de matriță, trebuie obținute următoarele puncte:

(1) Forma structurală a matriței trebuie selectată în mod rezonabil. Structura matriței trebuie să conducă la reducerea forței de extrudare pentru a reduce tensiunea pe cantileverul de matriță format din dinții de disipare a căldurii, îmbunătățind astfel rezistența matriței. Cheia este de a determina în mod rezonabil numărul și aranjarea găurilor de șunt și a zonei găurilor de șunt și a altor parametri: mai întâi, lățimea podului de șunt formată între găurile de șunt nu trebuie să depășească 16 mm; În al doilea rând, ar trebui să fie determinată aria găurii împărțite, astfel încât raportul împărțit să ajungă mai mult de 30% din raportul de extrudare pe cât posibil, asigurând în același timp rezistența matriței.

(2) Selectează în mod rezonabil centura de lucru și adoptă măsuri rezonabile în timpul prelucrării electrice, inclusiv tehnologia de procesare a electrozilor de cupru și parametrii standard electric de prelucrare electrică. Primul punct cheie este ca electrodul de cupru să fie pământ de suprafață înainte de tăierea sârmei, iar metoda de inserare ar trebui să fie utilizată în timpul tăierii sârmei pentru a -l asigura. Electrozii nu sunt liberi sau deformați.

(3) În timpul procesului de prelucrare electrică, electrodul trebuie aliniat cu exactitate pentru a evita abaterea dinților. Desigur, pe baza proiectării și fabricării rezonabile, utilizarea oțelului de mucegai de înaltă calitate și a procesului de tratare a căldurii în vid a trei sau mai multe temperaturi pot maximiza potențialul matriței și obține rezultate mai bune. De la proiectare, fabricație la producția de extrudare, numai dacă fiecare legătură este exactă, ne putem asigura că mucegaiul profilului de radiator de floarea soarelui este extrudat.