Оскільки алюмінієві сплави легкі, красиві, мають гарну стійкість до корозії та мають відмінну теплопровідність і продуктивність обробки, вони широко використовуються як компоненти розсіювання тепла в ІТ-індустрії, електроніці та автомобільній промисловості, особливо в індустрії світлодіодів, що розвивається. Ці тепловідвідні компоненти з алюмінієвого сплаву мають хороші функції розсіювання тепла. Під час виробництва ключем до ефективного екструзійного виробництва цих радіаторних профілів є форма. Оскільки ці профілі, як правило, мають характеристики великих і щільних зубів для розсіювання тепла та довгих підвісних труб, традиційна плоска структура матриці, структура розділеної матриці та напівпорожниста профільна структура матриці не можуть добре задовольнити вимогам міцності форми та екструзійного формування.
В даний час підприємства більше покладаються на якість прес-форми. Щоб підвищити міцність форми, вони не соромляться використовувати дорогу імпортну сталь. Вартість прес-форми дуже висока, а фактичний середній термін служби форми становить менше 3 т, що призводить до відносно високої ринкової ціни радіатора, що серйозно обмежує просування та популяризацію світлодіодних ламп. Тому екструзійні матриці для радіаторних профілів у формі соняшника привернули велику увагу інженерно-технічного персоналу галузі.
Ця стаття знайомить із різними технологіями екструзії профілю радіаторів із соняшнику, отриманими в результаті багаторічних наполегливих досліджень і повторного пробного виробництва на прикладах фактичного виробництва, для довідки колег.
1. Аналіз конструктивних характеристик профілів алюмінієвого профілю
На малюнку 1 показаний переріз типового алюмінієвого профілю радіатора соняшника. Площа поперечного перерізу профілю становить 7773,5 мм², із загальною кількістю тепловідвідних зубців 40. Максимальний розмір висячого отвору, утвореного між зубцями, становить 4,46 мм. Після розрахунку співвідношення язика між зубами становить 15,7. У той же час, в центрі профілю є велика суцільна зона площею 3846,5 мм².
Судячи з особливостей форми профілю, простір між зубами можна розглядати як напівпорожнисті профілі, а радіаторний профіль складається з декількох напівпорожнистих профілів. Тому при проектуванні конструкції прес-форми ключовим є врахування того, як забезпечити міцність форми. Незважаючи на те, що для напівпорожнистих профілів промисловість розробила різноманітні зрілі структури прес-форм, такі як «крита роздільна форма», «різана розрізна форма», «підвісна мостова роздільна форма» тощо. Однак ці структури не застосовуються до продуктів складається з кількох напівпорожнистих профілів. Традиційна конструкція враховує лише матеріали, але при екструзійному формуванні найбільший вплив на міцність має сила екструзії під час процесу екструзії, а процес формування металу є основним фактором, що створює силу екструзії.
Завдяки великій центральній суцільній площі профілю сонячного випромінювача дуже легко призвести до того, що загальна швидкість потоку в цій зоні буде занадто високою під час процесу екструзії, і додаткове напруження розтягування буде створено на головці міжзубчастої підвіски. трубки, внаслідок чого відбувається перелом міжзубної трубки підвіски. Тому при проектуванні конструкції прес-форми ми повинні зосередитися на регулюванні швидкості потоку металу та швидкості потоку, щоб досягти мети зниження тиску екструзії та покращення напруженого стану підвішеної труби між зубцями, щоб покращити міцність цвіль.
2. Вибір структури форми та потужності екструзійного преса
2.1 Форма структури прес-форми
Для профілю радіатора соняшнику, показаного на малюнку 1, хоча він не має порожнистої частини, він повинен прийняти структуру розрізної форми, як показано на малюнку 2. На відміну від традиційної структури шунтової форми, камера металевої паяльної станції розміщена у верхній частині форму, а в нижній формі використовується вставка. Мета полягає в тому, щоб зменшити витрати на форму та скоротити цикл виготовлення форми. І верхня, і нижня форми універсальні і можуть бути використані повторно. Що ще важливіше, блоки отворів матриці можна обробляти незалежно, що може краще забезпечити точність стрічки для обробки отворів матриці. Внутрішній отвір нижньої форми виконано у вигляді сходинки. Верхня частина та блок отвору прес-форми мають посадку зазору, а значення зазору з обох сторін становить 0,06 ~ 0,1 м; нижня частина має інтерференційну посадку, а величина інтерференції з обох сторін становить 0,02 ~ 0,04 м, що допомагає забезпечити коаксіальність і полегшує збірку, роблячи вкладку більш компактною, і в той же час можна уникнути деформації форми, спричиненої термічним встановленням посадка з натягом.
2.2 Вибір потужності екструдера
Вибір потужності екструдера полягає, з одного боку, у визначенні відповідного внутрішнього діаметра екструзійної стовбура та максимального питомого тиску екструдера на секцію екструзійного стовбура для задоволення тиску під час формування металу. З іншого боку, необхідно визначити відповідний коефіцієнт екструзії та вибрати відповідні специфікації розміру форми на основі вартості. Для алюмінієвого профілю радіатора соняшника коефіцієнт екструзії не може бути занадто великим. Основна причина полягає в тому, що сила екструзії пропорційна коефіцієнту екструзії. Чим більше коефіцієнт екструзії, тим більше сила екструзії. Це вкрай згубно для алюмінієвого профілю радіатора соняшника.
Досвід показує, що коефіцієнт екструзії алюмінієвих профілів для сонячних радіаторів менше 25. Для профілю, зображеного на малюнку 1, був обраний екструдер 20,0 МН з внутрішнім діаметром екструзійного барабана 208 мм. Після розрахунку максимальний питомий тиск екструдера становить 589 МПа, що є більш відповідним значенням. Якщо питомий тиск занадто високий, тиск на форму буде великим, що шкодить терміну служби форми; якщо питомий тиск занадто низький, він не може відповідати вимогам екструзійного формування. Досвід показує, що питомий тиск у діапазоні 550~750 МПа може краще відповідати різноманітним вимогам процесу. Після розрахунку коефіцієнт екструзії становить 4,37. Специфікація розміру форми вибрана як 350 мм x 200 мм (зовнішній діаметр x градуси).
3. Визначення структурних параметрів прес-форми
3.1 Параметри конструкції верхньої форми
(1) Кількість і розташування перемикаючих отворів. Для профільної шунтової форми радіатора соняшнику чим більше кількість шунтових отворів, тим краще. Для профілів подібної круглої форми зазвичай вибирають від 3 до 4 традиційних шунтових отворів. В результаті ширина шунтового мосту стає більшою. Як правило, коли він перевищує 20 мм, кількість зварних швів менша. Однак при виборі робочого пояса отвору матриці робочий пояс отвору матриці в нижній частині шунтового моста повинен бути коротшим. За умови, що немає точного методу розрахунку для вибору робочої стрічки, це, природно, призведе до того, що отвір матриці під мостом та інші частини не досягнуть точно такої ж швидкості потоку під час екструзії через різницю в робочій стрічкі, Ця різниця у швидкості потоку створюватиме додаткову напругу розтягування на консолі та призведе до відхилення зубів розсіювання тепла. Таким чином, для екструзійної матриці для соняшникового радіатора з великою кількістю зубів дуже важливо забезпечити постійну швидкість потоку кожного зуба. Зі збільшенням кількості шунтових отворів кількість шунтових перемичок відповідно збільшуватиметься, а швидкість потоку та розподіл потоку металу стануть більш рівномірними. Це пояснюється тим, що зі збільшенням кількості шунтуючих мостів ширина шунтуючих мостів може бути відповідно зменшена.
Практичні дані показують, що кількість шунтових отворів зазвичай становить 6 або 8 або навіть більше. Звичайно, для деяких великих профілів розсіювання тепла соняшнику верхня форма також може розташовувати шунтові отвори за принципом ширини шунтового моста ≤ 14 мм. Різниця полягає в тому, що для попереднього розподілу та регулювання потоку металу необхідно додати передню роздільну пластину. Кількість і розташування отворів перемикача в передній перемикальній пластині може бути виконано традиційним способом.
Крім того, при розташуванні шунтових отворів слід розглянути можливість використання верхньої форми для належного захисту головки консолі зуба розсіювання тепла, щоб запобігти прямому зіткненню металу з головкою консольної труби та таким чином покращити напружений стан консольної труби. Заблокована частина консольної головки між зубцями може становити 1/5~1/4 довжини консольної труби. Розташування шунтових отворів показано на малюнку 3
(2) Співвідношення площі шунтового отвору. Оскільки товщина стінки кореня гарячого зуба мала, а висота розташована далеко від центру, а фізична площа сильно відрізняється від центру, це найважча частина для формування металу. Таким чином, ключовим моментом у конструкції форми профілю радіатора соняшнику є те, щоб швидкість потоку центральної твердої частини була якомога повільнішою, щоб гарантувати, що метал спочатку заповнить корінь зуба. Для досягнення такого ефекту, з одного боку, необхідний вибір робочої стрічки, і, що більш важливо, визначення площі відвідного отвору, головним чином, площі центральної частини, що відповідає відвідному отвору. Випробування та емпіричні значення показують, що найкращий ефект досягається, коли площа центрального отвору S1 і площа зовнішнього єдиного отвору S2 задовольняють таке співвідношення: S1= (0,52 ~0,72) S2
Крім того, ефективний канал потоку металу центрального отвору розділювача має бути на 20~25 мм довшим за ефективний канал потоку металу зовнішнього отвору розділювача. Ця довжина також враховує запас і можливість ремонту форми.
(3) Глибина зварювальної камери. Екструзійна матриця радіаторного профілю Sunflower відрізняється від традиційної шунтової матриці. Вся його зварювальна камера повинна розташовуватися у верхній матриці. Це необхідно для забезпечення точності обробки блоку отворів нижньої матриці, особливо точності робочої стрічки. Порівняно з традиційною шунтовою формою, глибину зварювальної камери шунтової форми радіаторного профілю Sunflower необхідно збільшити. Чим більша потужність екструзійної машини, тим більше збільшується глибина зварювальної камери, яка становить 15 ~ 25 мм. Наприклад, якщо використовується екструзійна машина 20 МН, глибина зварювальної камери традиційної шунтової матриці становить 20~22 мм, тоді як глибина зварювальної камери шунтової матриці профілю радіатора соняшнику має становити 35~40 мм. . Перевагою цього є те, що метал повністю зварюється, і навантаження на підвішену трубу значно зменшується. Конструкція камери для зварювання верхньої форми показана на малюнку 4.
3.2 Конструкція вставки з отворами матриці
Конструкція блоку отворів матриці в основному включає розмір отвору матриці, робочий ремінь, зовнішній діаметр і товщину дзеркального блоку тощо.
(1) Визначення розміру отвору матриці. Розмір отвору матриці можна визначити традиційним способом, в основному враховуючи масштабування термічної обробки сплаву.
(2) Вибір робочого ременя. Принцип вибору робочого ременя полягає в тому, щоб спочатку забезпечити достатню подачу всього металу в нижній частині кореня зуба, щоб швидкість потоку в нижній частині кореня зуба була швидшою, ніж інші частини. Тому робочий ремінь у нижній частині кореня зуба повинен бути найкоротшим, із значенням 0,3~0,6 мм, а робочий ремінь у сусідніх частинах повинен бути збільшений на 0,3 мм. Принцип полягає в збільшенні на 0,4~0,5 кожні 10~15 мм у напрямку до центру; по-друге, робоча стрічка в найбільшій твердій частині центру не повинна перевищувати 7 мм. В іншому випадку, якщо різниця в довжині робочої стрічки буде занадто великою, виникнуть великі помилки при обробці мідних електродів і EDM обробки робочої стрічки. Ця помилка може легко спричинити розрив зуба під час процесу екструзії. Робочий ремінь показаний на малюнку 5.
(3) Зовнішній діаметр і товщина вставки. Для традиційних шунтових форм товщина вставки з отвором матриці дорівнює товщині нижньої форми. Однак якщо ефективна товщина отвору матриці для радіаторної форми для соняшника занадто велика, профіль легко зіткнеться з формою під час екструзії та вивантаження, що призведе до нерівних зубів, подряпин або навіть заклинювання зубів. Це призведе до ламання зубів.
Крім того, якщо товщина отвору матриці занадто велика, з одного боку, тривалість обробки під час процесу EDM, а з іншого боку, легко спричинити відхилення електричної корозії, а також легко викликають відхилення зуба під час екструзії. Звичайно, якщо товщина отвору матриці занадто мала, міцність зубів не може бути гарантована. Тому, беручи до уваги ці два фактори, досвід показує, що ступінь вставки отвору матриці нижньої прес-форми зазвичай становить від 40 до 50; і зовнішній діаметр вставки з отвором матриці повинен бути від 25 до 30 мм від найбільшого краю отвору матриці до зовнішнього кола вставки.
Для профілю, показаного на малюнку 1, зовнішній діаметр і товщина блоку отворів матриці становлять 225 мм і 50 мм відповідно. Вставка з отвором матриці показана на малюнку 6. D на малюнку – це фактичний розмір, а номінальний розмір – 225 мм. Граничне відхилення його зовнішніх розмірів узгоджується відповідно до внутрішнього отвору нижньої форми, щоб гарантувати, що односторонній зазор знаходиться в діапазоні 0,01 ~ 0,02 мм. Блок отворів матриці показано на малюнку 6. Номінальний розмір внутрішнього отвору блоку отворів матриці, розміщеного на нижній формі, становить 225 мм. Базуючись на фактично виміряному розмірі, блок отвору підбирається відповідно до принципу 0,01~0,02 мм на кожну сторону. Зовнішній діаметр блоку отвору матриці можна отримати як D, але для зручності монтажу зовнішній діаметр дзеркального блоку отвору матриці можна відповідно зменшити в діапазоні 0,1 м на кінці подачі, як показано на малюнку .
4. Основні технології виготовлення форм
Механічна обробка профільної форми радіатора Sunflower мало чим відрізняється від звичайної алюмінієвої профільної форми. Очевидна різниця в основному відображається в електричній обробці.
(1) Що стосується різання дроту, необхідно запобігти деформації мідного електрода. Оскільки мідний електрод, який використовується для електроерозійної обробки, є важким, зуби занадто малі, сам електрод м’який, має низьку жорсткість, а локальна висока температура, що виникає під час різання дроту, спричиняє легку деформацію електрода під час процесу різання дроту. Під час використання деформованих мідних електродів для обробки робочих стрічок і порожніх ножів виникнуть перекошені зуби, що може легко призвести до того, що прес-форма буде утилізована під час обробки. Тому необхідно запобігти деформації мідних електродів під час процесу виготовлення в режимі онлайн. Основними профілактичними заходами є: перед обрізанням дроту вирівняйте мідний блок зі станиною; за допомогою циферблатного індикатора відрегулюйте вертикальність на початку; при різанні дроту спочатку починайте з частини зуба, а нарешті виріжте частину з товстою стінкою; Час від часу використовуйте обрізки срібного дроту, щоб заповнити вирізані частини; після виготовлення дроту відріжте дротяною машиною короткий відрізок приблизно 4 мм уздовж довжини відрізаного мідного електрода.
(2) Електроерозійна обробка явно відрізняється від звичайних форм. Електроерозія дуже важлива при обробці форм радіаторного профілю з соняшника. Навіть якщо конструкція ідеальна, невеликий дефект EDM спричинить скасування всієї форми. Електроерозійна обробка не так залежить від обладнання, як різання дроту. Це значною мірою залежить від навичок роботи та кваліфікації оператора. Електроерозійна обробка в основному звертає увагу на наступні п'ять пунктів:
①Струм обробки електричним розрядом. Струм 7~10 А можна використовувати для початкової обробки EDM, щоб скоротити час обробки; Струм 5~7 А можна використовувати для фінішної обробки. Метою використання малого струму є отримання хорошої поверхні;
② Переконайтеся, що торець прес-форми рівний і вертикальність мідного електрода. Погана площинність торця прес-форми або недостатня вертикальність мідного електрода ускладнюють забезпечення того, щоб довжина робочої стрічки після обробки EDM відповідала проектній довжині робочої стрічки. Процес EDM легко вийти з ладу або навіть проникнути в зубчастий робочий ремінь. Тому перед обробкою потрібно використовувати шліфувальну машину, щоб сплющити обидва кінці форми, щоб відповідати вимогам точності, а також використовувати циферблатний індикатор для корекції вертикальності мідного електрода;
③ Переконайтеся, що відстань між порожніми ножами рівна. Під час початкової обробки перевірте, чи порожній інструмент зміщено кожні 0,2 мм кожні 3-4 мм обробки. Якщо зміщення велике, його буде важко виправити наступними коригуваннями;
④Вчасно видаляйте залишки, що утворилися під час процесу EDM. Корозія іскрового розряду призведе до утворення великої кількості залишків, які необхідно своєчасно очищати, інакше довжина робочої стрічки буде різною через різну висоту залишків;
⑤Перед EDM необхідно розмагнітити форму.
5. Порівняння результатів екструзії
Профіль, показаний на малюнку 1, був протестований з використанням традиційної розрізної форми та нової схеми конструкції, запропонованої в цій статті. Порівняння результатів наведено в таблиці 1.
З результатів порівняння видно, що структура форми має великий вплив на термін служби форми. Прес-форма, розроблена за новою схемою, має очевидні переваги та значно покращує термін служби форми.
6. Висновок
Екструзійна форма радіаторного радіатора із соняшнику — це тип прес-форми, який дуже складно розробити та виготовити, а її конструкція та виготовлення є відносно складними. Тому, щоб забезпечити ефективність екструзії та термін служби прес-форми, необхідно виконати наступні моменти:
(1) Конструктивна форма прес-форми повинна бути вибрана розумно. Структура прес-форми повинна бути сприятливою для зменшення сили екструзії, щоб зменшити навантаження на консоль форми, утворену зубами розсіювання тепла, тим самим покращуючи міцність форми. Ключовим є розумне визначення кількості та розташування шунтових отворів, площі шунтових отворів та інших параметрів: по-перше, ширина шунтового моста, утвореного між шунтовими отворами, не повинна перевищувати 16 мм; По-друге, площа розрізного отвору повинна бути визначена таким чином, щоб коефіцієнт розщеплення досягав більше ніж 30% від коефіцієнта екструзії, наскільки це можливо, забезпечуючи при цьому міцність прес-форми.
(2) Обґрунтовано вибирайте робочий ремінь і вживайте розумних заходів під час електричної обробки, включаючи технологію обробки мідних електродів і електричні стандартні параметри електричної обробки. Перший ключовий момент полягає в тому, що поверхня мідного електрода повинна бути відшліфована перед різанням дроту, а для забезпечення цього слід використовувати метод вставки під час різання дроту. Електроди не ослаблені і не деформовані.
(3) Під час процесу електричної обробки електрод повинен бути точно вирівняний, щоб уникнути відхилення зуба. Звичайно, на основі розумного проектування та виробництва, використання високоякісної сталі для гарячої обробки та процесу вакуумної термічної обробки трьох або більше відпусків може максимізувати потенціал форми та досягти кращих результатів. Від проектування, виробництва до екструзії, лише якщо кожна ланка є точною, ми можемо гарантувати, що прес-форма профілю радіатора соняшника буде екструдована.
Час публікації: 01 серпня 2024 р
