Com que els aliatges d'alumini són lleugers, bonics, tenen una bona resistència a la corrosió i tenen una conductivitat tèrmica i un rendiment de processament excel·lents, s'utilitzen àmpliament com a components de dissipació de calor a la indústria informàtica, electrònica i automoció, especialment a la indústria LED emergent. Aquests components de dissipació de calor d'aliatge d'alumini tenen bones funcions de dissipació de calor. En producció, la clau per a una producció eficient d'extrusió d'aquests perfils de radiador és el motlle. Com que aquests perfils generalment tenen les característiques de dents de dissipació de calor grans i denses i tubs de suspensió llargs, l'estructura de matriu plana tradicional, l'estructura de matriu dividida i l'estructura de matriu de perfil semi-buit no poden complir bé els requisits de resistència del motlle i modelat per extrusió.
Actualment, les empreses confien més en la qualitat de l'acer del motlle. Per tal de millorar la resistència del motlle, no dubten a utilitzar acer importat car. El cost del motlle és molt elevat i la vida mitjana real del motlle és inferior a 3 t, la qual cosa fa que el preu de mercat del radiador sigui relativament alt, restringint seriosament la promoció i la popularització de les làmpades LED. Per tant, les matrius d'extrusió per a perfils de radiadors en forma de gira-sol han cridat una gran atenció per part del personal tècnic i d'enginyeria de la indústria.
Aquest article presenta les diferents tecnologies de la matriu d'extrusió del perfil del radiador de gira-sol obtingudes a través d'anys d'investigació minuciosa i producció d'assaigs repetits mitjançant exemples en producció real, per a la referència dels companys.
1. Anàlisi de les característiques estructurals de perfils d'alumini
La figura 1 mostra la secció transversal d'un perfil d'alumini típic d'un radiador de gira-sol. L'àrea de la secció transversal del perfil és de 7773,5 mm², amb un total de 40 dents de dissipació de calor. La mida màxima de l'obertura penjant formada entre les dents és de 4,46 mm. Després del càlcul, la relació de la llengua entre les dents és de 15,7. Al mateix temps, hi ha una gran zona sòlida al centre del perfil, amb una superfície de 3846,5 mm².
A jutjar per les característiques de forma del perfil, l'espai entre les dents es pot considerar com a perfils semibuits i el perfil del radiador es compon de múltiples perfils semibuits. Per tant, quan es dissenya l'estructura del motlle, la clau és considerar com garantir la resistència del motlle. Tot i que per als perfils semibuits, la indústria ha desenvolupat una varietat d'estructures de motlle madures, com ara "motlle divisor cobert", "motlle divisor tallat", "motlle divisor de pont suspenent", etc. Tanmateix, aquestes estructures no són aplicables als productes. compost per múltiples perfils semibuits. El disseny tradicional només té en compte els materials, però en l'emmotllament per extrusió, el major impacte sobre la força és la força d'extrusió durant el procés d'extrusió, i el procés de conformació del metall és el principal factor que genera la força d'extrusió.
A causa de la gran àrea sòlida central del perfil del radiador solar, és molt fàcil fer que el cabal global d'aquesta àrea sigui massa ràpid durant el procés d'extrusió i es generarà l'esforç de tracció addicional al capçal de la suspensió entre dents. tub, resultant en la fractura del tub de suspensió entre dents. Per tant, en el disseny de l'estructura del motlle, hauríem de centrar-nos en l'ajust del cabal metàl·lic i del cabal per aconseguir el propòsit de reduir la pressió d'extrusió i millorar l'estat d'estrès de la canonada suspesa entre les dents, per tal de millorar la resistència de el motlle.
2. Selecció de l'estructura del motlle i capacitat de premsa d'extrusió
2.1 Forma de l'estructura del motlle
Per al perfil del radiador de gira-sol que es mostra a la figura 1, tot i que no té una part buida, ha d'adoptar l'estructura del motlle dividit tal com es mostra a la figura 2. A diferència de l'estructura tradicional del motlle de derivació, la cambra de l'estació de soldadura metàl·lica es col·loca a la part superior. motlle, i s'utilitza una estructura d'inserció al motlle inferior. L'objectiu és reduir els costos del motlle i escurçar el cicle de fabricació del motlle. Tant el motlle superior com el inferior són universals i es poden reutilitzar. Més important encara, els blocs de forats de matriu es poden processar de manera independent, cosa que pot garantir millor la precisió del cinturó de treball del forat de matriu. El forat interior del motlle inferior està dissenyat com un pas. La part superior i el bloc de forats del motlle adopten un ajust lliure i el valor de la bretxa a ambdós costats és de 0,06 ~ 0,1 m; la part inferior adopta un ajust d'interferència i la quantitat d'interferència a ambdós costats és de 0,02 ~ 0,04 m, cosa que ajuda a garantir la coaxialitat i facilita el muntatge, fent que l'ajustament de la incrustació sigui més compacte i, al mateix temps, pot evitar la deformació del motlle causada per la instal·lació tèrmica ajust d'interferència.
2.2 Selecció de la capacitat de l'extrusora
La selecció de la capacitat de l'extrusora consisteix, d'una banda, a determinar el diàmetre interior adequat del barril d'extrusió i la pressió específica màxima de l'extrusora a la secció del barril d'extrusió per satisfer la pressió durant la formació del metall. D'altra banda, es tracta de determinar la relació d'extrusió adequada i seleccionar les especificacions de mida del motlle adequades en funció del cost. Per al perfil d'alumini del radiador de gira-sol, la relació d'extrusió no pot ser massa gran. La raó principal és que la força d'extrusió és proporcional a la relació d'extrusió. Com més gran sigui la relació d'extrusió, més gran serà la força d'extrusió. Això és extremadament perjudicial per al motlle de perfil d'alumini del radiador de gira-sol.
L'experiència demostra que la relació d'extrusió dels perfils d'alumini per a radiadors de gira-sol és inferior a 25. Per al perfil que es mostra a la figura 1, es va seleccionar una extrusora de 20,0 MN amb un diàmetre interior del barril d'extrusió de 208 mm. Després del càlcul, la pressió específica màxima de l'extrusora és de 589 MPa, que és un valor més adequat. Si la pressió específica és massa alta, la pressió sobre el motlle serà gran, la qual cosa és perjudicial per a la vida del motlle; si la pressió específica és massa baixa, no pot complir els requisits de conformació per extrusió. L'experiència demostra que una pressió específica en el rang de 550 ~ 750 MPa pot satisfer millor els diferents requisits del procés. Després del càlcul, el coeficient d'extrusió és de 4,37. L'especificació de la mida del motlle es selecciona com a 350 mm x 200 mm (diàmetre exterior x graus).
3. Determinació dels paràmetres estructurals del motlle
3.1 Paràmetres estructurals del motlle superior
(1) Nombre i disposició dels forats de desviació. Per al motlle de derivació del perfil del radiador de gira-sol, com més forats de derivació, millor. Per a perfils amb formes circulars similars, generalment es seleccionen de 3 a 4 forats de derivació tradicionals. El resultat és que l'amplada del pont de derivació és més gran. En general, quan és superior a 20 mm, el nombre de soldadures és menor. Tanmateix, en seleccionar el cinturó de treball del forat de la matriu, el cinturó de treball del forat de la matriu a la part inferior del pont de derivació ha de ser més curt. Amb la condició que no hi hagi un mètode de càlcul precís per a la selecció del cinturó de treball, naturalment farà que el forat de la matriu sota el pont i altres peces no assoleixin exactament el mateix cabal durant l'extrusió a causa de la diferència en el cinturó de treball, Aquesta diferència de cabal produirà una tensió de tracció addicional al voladís i provocarà una deflexió de les dents de dissipació de calor. Per tant, per a la matriu d'extrusió del radiador de gira-sol amb un nombre dens de dents, és molt important assegurar-se que el cabal de cada dent sigui consistent. A mesura que augmenta el nombre de forats de derivació, el nombre de ponts de derivació augmentarà en conseqüència i el cabal i la distribució del flux del metall es tornaran més uniformes. Això es deu al fet que a mesura que augmenta el nombre de ponts de derivació, l'amplada dels ponts de derivació es pot reduir en conseqüència.
Les dades pràctiques mostren que el nombre de forats de derivació és generalment de 6 o 8, o fins i tot més. Per descomptat, per a alguns perfils grans de dissipació de calor de gira-sol, el motlle superior també pot organitzar els forats de derivació segons el principi de l'amplada del pont de derivació ≤ 14 mm. La diferència és que s'ha d'afegir una placa divisora frontal per distribuir prèviament i ajustar el flux metàl·lic. El nombre i la disposició dels forats del desviador a la placa del desviador frontal es poden dur a terme de manera tradicional.
A més, quan s'organitzen els forats de derivació, s'ha de tenir en compte l'ús del motlle superior per protegir adequadament el cap del voladís de la dent de dissipació de calor per evitar que el metall colpeja directament el cap del tub del voladís i així millorar l'estat d'estrès. del tub en voladís. La part bloquejada del capçal en voladís entre les dents pot ser d'1/5 ~ 1/4 de la longitud del tub de voladís. La disposició dels forats de derivació es mostra a la figura 3
(2) La relació d'àrea del forat de derivació. Com que el gruix de la paret de l'arrel de la dent calenta és petit i l'alçada està lluny del centre i l'àrea física és molt diferent del centre, és la part més difícil de formar metall. Per tant, un punt clau en el disseny del motlle de perfil del radiador de gira-sol és fer que el cabal de la part sòlida central sigui tan lent com sigui possible per garantir que el metall ompli primer l'arrel de la dent. Per aconseguir aquest efecte, d'una banda, és la selecció del cinturó de treball i, el que és més important, la determinació de l'àrea del forat desviador, principalment l'àrea de la part central corresponent al forat del desviador. Les proves i els valors empírics mostren que el millor efecte s'aconsegueix quan l'àrea del forat del desviador central S1 i l'àrea del forat del desviador únic extern S2 compleixen la següent relació: S1= (0,52 ~ 0,72) S2
A més, el canal de flux metàl·lic efectiu del forat divisor central hauria de ser 20 ~ 25 mm més llarg que el canal de flux metàl·lic efectiu del forat divisor exterior. Aquesta longitud també té en compte el marge i la possibilitat de reparació del motlle.
(3) Profunditat de la cambra de soldadura. La matriu d'extrusió del perfil del radiador de gira-sol és diferent de la matriu de derivació tradicional. Tota la seva cambra de soldadura s'ha d'ubicar a la matriu superior. Això és per garantir la precisió del processament del bloc de forats de la matriu inferior, especialment la precisió del cinturó de treball. En comparació amb el motlle de derivació tradicional, cal augmentar la profunditat de la cambra de soldadura del motlle de derivació del perfil del radiador de gira-sol. Com més gran sigui la capacitat de la màquina d'extrusió, més gran serà l'augment de la profunditat de la cambra de soldadura, que és de 15 ~ 25 mm. Per exemple, si s'utilitza una màquina d'extrusió de 20 MN, la profunditat de la cambra de soldadura de la matriu de derivació tradicional és de 20 ~ 22 mm, mentre que la profunditat de la cambra de soldadura de la matriu de derivació del perfil del radiador de gira-sol hauria de ser de 35 ~ 40 mm. . L'avantatge d'això és que el metall està totalment soldat i la tensió a la canonada suspesa es redueix molt. L'estructura de la cambra de soldadura del motlle superior es mostra a la figura 4.
3.2 Disseny d'inserció de forats de matriu
El disseny del bloc de forats de matriu inclou principalment la mida del forat de la matriu, el cinturó de treball, el diàmetre exterior i el gruix del bloc de mirall, etc.
(1) Determinació de la mida del forat de la matriu. La mida del forat de la matriu es pot determinar de manera tradicional, tenint en compte principalment l'escalat del processament tèrmic d'aliatge.
(2) Selecció del cinturó de treball. El principi de selecció del cinturó de treball és assegurar-se primer que el subministrament de tot el metall a la part inferior de l'arrel de la dent sigui suficient, de manera que el cabal a la part inferior de l'arrel de la dent sigui més ràpid que altres parts. Per tant, el cinturó de treball a la part inferior de l'arrel de la dent hauria de ser el més curt, amb un valor de 0,3 ~ 0,6 mm, i el cinturó de treball a les parts adjacents s'ha d'augmentar en 0,3 mm. El principi és augmentar en 0,4 ~ 0,5 cada 10 ~ 15 mm cap al centre; en segon lloc, el cinturó de treball a la part sòlida més gran del centre no ha de superar els 7 mm. En cas contrari, si la diferència de longitud del cinturó de treball és massa gran, es produiran grans errors en el processament d'elèctrodes de coure i en el processament d'EDM del cinturó de treball. Aquest error pot fer que la deflexió de la dent es trenqui fàcilment durant el procés d'extrusió. El cinturó de treball es mostra a la figura 5.
(3) El diàmetre exterior i el gruix de la inserció. Per als motlles de derivació tradicionals, el gruix de la inserció del forat de la matriu és el gruix del motlle inferior. Tanmateix, per al motlle del radiador de gira-sol, si el gruix efectiu del forat de la matriu és massa gran, el perfil xocarà fàcilment amb el motlle durant l'extrusió i la descàrrega, donant lloc a dents irregulars, rascades o fins i tot encallament de dents. Això farà que les dents es trenquin.
A més, si el gruix del forat de la matriu és massa llarg, d'una banda, el temps de processament és llarg durant el procés EDM i, d'altra banda, és fàcil provocar una desviació de la corrosió elèctrica i també és fàcil de provocar una desviació de la dent durant l'extrusió. Per descomptat, si el gruix del forat de la matriu és massa petit, no es pot garantir la força de les dents. Per tant, tenint en compte aquests dos factors, l'experiència demostra que el grau d'inserció del forat de la matriu del motlle inferior és generalment de 40 a 50; i el diàmetre exterior de la inserció del forat de la matriu hauria de ser de 25 a 30 mm des de la vora més gran del forat de la matriu fins al cercle exterior de la inserció.
Per al perfil que es mostra a la figura 1, el diàmetre exterior i el gruix del bloc de forats de matriu són de 225 mm i 50 mm respectivament. La inserció del forat de la matriu es mostra a la figura 6. D a la figura és la mida real i la mida nominal és de 225 mm. La desviació límit de les seves dimensions exteriors s'ajusta segons el forat interior del motlle inferior per garantir que el buit unilateral estigui dins del rang de 0,01 ~ 0,02 mm. El bloc de forats de matriu es mostra a la figura 6. La mida nominal del forat interior del bloc de forats de matriu col·locat al motlle inferior és de 225 mm. En funció de la mida real mesurada, el bloc de forats de la matriu s'ajusta segons el principi de 0,01 ~ 0,02 mm per costat. El diàmetre exterior del bloc del forat de la matriu es pot obtenir com a D, però per a la comoditat de la instal·lació, el diàmetre exterior del bloc del mirall del forat de la matriu es pot reduir adequadament dins del rang de 0,1 m a l'extrem d'alimentació, tal com es mostra a la figura .
4. Tecnologies clau de fabricació de motlles
El mecanitzat del motlle de perfil del radiador gira-sol no és gaire diferent del dels motlles de perfil d'alumini normals. La diferència òbvia es reflecteix principalment en el processament elèctric.
(1) Pel que fa al tall de filferro, cal evitar la deformació de l'elèctrode de coure. Com que l'elèctrode de coure utilitzat per a EDM és pesat, les dents són massa petites, l'elèctrode en si és tou, té poca rigidesa i l'alta temperatura local generada pel tall de filferro fa que l'elèctrode es deformi fàcilment durant el procés de tall de filferro. Quan s'utilitzen elèctrodes de coure deformats per processar cinturons de treball i ganivets buits, es produiran dents esbiaixades, cosa que pot provocar que el motlle es desballi fàcilment durant el processament. Per tant, cal evitar la deformació dels elèctrodes de coure durant el procés de fabricació en línia. Les principals mesures preventives són: abans de tallar el filferro, anivellar el bloc de coure amb un llit; utilitzeu un indicador de dial per ajustar la verticalitat al principi; en tallar el filferro, començar primer des de la part de la dent i, finalment, tallar la part amb paret gruixuda; De tant en tant, utilitzeu filferro de plata per omplir les peces tallades; Un cop fet el cable, utilitzeu una màquina de filferro per tallar una secció curta d'uns 4 mm al llarg de l'elèctrode de coure tallat.
(2) El mecanitzat de descàrrega elèctrica és òbviament diferent dels motlles normals. EDM és molt important en el processament de motlles de perfil de radiador de gira-sol. Fins i tot si el disseny és perfecte, un lleu defecte en l'EDM farà que tot el motlle es desballi. El mecanitzat de descàrrega elèctrica no depèn tant de l'equip com el tall de filferro. Depèn en gran mesura de les habilitats operatives i la competència de l'operador. El mecanitzat de descàrrega elèctrica presta atenció principalment als cinc punts següents:
①Corrent de mecanitzat de descàrrega elèctrica. Es pot utilitzar un corrent de 7 ~ 10 A per al mecanitzat inicial per electroerosió per escurçar el temps de processament; Es pot utilitzar un corrent de 5 ~ 7 A per acabar el mecanitzat. La finalitat d'utilitzar un corrent petit és obtenir una bona superfície;
② Assegureu-vos la planitud de la cara de l'extrem del motlle i la verticalitat de l'elèctrode de coure. La mala planitud de la cara de l'extrem del motlle o la verticalitat insuficient de l'elèctrode de coure fa que sigui difícil assegurar-se que la longitud del cinturó de treball després del processament per electroerosió sigui coherent amb la longitud del cinturó de treball dissenyat. És fàcil que el procés d'electroerosió falli o fins i tot penetri al cinturó de treball dentat. Per tant, abans del processament, s'ha d'utilitzar una esmoladora per aplanar els dos extrems del motlle per complir els requisits de precisió i s'ha d'utilitzar un indicador de marca per corregir la verticalitat de l'elèctrode de coure;
③ Assegureu-vos que l'espai entre els ganivets buits sigui uniforme. Durant el mecanitzat inicial, comproveu si l'eina buida es compensa cada 0,2 mm cada 3 o 4 mm de processament. Si el desplaçament és gran, serà difícil corregir-lo amb ajustos posteriors;
④Elimineu el residu generat durant el procés d'electroerosió de manera oportuna. La corrosió de la descàrrega d'espurna produirà una gran quantitat de residus, que s'han de netejar a temps, en cas contrari, la longitud del cinturó de treball serà diferent a causa de les diferents altures del residu;
⑤El motlle s'ha de desmagnetitzar abans de l'EDM.
5. Comparació de resultats d'extrusió
El perfil que es mostra a la figura 1 es va provar utilitzant el motlle dividit tradicional i el nou esquema de disseny proposat en aquest article. La comparació dels resultats es mostra a la taula 1.
A partir dels resultats de la comparació es pot veure que l'estructura del motlle té una gran influència en la vida del motlle. El motlle dissenyat amb el nou esquema té avantatges evidents i millora molt la vida del motlle.
6. Conclusió
El motlle d'extrusió del perfil del radiador de gira-sol és un tipus de motlle molt difícil de dissenyar i fabricar, i el seu disseny i fabricació són relativament complexos. Per tant, per garantir la taxa d'èxit de l'extrusió i la vida útil del motlle, s'han d'aconseguir els punts següents:
(1) La forma estructural del motlle s'ha de seleccionar raonablement. L'estructura del motlle ha de ser propici per reduir la força d'extrusió per reduir l'estrès sobre el voladís del motlle format per les dents de dissipació de calor, millorant així la resistència del motlle. La clau és determinar raonablement el nombre i la disposició dels forats de derivació i l'àrea dels forats de derivació i altres paràmetres: primer, l'amplada del pont de derivació format entre els forats de derivació no ha de superar els 16 mm; En segon lloc, s'ha de determinar l'àrea del forat dividit de manera que la proporció de divisió arribi a més del 30% de la relació d'extrusió tant com sigui possible mentre es garanteix la resistència del motlle.
(2) Seleccioneu raonablement el cinturó de treball i adopteu mesures raonables durant el mecanitzat elèctric, inclosa la tecnologia de processament d'elèctrodes de coure i els paràmetres estàndard elèctrics del mecanitzat elèctric. El primer punt clau és que l'elèctrode de coure s'ha de posar a terra abans del tall de filferro, i el mètode d'inserció s'ha d'utilitzar durant el tall de filferro per assegurar-ho. Els elèctrodes no estan solts ni deformats.
(3) Durant el procés de mecanitzat elèctric, l'elèctrode s'ha d'alinear amb precisió per evitar la desviació de les dents. Per descomptat, sobre la base d'un disseny i fabricació raonables, l'ús d'acer de motlle de treball en calent d'alta qualitat i el procés de tractament tèrmic al buit de tres o més tremps poden maximitzar el potencial del motlle i aconseguir millors resultats. Des del disseny, la fabricació fins a la producció d'extrusió, només si cada enllaç és precís, podem assegurar-nos que el motlle de perfil del radiador de gira-sol s'extrueix.
Hora de publicació: 01-agost-2024
