Hoe om die sonneblomverkoeler-ekstrusiematrys vir aluminiumprofiel te ontwerp?

1. Analise van strukturele eienskappe van aluminiumprofiele

Figuur 1 toon die deursnit van 'n tipiese sonneblomverkoeler-aluminiumprofiel. Die deursnitarea van die profiel is 7773.5 mm², met 'n totaal van 40 hitte-afvoertande. Die maksimum hangende openinggrootte wat tussen die tande gevorm word, is 4.46 mm. Na berekening is die tongverhouding tussen die tande 15.7. Terselfdertyd is daar 'n groot soliede area in die middel van die profiel, met 'n area van 3846.5 mm².

Te oordeel aan die vormkenmerke van die profiel, kan die spasie tussen die tande as halfhol profiele beskou word, en die verkoelerprofiel bestaan ​​uit verskeie halfhol profiele. Daarom, wanneer die vormstruktuur ontwerp word, is die sleutel om te oorweeg hoe om die sterkte van die vorm te verseker. Alhoewel die bedryf vir halfhol profiele 'n verskeidenheid volwasse vormstrukture ontwikkel het, soos "bedekte splitservorm", "snysplitservorm", "hangbrugsplitservorm", ens. Hierdie strukture is egter nie van toepassing op produkte wat uit verskeie halfhol profiele bestaan ​​nie. Tradisionele ontwerp neem slegs materiale in ag, maar in ekstrusievorming is die grootste impak op sterkte die ekstrusiekrag tydens die ekstrusieproses, en die metaalvormingsproses is die hooffaktor wat ekstrusiekrag genereer.

As gevolg van die groot sentrale soliede area van die sonverkoelerprofiel, is dit baie maklik om te veroorsaak dat die algehele vloeitempo in hierdie area te vinnig is tydens die ekstrusieproses, en die bykomende trekspanning sal op die kop van die tussentand-ophangbuis gegenereer word, wat lei tot die breuk van die tussentand-ophangbuis. Daarom moet ons in die ontwerp van die vormstruktuur fokus op die aanpassing van die metaalvloeitempo en vloeitempo om die doel te bereik om ekstrusiedruk te verminder en die spanningstoestand van die opgehangde pyp tussen die tande te verbeter, om sodoende die sterkte van die vorm te verbeter.

2. Keuse van vormstruktuur en ekstrusieperskapasiteit

2.1 Vorm van die vormstruktuur

Vir die sonneblomverkoelerprofiel wat in Figuur 1 getoon word, alhoewel dit nie 'n hol deel het nie, moet dit die gesplete vormstruktuur soos in Figuur 2 getoon, aanneem. Anders as die tradisionele shuntvormstruktuur, word die metaalsoldeerstasiekamer in die boonste vorm geplaas, en 'n invoegstruktuur word in die onderste vorm gebruik. Die doel is om vormkoste te verminder en die vormvervaardigingsiklus te verkort. Beide die boonste vorm en die onderste vormstelle is universeel en kan hergebruik word. Boonop kan die matrysgatblokke onafhanklik verwerk word, wat die akkuraatheid van die matrysgatwerkband beter kan verseker. Die binneste gat van die onderste vorm is as 'n trap ontwerp. Die boonste deel en die vormgatblok neem spelingpassing aan, en die gapingwaarde aan beide kante is 0.06~0.1m; die onderste deel neem interferensiepassing aan, en die interferensiehoeveelheid aan beide kante is 0.02~0.04m, wat help om koaksialiteit te verseker en montering te vergemaklik, wat die inlegpassing meer kompak maak, en terselfdertyd kan dit vormvervorming wat veroorsaak word deur termiese installasie-interferensiepassing vermy.

2.2 Seleksie van ekstruderkapasiteit

Die keuse van die ekstruderkapasiteit is enersyds om die toepaslike binnediameter van die ekstrusievat en die maksimum spesifieke druk van die ekstruder op die ekstrusievatgedeelte te bepaal om aan die druk tydens metaalvorming te voldoen. Aan die ander kant is dit om die toepaslike ekstrusieverhouding te bepaal en die toepaslike vormgroottespesifikasies te kies gebaseer op koste. Vir die sonneblomverkoeler-aluminiumprofiel kan die ekstrusieverhouding nie te groot wees nie. Die hoofrede is dat die ekstrusiekrag eweredig is aan die ekstrusieverhouding. Hoe groter die ekstrusieverhouding, hoe groter die ekstrusiekrag. Dit is uiters nadelig vir die sonneblomverkoeler-aluminiumprofielvorm.

Ervaring toon dat die ekstrusieverhouding van aluminiumprofiele vir sonneblomverkoelers minder as 25 is. Vir die profiel wat in Figuur 1 getoon word, is 'n 20.0 MN-ekstruder met 'n binnediameter van 208 mm van die ekstrusievat gekies. Na berekening is die maksimum spesifieke druk van die ekstruder 589 MPa, wat 'n meer gepaste waarde is. As die spesifieke druk te hoog is, sal die druk op die vorm groot wees, wat nadelig is vir die lewensduur van die vorm; as die spesifieke druk te laag is, kan dit nie aan die vereistes van ekstrusievorming voldoen nie. Ervaring toon dat 'n spesifieke druk in die reeks van 550~750 MPa beter aan verskeie prosesvereistes kan voldoen. Na berekening is die ekstrusiekoëffisiënt 4.37. Die vormgroottespesifikasie word gekies as 350 mmx200 mm (buitendiameter x grade).

3. Bepaling van vormstrukturele parameters

3.1 Strukturele parameters van die boonste vorm

(1) Aantal en rangskikking van afleiergate. Vir die sonneblomverkoelerprofiel-shuntvorm, hoe meer shuntgate daar is, hoe beter. Vir profiele met soortgelyke sirkelvorms word oor die algemeen 3 tot 4 tradisionele shuntgate gekies. Die gevolg is dat die breedte van die shuntbrug groter is. Oor die algemeen, wanneer dit groter as 20 mm is, is die aantal sweislasse minder. Wanneer die werkband van die matrysgat egter gekies word, moet die werkband van die matrysgat aan die onderkant van die shuntbrug korter wees. Onder die voorwaarde dat daar geen presiese berekeningsmetode vir die keuse van die werkband is nie, sal dit natuurlik veroorsaak dat die matrysgat onder die brug en ander dele nie presies dieselfde vloeitempo tydens ekstrusie bereik nie as gevolg van die verskil in die werkband. Hierdie verskil in vloeitempo sal addisionele trekspanning op die vrydraer veroorsaak en die hitte-afvoertande defleksie veroorsaak. Daarom, vir die sonneblomverkoeler-ekstrusiematrys met 'n digte aantal tande, is dit baie belangrik om te verseker dat die vloeitempo van elke tand konsekwent is. Soos die aantal shuntgate toeneem, sal die aantal shuntbrûe dienooreenkomstig toeneem, en die vloeitempo en vloeiverspreiding van die metaal sal meer egalig word. Dit is omdat soos die aantal shuntbrûe toeneem, die breedte van die shuntbrûe dienooreenkomstig verminder kan word.

Praktiese data toon dat die aantal shuntgate gewoonlik 6 of 8, of selfs meer, is. Natuurlik, vir sommige groot sonneblomhitte-afvoerprofiele, kan die boonste vorm ook die shuntgate rangskik volgens die beginsel van die shuntbrugwydte ≤ 14 mm. Die verskil is dat 'n voorste verdeelplaat bygevoeg moet word om die metaalvloei vooraf te versprei en aan te pas. Die aantal en rangskikking van die afleiergate in die voorste afleierplaat kan op 'n tradisionele manier uitgevoer word.

Daarbenewens, wanneer die shuntgate gerangskik word, moet oorweging gegee word aan die gebruik van die boonste vorm om die kop van die vrydraende buis van die hitte-afvoertand behoorlik te beskerm om te verhoed dat die metaal direk teen die kop van die vrydraende buis raak en sodoende die spanningstoestand van die vrydraende buis te verbeter. Die geblokkeerde deel van die vrydraende kop tussen die tande kan 1/5 ~ 1/4 van die lengte van die vrydraende buis wees. Die uitleg van die shuntgate word in Figuur 3 getoon.

(2) Die oppervlakteverhouding van die shuntgat. Omdat die wanddikte van die wortel van die warm tand klein is en die hoogte ver van die middelpunt is, en die fisiese area baie verskil van die middelpunt, is dit die moeilikste deel om metaal te vorm. Daarom is 'n sleutelpunt in die ontwerp van die sonneblomverkoelerprofielvorm om die vloeitempo van die sentrale soliede deel so stadig as moontlik te maak om te verseker dat die metaal eers die wortel van die tand vul. Om so 'n effek te bereik, is dit enersyds die keuse van die werkband, en meer belangrik, die bepaling van die area van die afleiergat, hoofsaaklik die area van die sentrale deel wat ooreenstem met die afleiergat. Toetse en empiriese waardes toon dat die beste effek bereik word wanneer die area van die sentrale afleiergat S1 en die area van die eksterne enkele afleiergat S2 aan die volgende verhouding voldoen: S1= (0.52 ~0.72) S2

Daarbenewens moet die effektiewe metaalvloeikanaal van die sentrale splitsgat 20~25 mm langer wees as die effektiewe metaalvloeikanaal van die buitenste splitsgat. Hierdie lengte neem ook die marge en moontlikheid van skimmelherstel in ag.

(3) Diepte van die sweiskamer. Die Sunflower-verkoelerprofiel-ekstrusiematrys verskil van die tradisionele shuntmatrys. Die hele sweiskamer moet in die boonste matrys geleë wees. Dit is om die akkuraatheid van die gatblokverwerking van die onderste matrys te verseker, veral die akkuraatheid van die werkband. In vergelyking met die tradisionele shuntvorm, moet die diepte van die sweiskamer van die Sunflower-verkoelerprofiel-shuntvorm verhoog word. Hoe groter die ekstrusiemasjienkapasiteit, hoe groter die toename in die diepte van die sweiskamer, wat 15~25 mm is. Byvoorbeeld, as 'n 20 MN-ekstrusiemasjien gebruik word, is die diepte van die sweiskamer van die tradisionele shuntmatrys 20~22 mm, terwyl die diepte van die sweiskamer van die shuntmatrys van die sonneblom-verkoelerprofiel 35~40 mm moet wees. Die voordeel hiervan is dat die metaal volledig gesweis is en die spanning op die hangende pyp aansienlik verminder word. Die struktuur van die boonste vormsweiskamer word in Figuur 4 getoon.

3.2 Ontwerp van matrysgat-insetsel

Die ontwerp van die matrysgatblok sluit hoofsaaklik die matrysgatgrootte, werkband, buitenste deursnee en dikte van die spieëlblok, ens. in.

(1) Bepaling van die grootte van die matrysgat. Die grootte van die matrysgat kan op 'n tradisionele manier bepaal word, hoofsaaklik met inagneming van die skalering van die termiese verwerking van die legering.

(2) Keuse van werkband. Die beginsel van die keuse van werkband is om eerstens te verseker dat die toevoer van alle metaal aan die onderkant van die tandwortel voldoende is, sodat die vloeitempo aan die onderkant van die tandwortel vinniger is as ander dele. Daarom moet die werkband aan die onderkant van die tandwortel die kortste wees, met 'n waarde van 0.3~0.6 mm, en die werkband by die aangrensende dele moet met 0.3 mm vergroot word. Die beginsel is om elke 10~15 mm met 0.4~0.5 mm na die middelpunt toe te vergroot; tweedens moet die werkband by die grootste soliede deel van die middelpunt nie 7 mm oorskry nie. Andersins, as die lengteverskil van die werkband te groot is, sal groot foute voorkom in die verwerking van koperelektrodes en EDM-verwerking van die werkband. Hierdie fout kan maklik veroorsaak dat die tandbuiging tydens die ekstrusieproses breek. Die werkband word in Figuur 5 getoon.

 

(3) Die buitenste deursnee en dikte van die insetsel. Vir tradisionele shuntvorms is die dikte van die matrysgat-insetsel die dikte van die onderste vorm. Vir die sonneblomverkoelervorm, as die effektiewe dikte van die matrysgat egter te groot is, sal die profiel maklik met die vorm bots tydens ekstrusie en ontlading, wat lei tot ongelyke tande, skrape of selfs tandvaslegging. Dit sal veroorsaak dat die tande breek.

Boonop, as die dikte van die matrysgat te lank is, is die verwerkingstyd aan die een kant lank tydens die EDM-proses, en aan die ander kant is dit maklik om elektriese korrosie-afwyking te veroorsaak, en dit is ook maklik om tandafwyking tydens ekstrusie te veroorsaak. Natuurlik, as die matrysgatdikte te klein is, kan die sterkte van die tande nie gewaarborg word nie. Met inagneming van hierdie twee faktore toon ondervinding dus dat die matrysgatinvoeggraad van die onderste vorm oor die algemeen 40 tot 50 is; en die buitenste deursnee van die matrysgatinvoegsel moet 25 tot 30 mm wees van die grootste rand van die matrysgat tot die buitenste sirkel van die invoegsel.

Vir die profiel wat in Figuur 1 getoon word, is die buitenste deursnee en dikte van die matrysgatblok onderskeidelik 225 mm en 50 mm. Die matrysgatinvoegsel word in Figuur 6 getoon. D in die figuur is die werklike grootte en die nominale grootte is 225 mm. Die limietafwyking van sy buitenste afmetings word ooreenstem met die binneste gat van die onderste vorm om te verseker dat die eensydige gaping binne die reeks van 0.01~0.02 mm is. Die matrysgatblok word in Figuur 6 getoon. Die nominale grootte van die binneste gat van die matrysgatblok wat op die onderste vorm geplaas is, is 225 mm. Gebaseer op die werklike gemete grootte, word die matrysgatblok ooreenstem volgens die beginsel van 0.01~0.02 mm per kant. Die buitenste deursnee van die matrysgatblok kan as D verkry word, maar vir die gerief van installasie kan die buitenste deursnee van die matrysgat-spieëlblok toepaslik verminder word binne die reeks van 0.1 m by die toevoerkant, soos in die figuur getoon.

4. Sleuteltegnologieë van vormvervaardiging

Die bewerking van die Sunflower-verkoelerprofielvorm verskil nie veel van dié van gewone aluminiumprofielvorms nie. Die ooglopende verskil word hoofsaaklik in die elektriese verwerking weerspieël.

(1) Wat draadsny betref, is dit nodig om die vervorming van die koperelektrode te voorkom. Omdat die koperelektrode wat vir EDM gebruik word, swaar is, die tande te klein is, die elektrode self sag is, swak styfheid het, en die plaaslike hoë temperatuur wat deur draadsny gegenereer word, veroorsaak dat die elektrode maklik vervorm word tydens die draadsnyproses. Wanneer vervormde koperelektrodes gebruik word om werkbande en leë messe te verwerk, sal skewe tande voorkom, wat maklik kan veroorsaak dat die vorm tydens die verwerking geskrap word. Daarom is dit nodig om die vervorming van die koperelektrodes tydens die aanlyn vervaardigingsproses te voorkom. Die belangrikste voorkomende maatreëls is: voor draadsny, maak die koperblok gelyk met 'n bed; gebruik 'n wyserplaat om die vertikaliteit aan die begin aan te pas; wanneer draadsny, begin eers by die tandgedeelte, en sny uiteindelik die deel met 'n dikwandige wand; gebruik elke nou en dan afvalsilwerdraad om die gesnyde dele te vul; nadat die draad gemaak is, gebruik 'n draadmasjien om 'n kort gedeelte van ongeveer 4 mm langs die lengte van die gesnyde koperelektrode af te sny.

(2) Elektriese ontladingsbewerking verskil natuurlik van gewone vorms. EDM is baie belangrik in die verwerking van sonneblomverkoelerprofielvorms. Selfs al is die ontwerp perfek, sal 'n geringe defek in EDM veroorsaak dat die hele vorm geskrap word. Elektriese ontladingsbewerking is nie so afhanklik van toerusting soos draadsny nie. Dit hang grootliks af van die operateur se bedryfsvaardighede en bekwaamheid. Elektriese ontladingsbewerking gee hoofsaaklik aandag aan die volgende vyf punte:

①Elektriese ontladingsbewerkingstroom. 7~10 A stroom kan gebruik word vir aanvanklike EDM-bewerking om die verwerkingstyd te verkort; 5~7 A stroom kan gebruik word vir afrondingsbewerking. Die doel van die gebruik van klein stroom is om 'n goeie oppervlak te verkry;

② Verseker die platheid van die vorm se eindvlak en die vertikaliteit van die koperelektrode. Swak platheid van die vorm se eindvlak of onvoldoende vertikaliteit van die koperelektrode maak dit moeilik om te verseker dat die lengte van die werkband na EDM-verwerking ooreenstem met die ontwerpte werkbandlengte. Dit is maklik vir die EDM-proses om te misluk of selfs die getande werkband te penetreer. Daarom moet voor verwerking 'n slypmasjien gebruik word om beide punte van die vorm plat te maak om aan die akkuraatheidsvereistes te voldoen, en 'n wyserplaatjie moet gebruik word om die vertikaliteit van die koperelektrode reg te stel;

③ Maak seker dat die gaping tussen die leë messe gelyk is. Kontroleer tydens die aanvanklike bewerking of die leë gereedskap elke 0.2 mm verskuif is, elke 3 tot 4 mm van verwerking. Indien die verskuiwing groot is, sal dit moeilik wees om dit met daaropvolgende aanpassings reg te stel;

④Verwyder die oorskot wat tydens die EDM-proses gegenereer word betyds. Vonkontladingskorrosie sal 'n groot hoeveelheid oorskot produseer, wat betyds skoongemaak moet word, andersins sal die lengte van die werkband verskil as gevolg van die verskillende hoogtes van die oorskot;

⑤Die vorm moet gedemagnetiseer word voor EDM.

5. Vergelyking van ekstrusieresultate

Die profiel wat in Figuur 1 getoon word, is getoets met behulp van die tradisionele gesplete vorm en die nuwe ontwerpskema wat in hierdie artikel voorgestel word. Die vergelyking van die resultate word in Tabel 1 getoon.

Uit die vergelykingsresultate kan gesien word dat die vormstruktuur 'n groot invloed op die vormleeftyd het. Die vorm wat met die nuwe skema ontwerp is, het duidelike voordele en verbeter die vormleeftyd aansienlik.

6. Gevolgtrekking

Die sonneblom-verkoelerprofiel-ekstrusievorm is 'n tipe vorm wat baie moeilik is om te ontwerp en te vervaardig, en die ontwerp en vervaardiging daarvan is relatief kompleks. Daarom moet die volgende punte bereik word om die ekstrusie-sukseskoers en lewensduur van die vorm te verseker:

(1) Die strukturele vorm van die vorm moet redelik gekies word. Die struktuur van die vorm moet bevorderlik wees vir die vermindering van die ekstrusiekrag om die spanning op die vorm se kantelbalk wat deur die hitte-afvoertande gevorm word, te verminder, en sodoende die sterkte van die vorm te verbeter. Die sleutel is om die aantal en rangskikking van die shuntgate en die area van die shuntgate en ander parameters redelik te bepaal: eerstens moet die breedte van die shuntbrug wat tussen die shuntgate gevorm word, nie 16 mm oorskry nie; tweedens moet die area van die gesplete gat so bepaal word dat die gesplete verhouding soveel as moontlik meer as 30% van die ekstrusieverhouding bereik terwyl die sterkte van die vorm verseker word.

(2) Kies die werkband redelik en neem redelike maatreëls tydens elektriese bewerking, insluitend die verwerkingstegnologie van koperelektrodes en die elektriese standaardparameters van elektriese bewerking. Die eerste sleutelpunt is dat die koperelektrode oppervlakgeslyp moet word voor die draadsny, en die invoegmetode moet tydens draadsny gebruik word om te verseker dat die elektrodes nie los of vervorm is nie.

(3) Tydens die elektriese bewerkingsproses moet die elektrode akkuraat in lyn gebring word om tandafwyking te vermy. Natuurlik, op grond van redelike ontwerp en vervaardiging, kan die gebruik van hoëgehalte warmwerkvormstaal en die vakuumhittebehandelingsproses van drie of meer tempere die potensiaal van die vorm maksimeer en beter resultate behaal. Van ontwerp, vervaardiging tot ekstrusieproduksie, slegs as elke skakel akkuraat is, kan ons verseker dat die sonneblomverkoelerprofielvorm geëxtrudeer word.