Como deseñar a matriz de extrusión do radiador de xirasol para o perfil de aluminio?

1. Análise das características estruturais dos perfiles de aluminio

A figura 1 mostra a sección transversal dun perfil de aluminio típico de radiador de xirasol. A área de sección transversal do perfil é de 7773,5 mm², cun total de 40 dentes de disipación de calor. O tamaño máximo da abertura colgante formada entre os dentes é de 4,46 mm. Despois do cálculo, a relación da lingua entre os dentes é de 15,7. Ao mesmo tempo, hai unha gran área sólida no centro do perfil, cunha superficie de 3846,5 mm².

A xulgar polas características da forma do perfil, o espazo entre os dentes pódese considerar como perfís semi-ocos e o perfil do radiador está composto por múltiples perfís semi-ocos. Polo tanto, ao deseñar a estrutura do molde, a clave é considerar como garantir a resistencia do molde. Aínda que para perfís semi-ocos, a industria desenvolveu unha variedade de estruturas de moldes maduras, como "molde separador cuberto", "molde separador cortado", "molde divisor de ponte colgante", etc. Non obstante, estas estruturas non son aplicables aos produtos. composto por múltiples perfís semi-ocos. O deseño tradicional só considera materiais, pero no moldeado por extrusión, o maior impacto na resistencia é a forza de extrusión durante o proceso de extrusión, e o proceso de conformación do metal é o principal factor que xera a forza de extrusión.

Debido á gran área sólida central do perfil do radiador solar, é moi doado facer que o caudal global desta área sexa demasiado rápido durante o proceso de extrusión e xerarase unha tensión de tracción adicional na cabeza da suspensión entre dentes. tubo, resultando na fractura do tubo de suspensión entre dentes. Polo tanto, no deseño da estrutura do molde, debemos centrarnos no axuste do caudal de metal e do caudal para conseguir o propósito de reducir a presión de extrusión e mellorar o estado de tensión do tubo suspendido entre os dentes, para mellorar a resistencia do o molde.

2. Selección da estrutura do molde e da capacidade da prensa de extrusión

2.1 Forma da estrutura do molde

Para o perfil do radiador de xirasol que se mostra na Figura 1, aínda que non ten unha parte oca, debe adoptar a estrutura do molde dividido como se mostra na Figura 2. A diferenza da estrutura tradicional do molde de derivación, a cámara da estación de soldadura metálica colócase na parte superior. molde e utilízase unha estrutura de inserción no molde inferior. O obxectivo é reducir os custos dos moldes e acurtar o ciclo de fabricación dos moldes. Tanto o molde superior como o conxunto inferior son universais e pódense reutilizar. Máis importante aínda, os bloques de buratos poden procesarse de forma independente, o que pode garantir mellor a precisión do cinto de traballo do burato. O burato interior do molde inferior está deseñado como un chanzo. A parte superior e o bloque do burato do molde adoptan un axuste libre, e o valor do espazo en ambos os lados é de 0,06 ~ 0,1 m; a parte inferior adopta un axuste de interferencia e a cantidade de interferencia en ambos os dous lados é de 0,02 ~ 0,04 m, o que axuda a garantir a coaxialidade e facilita a montaxe, facendo que o axuste da incrustación sexa máis compacto e, ao mesmo tempo, pode evitar a deformación do molde causada pola instalación térmica. axuste de interferencia.

2.2 Selección da capacidade da extrusora

A selección da capacidade da extrusora é, por unha banda, determinar o diámetro interior adecuado do barril de extrusión e a presión específica máxima da extrusora na sección do barril de extrusión para satisfacer a presión durante a conformación do metal. Por outra banda, trátase de determinar a relación de extrusión adecuada e seleccionar as especificacións de tamaño de molde axeitadas en función do custo. Para o perfil de aluminio do radiador de xirasol, a relación de extrusión non pode ser demasiado grande. A razón principal é que a forza de extrusión é proporcional á relación de extrusión. Canto maior sexa a relación de extrusión, maior será a forza de extrusión. Isto é moi prexudicial para o molde de perfil de aluminio do radiador de xirasol.

A experiencia mostra que a relación de extrusión dos perfís de aluminio para radiadores de xirasol é inferior a 25. Para o perfil que se mostra na figura 1, seleccionouse unha extrusora de 20,0 MN cun diámetro interior de barril de extrusión de 208 mm. Despois do cálculo, a presión específica máxima da extrusora é 589MPa, que é un valor máis apropiado. Se a presión específica é demasiado alta, a presión sobre o molde será grande, o que é prexudicial para a vida útil do molde; se a presión específica é demasiado baixa, non pode cumprir os requisitos de conformación por extrusión. A experiencia mostra que unha presión específica no rango de 550 ~ 750 MPa pode satisfacer mellor os requisitos do proceso. Despois do cálculo, o coeficiente de extrusión é 4,37. A especificación do tamaño do molde é seleccionada como 350 mm x 200 mm (diámetro exterior x graos).

3. Determinación dos parámetros estruturais do molde

3.1 Parámetros estruturais do molde superior

(1) Número e disposición dos orificios de derivación. Para o molde de derivación do perfil do radiador de xirasol, canto maior sexa o número de orificios de derivación, mellor. Para perfís con formas circulares similares, adoitan seleccionarse de 3 a 4 orificios de derivación tradicionais. O resultado é que o ancho da ponte de derivación é maior. Xeralmente, cando é maior que 20 mm, o número de soldaduras é menor. Non obstante, ao seleccionar a correa de traballo do burato de matriz, a cinta de traballo do burato de matriz na parte inferior da ponte de derivación debe ser máis curta. A condición de que non exista un método de cálculo preciso para a selección da correa de traballo, naturalmente fará que o buraco da matriz debaixo da ponte e outras pezas non alcancen exactamente o mesmo caudal durante a extrusión debido á diferenza na cinta de traballo. Esta diferenza no caudal producirá un esforzo de tracción adicional no voladizo e provocará a desviación dos dentes de disipación de calor. Polo tanto, para a matriz de extrusión do radiador de xirasol cun número denso de dentes, é moi crítico garantir que o caudal de cada dente sexa consistente. A medida que aumenta o número de orificios de derivación, o número de pontes de derivación aumentará en consecuencia, e o caudal e a distribución do fluxo do metal serán máis uniformes. Isto débese a que a medida que aumenta o número de pontes de derivación, o ancho das pontes de derivación pódese reducir en consecuencia.

Os datos prácticos mostran que o número de orificios de derivación é xeralmente 6 ou 8, ou incluso máis. Por suposto, para algúns perfís de disipación de calor de xirasol grandes, o molde superior tamén pode organizar os orificios de derivación segundo o principio do ancho da ponte de derivación ≤ 14 mm. A diferenza é que hai que engadir unha placa divisoria frontal para distribuír previamente e axustar o fluxo de metal. O número e disposición dos orificios de derivación na placa de desvío frontal pódese realizar de forma tradicional.

Ademais, ao organizar os orificios de derivación, debe terse en conta o uso do molde superior para blindar adecuadamente a cabeza do cantilever do dente de disipación de calor para evitar que o metal golpee directamente a cabeza do tubo cantilever e mellorar así o estado de tensión. do tubo cantilever. A parte bloqueada da cabeza cantilever entre os dentes pode ser de 1/5 ~ 1/4 da lonxitude do tubo cantilever. A disposición dos orificios de derivación móstrase na Figura 3

(2) A relación de área do orificio de derivación. Debido a que o grosor da parede da raíz do dente quente é pequeno e a altura está lonxe do centro e a área física é moi diferente do centro, é a parte máis difícil de formar metal. Polo tanto, un punto clave no deseño do molde do perfil do radiador de xirasol é facer que o fluxo da parte sólida central sexa o máis lento posible para garantir que o metal enche primeiro a raíz do dente. Para conseguir tal efecto, por unha banda, é a selección do cinto de traballo e, o máis importante, a determinación da área do orificio de desviación, principalmente a área da parte central correspondente ao orificio de desvío. As probas e os valores empíricos mostran que o mellor efecto conséguese cando a área do orificio de derivación central S1 e a área do orificio de desviación único externo S2 satisfacen a seguinte relación: S1= (0,52 ~ 0,72) S2

Ademais, a canle de fluxo de metal efectivo do orificio divisor central debe ser 20 ~ 25 mm máis longa que a canle de fluxo de metal efectivo do orificio de separación exterior. Esta lonxitude tamén ten en conta a marxe e a posibilidade de reparación do molde.

(3) Profundidade da cámara de soldadura. A matriz de extrusión do perfil do radiador Sunflower é diferente da matriz de derivación tradicional. Toda a súa cámara de soldadura debe estar situada na matriz superior. Isto é para garantir a precisión do procesamento do bloque de buratos da matriz inferior, especialmente a precisión do cinto de traballo. En comparación co molde de derivación tradicional, hai que aumentar a profundidade da cámara de soldadura do molde de derivación do perfil do radiador de Xirasol. Canto maior sexa a capacidade da máquina de extrusión, maior será o aumento da profundidade da cámara de soldadura, que é de 15 ~ 25 mm. Por exemplo, se se usa unha máquina de extrusión de 20 MN, a profundidade da cámara de soldadura da matriz de derivación tradicional é de 20 ~ 22 mm, mentres que a profundidade da cámara de soldadura da matriz de derivación do perfil do radiador de xirasol debe ser de 35 ~ 40 mm. . A vantaxe disto é que o metal está totalmente soldado e a tensión sobre o tubo suspendido redúcese moito. A estrutura da cámara de soldadura do molde superior móstrase na Figura 4.

3.2 Deseño da inserción do burato de matriz

O deseño do bloque de buracos inclúe principalmente o tamaño do burato, o cinto de traballo, o diámetro exterior e o grosor do bloque de espellos, etc.

(1) Determinación do tamaño do burato da matriz. O tamaño do burato da matriz pódese determinar de forma tradicional, tendo en conta principalmente a escala do procesamento térmico da aliaxe.

(2) Selección do cinto de traballo. O principio da selección do cinto de traballo é garantir primeiro que o abastecemento de todo o metal na parte inferior da raíz do dente sexa suficiente, para que o caudal na parte inferior da raíz do dente sexa máis rápido que outras partes. Polo tanto, o cinto de traballo na parte inferior da raíz do dente debe ser o máis curto, cun valor de 0,3 ~ 0,6 mm, e o cinto de traballo nas partes adxacentes debe aumentar en 0,3 mm. O principio é aumentar 0,4~0,5 cada 10~15 mm cara ao centro; en segundo lugar, o cinto de traballo na parte sólida máis grande do centro non debe exceder os 7 mm. En caso contrario, se a diferenza de lonxitude do cinto de traballo é demasiado grande, produciranse grandes erros no procesamento de electrodos de cobre e no procesamento EDM do cinto de traballo. Este erro pode facilmente facer que a desviación do dente se rompa durante o proceso de extrusión. O cinto de traballo móstrase na figura 5.

 

(3) O diámetro exterior e o grosor da inserción. Para os moldes de derivación tradicionais, o grosor da inserción do burato da matriz é o grosor do molde inferior. Non obstante, para o molde do radiador de xirasol, se o grosor efectivo do burato da matriz é demasiado grande, o perfil chocará facilmente co molde durante a extrusión e a descarga, o que provocará dentes irregulares, arañazos ou ata atascos de dentes. Estes farán que os dentes se rompan.

Ademais, se o grosor do orificio da matriz é demasiado longo, por unha banda, o tempo de procesamento é longo durante o proceso de electroerosión e, por outra banda, é fácil provocar unha desviación da corrosión eléctrica e tamén é fácil de causar desviación do dente durante a extrusión. Por suposto, se o grosor do burato da matriz é demasiado pequeno, non se pode garantir a resistencia dos dentes. Polo tanto, tendo en conta estes dous factores, a experiencia mostra que o grao de inserción do burato do molde inferior é xeralmente de 40 a 50; e o diámetro exterior da inserción do burato da matriz debe ser de 25 a 30 mm desde o bordo máis grande do burato ata o círculo exterior da inserción.

Para o perfil mostrado na Figura 1, o diámetro exterior e o grosor do bloque de buratos son 225 mm e 50 mm respectivamente. A inserción do burato da matriz móstrase na figura 6. D na figura é o tamaño real e o tamaño nominal é de 225 mm. A desviación límite das súas dimensións exteriores coincide segundo o burato interior do molde inferior para garantir que o espazo unilateral estea dentro do intervalo de 0,01 ~ 0,02 mm. O bloque de buracos de matriz móstrase na figura 6. O tamaño nominal do burato interior do bloque de buratos de matriz colocado no molde inferior é de 225 mm. En función do tamaño real medido, o bloque do burato de matriz corresponde segundo o principio de 0,01 ~ 0,02 mm por lado. O diámetro exterior do bloque de orificios de matriz pódese obter como D, pero para a comodidade da instalación, o diámetro exterior do bloque de espellos de orificios de matriz pódese reducir adecuadamente dentro do intervalo de 0,1 m no extremo de alimentación, como se mostra na figura. .

4. Tecnoloxías clave de fabricación de moldes

O mecanizado do molde de perfil do radiador Sunflower non é moi diferente ao dos moldes de perfil de aluminio ordinarios. A diferenza obvia reflíctese principalmente no procesamento eléctrico.

(1) En canto ao corte de fío, é necesario evitar a deformación do electrodo de cobre. Debido a que o electrodo de cobre usado para a electroerosión é pesado, os dentes son demasiado pequenos, o electrodo en si é brando, ten pouca rixidez e a alta temperatura local xerada polo corte do fío fai que o eléctrodo se deforme facilmente durante o proceso de corte do fío. Cando se usan electrodos de cobre deformados para procesar cintas de traballo e coitelos baleiros, produciranse dentes sesgados, o que pode provocar que o molde sexa facilmente desguazado durante o procesamento. Polo tanto, é necesario evitar a deformación dos electrodos de cobre durante o proceso de fabricación en liña. As principais medidas preventivas son: antes de cortar o fío, nivelar o bloque de cobre cunha cama; use un indicador de esfera para axustar a verticalidade ao principio; ao cortar o fío, comeza primeiro pola parte do dente e, finalmente, corta a parte cunha parede grosa; De vez en cando, use fío de prata para encher as pezas cortadas; despois de facer o fío, use unha máquina de fío para cortar unha sección curta duns 4 mm ao longo do electrodo de cobre cortado.

(2) O mecanizado de descarga eléctrica é obviamente diferente dos moldes ordinarios. EDM é moi importante no procesamento de moldes de perfil de radiador de xirasol. Aínda que o deseño sexa perfecto, un lixeiro defecto na electroerosión fará que todo o molde sexa desguazado. O mecanizado de descarga eléctrica non depende tanto do equipo como o corte de fío. Depende en gran medida das habilidades e habilidades operativas do operador. O mecanizado de descarga eléctrica presta atención principalmente aos seguintes cinco puntos:

①Corrente de mecanizado de descarga eléctrica. Pódese usar unha corrente de 7 ~ 10 A para o mecanizado de electroerosión inicial para acurtar o tempo de procesamento; Pódese utilizar unha corrente de 5 ~ 7 A para o mecanizado de acabado. O obxectivo do uso de corrente pequena é obter unha boa superficie;

② Asegúrese da planitude da cara do extremo do molde e da verticalidade do electrodo de cobre. A mala planitude da cara do extremo do molde ou a verticalidade insuficiente do electrodo de cobre dificulta garantir que a lonxitude da cinta de traballo despois do procesamento por electroerosión sexa consistente coa lonxitude da cinta de traballo deseñada. É fácil que o proceso de electroerosión falle ou mesmo penetre na correa de traballo dentada. Polo tanto, antes de procesar, débese usar unha moedora para aplanar os dous extremos do molde para cumprir os requisitos de precisión, e debe usarse un indicador de cadrado para corrixir a verticalidade do electrodo de cobre;

③ Asegúrese de que o espazo entre as coitelas baleiras sexa uniforme. Durante o mecanizado inicial, verifique se a ferramenta baleira está compensada cada 0,2 mm cada 3 a 4 mm de procesado. Se a compensación é grande, será difícil corrixila con axustes posteriores;

④Elimine o residuo xerado durante o proceso de EDM de forma oportuna. A corrosión da descarga de faíscas producirá unha gran cantidade de residuos, que deben limparse a tempo, se non, a lonxitude do cinto de traballo será diferente debido ás diferentes alturas do residuo;

⑤O molde debe desmagnetizarse antes de EDM.

5. Comparación dos resultados da extrusión

O perfil mostrado na Figura 1 foi probado usando o molde dividido tradicional e o novo esquema de deseño proposto neste artigo. A comparación dos resultados móstrase na táboa 1.

A partir dos resultados da comparación pódese ver que a estrutura do molde ten unha gran influencia na vida útil do molde. O molde deseñado co novo esquema ten vantaxes obvias e mellora moito a vida útil do molde.

6. Conclusión

O molde de extrusión do perfil do radiador de xirasol é un tipo de molde moi difícil de deseñar e fabricar, e o seu deseño e fabricación son relativamente complexos. Polo tanto, para garantir a taxa de éxito da extrusión e a vida útil do molde, débense acadar os seguintes puntos:

(1) A forma estrutural do molde debe seleccionarse razoablemente. A estrutura do molde debe ser propicia para reducir a forza de extrusión para reducir o estrés no voladizo do molde formado polos dentes de disipación de calor, mellorando así a resistencia do molde. A clave é determinar razoablemente o número e a disposición dos orificios de derivación e a área dos orificios de derivación e outros parámetros: en primeiro lugar, o ancho da ponte de derivación formada entre os orificios de derivación non debe superar os 16 mm; En segundo lugar, a área do burato dividido debe determinarse para que a proporción de división alcance máis do 30% da relación de extrusión na medida do posible, garantindo a resistencia do molde.

(2) Seleccione razoablemente o cinto de traballo e adopte medidas razoables durante o mecanizado eléctrico, incluída a tecnoloxía de procesamento de electrodos de cobre e os parámetros estándar eléctricos do mecanizado eléctrico. O primeiro punto clave é que o electrodo de cobre debe ser chan de superficie antes de cortar o fío, e o método de inserción debe utilizarse durante o corte de fío para garantilo. Os electrodos non están soltos nin deformados.

(3) Durante o proceso de mecanizado eléctrico, o electrodo debe estar aliñado con precisión para evitar a desviación dos dentes. Por suposto, en base a un deseño e fabricación razoables, o uso de aceiro de moldes de traballo en quente de alta calidade e o proceso de tratamento térmico ao baleiro de tres ou máis temperamentos poden maximizar o potencial do molde e conseguir mellores resultados. Desde o deseño, a fabricación ata a produción por extrusión, só se cada ligazón é precisa podemos asegurarnos de que o molde do perfil do radiador de xirasol sexa extruido.