Com que els aliatges d'alumini són lleugers, bonics, tenen una bona resistència a la corrosió i tenen una excel·lent conductivitat tèrmica i rendiment de processament, s'utilitzen àmpliament com a components de dissipació de calor en la indústria informàtica, l'electrònica i l'automoció, especialment en la indústria LED emergent actualment. Aquests components de dissipació de calor d'aliatge d'alumini tenen bones funcions de dissipació de calor. En la 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 tradicional de matriu plana, l'estructura de matriu dividida i l'estructura de matriu de perfil semibuit no poden complir bé els requisits de resistència del motlle i emmotllament 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 útil mitjana real del motlle és inferior a 3 tones, cosa que fa que el preu de mercat del radiador sigui relativament alt, cosa que restringeix seriosament la promoció i popularització de les làmpades LED. Per tant, les matrius d'extrusió per a perfils de radiador en forma de gira-sol han atret una gran atenció del personal d'enginyeria i tècnic de la indústria.
Aquest article presenta les diverses tecnologies de la matriu d'extrusió de perfil de radiador de gira-sol obtingudes a través d'anys de recerca minuciosa i producció de proves repetides a través d'exemples en producció real, per a referència per part dels seus companys.
1. Anàlisi de les característiques estructurals de les seccions de perfil d'alumini
La figura 1 mostra la secció transversal d'un perfil d'alumini típic de 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 llengüeta entre les dents és de 15,7. Al mateix temps, hi ha una gran àrea sòlida al centre del perfil, amb una àrea de 3846,5 mm².
A jutjar per les característiques de la forma del perfil, l'espai entre les dents es pot considerar com a perfils semibuits, i el perfil del radiador està compost per múltiples perfils semibuits. Per tant, a l'hora de dissenyar l'estructura del motlle, la clau és tenir en compte 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 penjant", etc. Tanmateix, aquestes estructures no són aplicables a productes compostos per múltiples perfils semibuits. El disseny tradicional només considera els materials, però en el modelat per extrusió, el major impacte en la resistència 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 que el cabal global en aquesta àrea sigui massa ràpid durant el procés d'extrusió, i es generarà una tensió de tracció addicional al cap del tub de suspensió entre dents, cosa que provocarà la fractura del tub de suspensió entre dents. Per tant, en el disseny de l'estructura del motlle, ens hem de centrar en l'ajust del cabal de metall i el cabal per aconseguir l'objectiu de reduir la pressió d'extrusió i millorar l'estat de tensió del tub suspès entre les dents, per tal de millorar la resistència del motlle.
2. Selecció de l'estructura del motlle i la capacitat de la premsa d'extrusió
2.1 Forma de l'estructura del motlle
Per al perfil de radiador de gira-sol que es mostra a la Figura 1, tot i que no té una part buida, ha d'adoptar l'estructura de motlle dividit com es mostra a la Figura 2. A diferència de l'estructura tradicional del motlle shunt, la cambra de l'estació de soldadura metàl·lica es col·loca al motlle superior 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 conjunt de motlles inferiors són universals i es poden reutilitzar. El més important és que els blocs de forats de matriu es poden processar independentment, cosa que pot garantir millor la precisió de la cinta de treball del forat de matriu. El forat interior del motlle inferior està dissenyat com un esglaó. La part superior i el bloc de forats de motlle adopten un ajust de folgança, i el valor de la separació a banda i banda és de 0,06 ~ 0,1 m; la part inferior adopta un ajust d'interferència i la quantitat d'interferència a banda i banda és de 0,02 ~ 0,04 m, cosa que ajuda a garantir la coaxialitat i facilita el muntatge, fent que l'ajust de la incrustació sigui més compacte i, alhora, pot evitar la deformació del motlle causada per l'ajust d'interferència de la instal·lació tèrmica.
2.2 Selecció de la capacitat de l'extrusora
La selecció de la capacitat de l'extrusora és, d'una banda, per determinar el diàmetre interior adequat del barril d'extrusió i la pressió específica màxima de l'extrusora sobre la secció del barril d'extrusió per satisfer la pressió durant la conformació del metall. D'altra banda, cal 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, cosa que perjudica la vida útil 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 diversos requisits del procés. Després del càlcul, el coeficient d'extrusió és de 4.37. L'especificació de 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 desviadors. Per al motlle de derivació del perfil del radiador de gira-sol, com més forats hi hagi, 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. Generalment, quan és més gran que 20 mm, el nombre de soldadures és menor. Tanmateix, a l'hora de seleccionar la corretja de treball del forat de la matriu, la corretja de treball del forat de la matriu a la part inferior del pont de derivació ha de ser més curta. Sota la condició que no hi hagi un mètode de càlcul precís per a la selecció de la corretja de treball, naturalment farà que el forat de la matriu sota el pont i altres parts no aconsegueixin exactament el mateix cabal durant l'extrusió a causa de la diferència en la corretja de treball. Aquesta diferència en el cabal produirà una tensió de tracció addicional a la voladís i provocarà una desviació 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 cabal del metall esdevindran més uniformes. Això és degut a 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 de dissipació de calor de gira-sol grans, el motlle superior també pot disposar 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 predistribuir i ajustar el flux de metall. El nombre i la disposició dels forats desviadors a la placa desviadora frontal es poden dur a terme de manera tradicional.
A més, a l'hora de disposar els forats de derivació, cal 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 colpeixi directament el cap del tub de voladís i així millorar l'estat de tensió del tub de voladís. La part bloquejada del cap del voladís entre les dents pot ser d'1/5 a 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 és 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 de radiador de gira-sol és fer que el cabal de la part sòlida central sigui el més lent possible per garantir que el metall ompli primer l'arrel de la dent. Per aconseguir aquest efecte, d'una banda, és la selecció de la corretja 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 desviador. Les proves i els valors empírics mostren que el millor efecte s'aconsegueix quan l'àrea del forat desviador central S1 i l'àrea del forat desviador únic extern S2 satisfan 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 ha d'estar situada a la matriu superior. Això és per garantir la precisió del processament del bloc de forats de la matriu inferior, especialment la precisió de la cinta 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 completament soldat i la tensió sobre el tub suspès es redueix considerablement. L'estructura de la cambra de soldadura del motlle superior es mostra a la Figura 4.
3.2 Disseny de l'inserció del forat de la matriu
El disseny del bloc del forat de la matriu inclou principalment la mida del forat de la matriu, la corretja de treball, el diàmetre exterior i el gruix del bloc del 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, principalment tenint en compte l'escaladura del processament tèrmic de l'aliatge.
(2) Selecció de la corretja de treball. El principi de la selecció de la corretja de treball és, en primer lloc, garantir 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 a altres parts. Per tant, la corretja de treball a la part inferior de l'arrel de la dent ha de ser la més curta, amb un valor de 0,3~0,6 mm, i la corretja 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, la corretja 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 de la corretja de treball és massa gran, es produiran grans errors en el processament dels elèctrodes de coure i el processament EDM de la corretja de treball. Aquest error pot provocar fàcilment que la desviació de la dent es trenqui durant el procés d'extrusió. La corretja de treball es mostra a la Figura 5.
(3) El diàmetre exterior i el gruix de la inserció. Per als motlles shunt 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, cosa que provocarà dents desiguals, ratllades o fins i tot encallaments. 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 causar desviacions de corrosió elèctrica i també és fàcil causar desviacions de les dents durant l'extrusió. Per descomptat, si el gruix del forat de la matriu és massa petit, no es pot garantir la resistència 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 l'inserció del forat de la matriu ha 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 del forat de la matriu són de 225 mm i 50 mm respectivament. L'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'adapta al forat interior del motlle inferior per garantir que el buit unilateral estigui dins del rang de 0,01~0,02 mm. El bloc del forat de la matriu es mostra a la Figura 6. La mida nominal del forat interior del bloc del forat de la matriu col·locat al motlle inferior és de 225 mm. Basant-se en la mida real mesurada, el bloc del forat de la matriu s'adapta 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 facilitar la instal·lació, el diàmetre exterior del bloc de 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 la fabricació de motlles
El mecanitzat del motlle de perfil de radiador de gira-sol no és gaire diferent del dels motlles de perfil d'alumini ordinaris. 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 la electroerosió 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 corretges de treball i ganivets buits, es produiran dents esbiaixades, cosa que pot fer que el motlle es desfaci 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; utilitzar un indicador de dial per ajustar la verticalitat al principi; quan talleu el filferro, comenceu primer des de la part de la dent i finalment talleu la part amb paret gruixuda; De tant en tant, utilitzeu filferro de plata de rebuig per omplir les parts tallades; després de fer el filferro, utilitzeu una màquina de filferro per tallar una secció curta d'uns 4 mm al llarg de la longitud de l'elèctrode de coure tallat.
(2) El mecanitzat per descàrrega elèctrica és òbviament diferent dels motlles ordinaris. L'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 petit defecte en l'EDM farà que es descarti tot el motlle. El mecanitzat per descàrrega elèctrica no depèn tant de l'equip com el tall per filferro. Depèn en gran mesura de les habilitats operatives i la competència de l'operador. El mecanitzat per descàrrega elèctrica presta atenció principalment als cinc punts següents:
①Corrent de mecanitzat per descàrrega elèctrica. Es pot utilitzar un corrent de 7~10 A per al mecanitzat EDM inicial per escurçar el temps de processament; es pot utilitzar un corrent de 5~7 A per al mecanitzat d'acabat. L'objectiu d'utilitzar un corrent petit és obtenir una bona superfície;
② Assegureu-vos de la planitud de la cara final del motlle i la verticalitat de l'elèctrode de coure. Una mala planitud de la cara final del motlle o una verticalitat insuficient de l'elèctrode de coure dificulta garantir que la longitud de la cinta de treball després del processament EDM sigui coherent amb la longitud de la cinta de treball dissenyada. És fàcil que el procés EDM falli o fins i tot penetri la cinta de treball dentada. Per tant, abans del processament, s'ha d'utilitzar una rectificadora per aplanar els dos extrems del motlle per complir els requisits de precisió i s'ha d'utilitzar un indicador de dial per corregir la verticalitat de l'elèctrode de coure;
③ Assegureu-vos que la separació entre les ganivetes buides sigui uniforme. Durant el mecanitzat inicial, comproveu si l'eina buida està desplaçada cada 0,2 mm cada 3 o 4 mm de processament. Si el desplaçament és gran, serà difícil de corregir amb ajustaments posteriors;
④Elimineu els residus generats durant el procés d'electroerosió de manera oportuna. La corrosió per descàrrega d'espurna produirà una gran quantitat de residus, que s'han de netejar a temps, en cas contrari la longitud de la cinta de treball serà diferent a causa de les diferents altures dels residus;
⑤ Cal desmagnetitzar el motlle abans de l'EDM.
5. Comparació dels 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.
Dels resultats de la comparació es pot veure que l'estructura del motlle té una gran influència en la vida útil del motlle. El motlle dissenyat amb el nou esquema té avantatges evidents i millora considerablement la vida útil del motlle.
6. Conclusió
El motlle d'extrusió de perfil de 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, cal assolir els punts següents:
(1) La forma estructural del motlle s'ha de seleccionar raonablement. L'estructura del motlle ha de ser propícia per reduir la força d'extrusió per reduir la tensió 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, l'àrea del forat dividit s'ha de determinar de manera que la relació de divisió arribi tant com sigui possible a més del 30% de la relació d'extrusió, garantint alhora la resistència del motlle.
(2) Seleccioneu raonablement la cinta de treball i adopteu mesures raonables durant el mecanitzat elèctric, inclosa la tecnologia de processament dels elèctrodes de coure i els paràmetres estàndard elèctrics del mecanitzat elèctric. El primer punt clau és que l'elèctrode de coure s'ha de polir superficialment abans de tallar el filferro i s'ha d'utilitzar el mètode d'inserció durant el tall del filferro per assegurar-ho. Els elèctrodes no estan solts ni deformats.
(3) Durant el procés de mecanitzat elèctric, l'elèctrode ha d'estar alineat amb precisió per evitar la desviació de les dents. Per descomptat, sobre la base d'un disseny i una fabricació raonables, l'ús d'acer per a motlles 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 garantir que el motlle de perfil de radiador de gira-sol s'extrudeixi.
Data de publicació: 01-08-2024
