Hvordan designes solsikke-radiatorekstruderingsmatricen til aluminiumsprofil?

1. Analyse af strukturelle karakteristika af aluminiumsprofilsektioner

Figur 1 viser tværsnittet af en typisk solsikkeradiator aluminiumsprofil. Profilens tværsnitsareal er 7773,5 mm², med i alt 40 varmeafledningstænder. Den maksimale hængeåbningsstørrelse dannet mellem tænderne er 4,46 mm. Efter beregning er tungeforholdet mellem tænderne 15,7. Samtidig er der et stort fast område i midten af ​​profilen med et areal på 3846,5 mm².

At dømme ud fra profilens formkarakteristika kan afstanden mellem tænderne betragtes som halvhule profiler, og radiatorprofilen er sammensat af flere halvhule profiler. Derfor, når man designer formstrukturen, er nøglen at overveje, hvordan man sikrer formens styrke. Selvom industrien til semi-hule profiler har udviklet en række modne formstrukturer, såsom "overdækket splitterform", "cut splitter form", "hængebrosplitterform" osv. Disse strukturer er dog ikke anvendelige til produkter sammensat af flere semi-hule profiler. Traditionelt design tager kun materialer i betragtning, men i ekstruderingsstøbning er den største indflydelse på styrken ekstruderingskraften under ekstruderingsprocessen, og metalformningsprocessen er den vigtigste faktor, der genererer ekstruderingskraft.

På grund af solradiatorprofilens store centrale faste areal er det meget nemt at få den samlede strømningshastighed i dette område til at være for hurtig under ekstruderingsprocessen, og den yderligere trækspænding vil blive genereret på hovedet af mellemtandophænget rør, hvilket resulterer i brud på mellemtandophængsrøret. Derfor bør vi i udformningen af ​​formstrukturen fokusere på justeringen af ​​metalstrømningshastighed og strømningshastighed for at opnå formålet med at reducere ekstruderingstrykket og forbedre spændingstilstanden af ​​det ophængte rør mellem tænderne for at forbedre styrken af formen.

2. Valg af formstruktur og ekstruderingspressekapacitet

2.1 Formstruktur

For solsikke-radiatorprofilen vist i figur 1, selvom den ikke har en hul del, skal den anvende den delte formstruktur som vist i figur 2. Forskellig fra den traditionelle shuntformstruktur er metalloddestationens kammer placeret i det øvre form, og der anvendes en indsatsstruktur i den nederste form. Formålet er at reducere støbeomkostningerne og forkorte støbeformens fremstillingscyklus. Både det øverste og det nederste formsæt er universelle og kan genbruges. Endnu vigtigere er, at dysehulblokkene kan behandles uafhængigt, hvilket bedre kan sikre nøjagtigheden af ​​dysehulsarbejdsbåndet. Det indvendige hul i den nederste form er udformet som et trin. Den øverste del og formhulsblokken anvender frigangspasning, og afstandsværdien på begge sider er 0,06 ~ 0,1 m; den nederste del anvender interferenspasning, og interferensmængden på begge sider er 0,02~0,04m, hvilket hjælper med at sikre koaksialitet og letter montering, hvilket gør indlægget mere kompakt, og samtidig kan det undgå formdeformation forårsaget af termisk installation interferenspasning.

2.2 Valg af ekstruderkapacitet

Valget af ekstruderens kapacitet er på den ene side at bestemme den passende indvendige diameter af ekstrusionscylinderen og det maksimale specifikke tryk af ekstruderen på ekstruderens cylindersektion for at imødekomme trykket under metalformning. På den anden side er det at bestemme det passende ekstruderingsforhold og vælge de passende formstørrelsesspecifikationer baseret på omkostninger. For solsikkeradiatorens aluminiumsprofil må ekstruderingsforholdet ikke være for stort. Hovedårsagen er, at ekstruderingskraften er proportional med ekstruderingsforholdet. Jo større ekstruderingsforhold, jo større ekstruderingskraft. Dette er ekstremt skadeligt for solsikkeradiatorens aluminiumsprofilform.

Erfaringen viser, at ekstruderingsforholdet af aluminiumsprofiler til solsikkeradiatorer er mindre end 25. Til profilen vist i figur 1 blev der valgt en 20,0 MN ekstruder med en indvendig diameter på ekstrudercylinderen på 208 mm. Efter beregning er det maksimale specifikke tryk for ekstruderen 589 MPa, hvilket er en mere passende værdi. Hvis det specifikke tryk er for højt, vil trykket på formen være stort, hvilket er skadeligt for formens levetid; hvis det specifikke tryk er for lavt, kan det ikke opfylde kravene til ekstruderingsformning. Erfaring viser, at et specifikt tryk i området 550~750 MPa bedre kan opfylde forskellige proceskrav. Efter beregning er ekstruderingskoefficienten 4,37. Formstørrelsesspecifikationen er valgt som 350 mmx200 mm (ydre diameter x grader).

3. Bestemmelse af formstrukturelle parametre

3.1 Øvre formstrukturelle parametre

(1) Antal og arrangement af afledningshuller. For solsikkeradiatorprofilens shuntform gælder det, at jo flere shunthuller, jo bedre. Til profiler med lignende cirkulære former vælges generelt 3 til 4 traditionelle shunthuller. Resultatet er, at bredden af ​​shuntbroen er større. Generelt, når det er større end 20 mm, er antallet af svejsninger mindre. Men når man vælger matricehullets arbejdsbånd, skal arbejdsbåndet for matricehullet i bunden af ​​shuntbroen være kortere. Under forudsætning af, at der ikke findes en præcis beregningsmetode for valg af arbejdsbånd, vil det naturligvis bevirke, at matricehullet under broen og andre dele ikke opnår nøjagtig samme strømningshastighed under ekstruderingen på grund af forskellen i arbejdsbåndet, Denne forskel i strømningshastighed vil frembringe yderligere trækspænding på cantileveren og forårsage afbøjning af varmeafledningstænderne. Derfor er det meget vigtigt at sikre, at flowhastigheden for hver tand er ensartet for solsikke-radiatorekstruderingsmatricen med et tæt antal tænder. Efterhånden som antallet af shunthuller stiger, vil antallet af shuntbroer stige tilsvarende, og metallets strømningshastighed og strømningsfordeling bliver mere jævn. Dette skyldes, at når antallet af shuntbroer stiger, kan bredden af ​​shuntbroerne reduceres tilsvarende.

Praktiske data viser, at antallet af shunthuller generelt er 6 eller 8 eller endda flere. For nogle store solsikkevarmeafledningsprofiler kan den øverste form naturligvis også arrangere shunthullerne efter princippet om shuntbroens bredde ≤ 14 mm. Forskellen er, at der skal tilføjes en frontsplitterplade for at forfordele og justere metalflowet. Antallet og placeringen af ​​omlederhullerne i den forreste omlederplade kan udføres på traditionel vis.

Derudover bør man, når man arrangerer shunthullerne, overveje at bruge den øverste form til passende at afskærme hovedet af udkragningen af ​​varmeafledningstanden for at forhindre metallet i at ramme hovedet af udkragningsrøret og dermed forbedre spændingstilstanden af cantilever-røret. Den blokerede del af cantilever-hovedet mellem tænderne kan være 1/5~1/4 af udkragningsrørets længde. Layoutet af shunthullerne er vist i figur 3

(2) Arealforholdet for shunthullet. Fordi vægtykkelsen af ​​roden af ​​den varme tand er lille, og højden er langt fra midten, og det fysiske område er meget forskelligt fra midten, er det den sværeste del at danne metal. Derfor er et nøglepunkt i designet af solsikke-radiatorprofilformen at gøre strømningshastigheden af ​​den centrale faste del så langsom som muligt for at sikre, at metallet først fylder tandens rod. For at opnå en sådan effekt er det på den ene side valget af arbejdsbåndet, og endnu vigtigere, bestemmelsen af ​​arealet af omlederhullet, hovedsageligt området af den centrale del svarende til omlederhullet. Tests og empiriske værdier viser, at den bedste effekt opnås, når arealet af det centrale afledningshul S1 og arealet af det eksterne enkeltafledningshul S2 opfylder følgende forhold: S1= (0,52 ~0,72) S2

Derudover skal den effektive metalstrømningskanal i det centrale splitterhul være 20 ~ 25 mm længere end den effektive metalflowkanal i det ydre splitterhul. Denne længde tager også højde for margenen og muligheden for reparation af skimmelsvamp.

(3) Dybde af svejsekammeret. Sunflower radiator profilekstruderingsmatrice er forskellig fra den traditionelle shuntmatrice. Hele dets svejsekammer skal være placeret i den øvre matrice. Dette er for at sikre nøjagtigheden af ​​hulblokbehandlingen af ​​den nedre matrice, især nøjagtigheden af ​​arbejdsbåndet. Sammenlignet med den traditionelle shuntform skal dybden af ​​svejsekammeret i Sunflower radiatorprofilshuntformen øges. Jo større ekstruderingsmaskinens kapacitet er, jo større er stigningen i dybden af ​​svejsekammeret, som er 15 ~ 25 mm. Hvis der f.eks. bruges en 20 MN ekstruderingsmaskine, er dybden af ​​svejsekammeret i den traditionelle shuntmatrice 20~22 mm, mens dybden af ​​svejsekammeret i shuntmatricen på solsikke-radiatorprofilen skal være 35~40 mm . Fordelen ved dette er, at metallet er fuldsvejset og belastningen på det ophængte rør reduceres kraftigt. Strukturen af ​​det øvre formsvejsekammer er vist i figur 4.

3.2 Udformning af dysehulsindsats

Udformningen af ​​dysehulblokken inkluderer hovedsageligt matricehulstørrelsen, arbejdsbåndet, ydre diameter og tykkelse af spejlblokken osv.

(1) Bestemmelse af matricehulstørrelse. Dysehulstørrelsen kan bestemmes på en traditionel måde, hovedsageligt i betragtning af skaleringen af ​​legerings termisk behandling.

(2) Valg af arbejdsbælte. Princippet for valg af arbejdsrem er først at sikre, at tilførslen af ​​alt metal i bunden af ​​tandroden er tilstrækkelig, således at flowhastigheden i bunden af ​​tandroden er hurtigere end andre dele. Derfor skal arbejdsbåndet i bunden af ​​tandroden være det korteste med en værdi på 0,3 ~ 0,6 mm, og arbejdsbåndet ved de tilstødende dele skal øges med 0,3 mm. Princippet er at øge med 0,4~0,5 hver 10~15 mm mod midten; for det andet bør arbejdsremmen i den største faste del af midten ikke overstige 7 mm. Ellers, hvis længdeforskellen på arbejdsbåndet er for stor, vil der opstå store fejl i behandlingen af ​​kobberelektroder og EDM-behandlingen af ​​arbejdsbåndet. Denne fejl kan nemt få tandafbøjningen til at knække under ekstruderingsprocessen. Arbejdsbæltet er vist i figur 5.

 

(3) Indsatsens ydre diameter og tykkelse. For traditionelle shuntforme er tykkelsen af ​​dysehulindsatsen tykkelsen af ​​den nederste form. Men for solsikke-radiatorformen, hvis den effektive tykkelse af matricehullet er for stor, vil profilen let kollidere med formen under ekstrudering og afladning, hvilket resulterer i ujævne tænder, ridser eller endda fastklemning af tænder. Disse vil få tænderne til at knække.

Derudover, hvis tykkelsen af ​​matricehullet er for lang, på den ene side er behandlingstiden lang under EDM-processen, og på den anden side er det let at forårsage elektrisk korrosionsafvigelse, og det er også nemt at forårsage tandafvigelse under ekstrudering. Hvis matricehultykkelsen er for lille, kan tændernes styrke naturligvis ikke garanteres. Når man tager disse to faktorer i betragtning, viser erfaringen, at den nedre støbeforms indstiksgrad generelt er 40 til 50; og den ydre diameter af dysehulindsatsen skal være 25 til 30 mm fra den største kant af dysehullet til den ydre cirkel af indsatsen.

For profilen vist i figur 1 er den ydre diameter og tykkelse af dysehulblokken henholdsvis 225 mm og 50 mm. Dysehulindsatsen er vist i figur 6. D i figuren er den faktiske størrelse, og den nominelle størrelse er 225 mm. Grænseafvigelsen for dens ydre dimensioner matches i henhold til det indre hul i den nederste form for at sikre, at det ensidige mellemrum er inden for området 0,01 ~ 0,02 mm. Dysehulsblokken er vist i figur 6. Den nominelle størrelse af det indre hul i matricehulsblokken placeret på den nederste form er 225 mm. Baseret på den faktiske målte størrelse matches dysehulblokken efter princippet om 0,01 ~ 0,02 mm pr. side. Den ydre diameter af dysehulsblokken kan opnås som D , men af ​​hensyn til installationen kan den ydre diameter af dysehulsspejlblokken passende reduceres inden for området 0,1 m ved fremføringsenden, som vist på figuren .

4. Nøgleteknologier til fremstilling af forme

Bearbejdningen af ​​Sunflower radiatorprofilformen er ikke meget anderledes end almindelige aluminiumsprofilforme. Den åbenlyse forskel afspejles hovedsageligt i den elektriske behandling.

(1) Med hensyn til trådskæring er det nødvendigt at forhindre deformation af kobberelektroden. Fordi kobberelektroden, der bruges til EDM, er tung, er tænderne for små, selve elektroden er blød, har dårlig stivhed, og den lokale høje temperatur, der genereres af trådskæring, forårsager, at elektroden let deformeres under trådskæringsprocessen. Ved brug af deforme kobberelektroder til bearbejdning af arbejdsbånd og tomme knive vil der opstå skæve tænder, som nemt kan medføre, at formen bliver skrottet under bearbejdningen. Derfor er det nødvendigt at forhindre deformation af kobberelektroderne under online-fremstillingsprocessen. De vigtigste forebyggende foranstaltninger er: før trådskæring, plan kobberblokken med en seng; brug en drejeindikator til at justere vertikaliteten i begyndelsen; ved trådskæring, start først fra tanddelen og skær til sidst delen med tyk væg; En gang imellem skal du bruge skrot sølvtråd til at fylde de afskårne dele; efter at tråden er lavet, skal du bruge en trådmaskine til at skære en kort sektion på ca. 4 mm af langs længden af ​​den afskårne kobberelektrode.

(2) Elektrisk afladningsbearbejdning er åbenlyst forskellig fra almindelige forme. EDM er meget vigtigt i behandlingen af ​​solsikke radiatorprofilforme. Selvom designet er perfekt, vil en lille defekt i EDM medføre, at hele formen bliver skrottet. Elektrisk afladningsbearbejdning er ikke så afhængig af udstyr som trådskæring. Det afhænger i høj grad af operatørens betjeningsevner og færdigheder. Elektrisk afladningsbearbejdning er hovedsageligt opmærksom på følgende fem punkter:

①Elektrisk afladningsbearbejdningsstrøm. 7~10 A strøm kan bruges til indledende EDM-bearbejdning for at forkorte behandlingstiden; 5~7 A strøm kan bruges til færdigbearbejdning. Formålet med at bruge lille strøm er at opnå en god overflade;

② Sørg for planheden af ​​formens endeflade og lodretheden af ​​kobberelektroden. Dårlig fladhed af støbeformens endeflade eller utilstrækkelig vertikalitet af kobberelektroden gør det vanskeligt at sikre, at længden af ​​arbejdsbåndet efter EDM-bearbejdning er i overensstemmelse med den designede arbejdsbåndslængde. Det er let for EDM-processen at svigte eller endda trænge ind i den fortandede arbejdsremme. Derfor skal der før bearbejdning bruges en slibemaskine til at udflade begge ender af formen for at opfylde nøjagtighedskravene, og der skal bruges en måleindikator til at korrigere kobberelektrodens vertikalitet;

③ Sørg for, at afstanden mellem de tomme knive er jævn. Under den første bearbejdning skal du kontrollere, om det tomme værktøj er forskudt for hver 0,2 mm for hver 3. til 4. mm af bearbejdningen. Hvis forskydningen er stor, vil det være vanskeligt at rette op på det med efterfølgende justeringer;

④Fjern resterne genereret under EDM-processen rettidigt. Gnistudledningskorrosion vil producere en stor mængde rester, som skal renses op i tide, ellers vil længden af ​​arbejdsbåndet være anderledes på grund af resternes forskellige højder;

⑤ Formen skal afmagnetiseres før EDM.

5. Sammenligning af ekstruderingsresultater

Profilen vist i figur 1 blev testet ved hjælp af den traditionelle delte form og det nye designskema foreslået i denne artikel. Sammenligningen af ​​resultaterne er vist i tabel 1.

Det kan ses af sammenligningsresultaterne, at formstrukturen har stor indflydelse på formens levetid. Formen designet ved hjælp af den nye ordning har indlysende fordele og forbedrer formens levetid betydeligt.

6. Konklusion

Solsikke-radiatorprofilekstruderingsformen er en form for form, der er meget vanskelig at designe og fremstille, og dens design og fremstilling er relativt kompleks. Derfor skal følgende punkter opnås for at sikre ekstruderingssuccesraten og levetiden for formen:

(1) Formens strukturelle form skal vælges med rimelighed. Formens struktur skal være befordrende for at reducere ekstruderingskraften for at reducere spændingen på formen udkraget dannet af varmeafledningstænderne og derved forbedre formens styrke. Nøglen er rimeligt at bestemme antallet og arrangementet af shunthullerne og arealet af shunthullerne og andre parametre: For det første bør bredden af ​​shuntbroen dannet mellem shunthullerne ikke overstige 16 mm; For det andet bør splithulsarealet bestemmes, så splitforholdet når mere end 30% af ekstruderingsforholdet så meget som muligt, samtidig med at formens styrke sikres.

(2) Vælg arbejdsbåndet med rimelighed og vedtag rimelige foranstaltninger under elektrisk bearbejdning, herunder procesteknologien for kobberelektroder og de elektriske standardparametre for elektrisk bearbejdning. Det første nøglepunkt er, at kobberelektroden skal jordes på overfladen før ledningsskæring, og indføringsmetoden skal bruges under ledningsskæring for at sikre det. Elektroderne er ikke løse eller deforme.

(3) Under den elektriske bearbejdningsproces skal elektroden justeres nøjagtigt for at undgå tandafvigelse. Naturligvis, på grundlag af rimeligt design og fremstilling, kan brugen af ​​højkvalitets varmbearbejdningsstøbestål og vakuumvarmebehandlingsprocessen med tre eller flere temperamenter maksimere formens potentiale og opnå bedre resultater. Fra design, fremstilling til ekstruderingsproduktion, kun hvis hvert led er nøjagtigt, kan vi sikre, at solsikkeradiatorprofilformen er ekstruderet.