Kā izstrādāt saulespuķu radiatora ekstrūzijas veidni alumīnija profilam?

1. Alumīnija profilu sekciju strukturālo raksturlielumu analīze

1. attēlā parādīts tipiska saulespuķu radiatora alumīnija profila šķērsgriezums. Profila šķērsgriezuma laukums ir 7773,5 mm², ar kopumā 40 siltuma izkliedes zobiem. Maksimālais starp zobiem izveidotais piekārtais atvērums ir 4,46 mm. Pēc aprēķina zobu mēles attiecība ir 15,7. Tajā pašā laikā profila centrā ir liels ciets laukums ar platību 3846,5 mm².

Spriežot pēc profila formas īpašībām, atstarpi starp zobiem var uzskatīt par daļēji dobu profilu, un radiatora profils sastāv no vairākiem daļēji dobiem profiliem. Tāpēc, projektējot veidnes struktūru, galvenais ir apsvērt, kā nodrošināt veidnes izturību. Lai gan daļēji dobu profilu gadījumā nozare ir izstrādājusi dažādas nobriedušas veidņu struktūras, piemēram, “pārklāta sadalītāja veidne”, “griezta sadalītāja veidne”, “piekares tilta sadalītāja veidne” utt. Tomēr šīs struktūras nav piemērojamas izstrādājumiem, kas sastāv no vairākiem daļēji dobiem profiliem. Tradicionālajā projektēšanā tiek ņemti vērā tikai materiāli, bet ekstrūzijas formēšanā vislielākā ietekme uz izturību ir ekstrūzijas spēkam ekstrūzijas procesā, un metāla formēšanas process ir galvenais faktors, kas rada ekstrūzijas spēku.

Saules radiatora profila lielā centrālā cietā laukuma dēļ ekstrūzijas procesa laikā ir ļoti viegli izraisīt pārāk lielu kopējo plūsmas ātrumu šajā apgabalā, un starpzobu piekares caurules galvā radīsies papildu stiepes spriegums, kā rezultātā starpzobu piekares caurule var lūzt. Tāpēc veidnes struktūras projektēšanā mums jākoncentrējas uz metāla plūsmas ātruma un plūsmas ātruma regulēšanu, lai sasniegtu mērķi samazināt ekstrūzijas spiedienu un uzlabot piekares caurules sprieguma stāvokli starp zobiem, tādējādi uzlabojot veidnes izturību.

2. Veidnes struktūras un ekstrūzijas preses jaudas izvēle

2.1 Pelējuma struktūras forma

1. attēlā redzamajam saulespuķu radiatora profilam, lai gan tam nav dobas daļas, ir jāizmanto sadalītā veidnes struktūra, kā parādīts 2. attēlā. Atšķirībā no tradicionālās šunta veidnes struktūras, metāla lodēšanas stacijas kamera ir novietota augšējā veidnē, bet apakšējā veidnē tiek izmantota ieliktņu struktūra. Mērķis ir samazināt veidnes izmaksas un saīsināt veidnes ražošanas ciklu. Gan augšējā, gan apakšējā veidnes komplekts ir universāls un to var izmantot atkārtoti. Vēl svarīgāk ir tas, ka presformas caurumu blokus var apstrādāt neatkarīgi, kas var labāk nodrošināt presformas cauruma darba lentes precizitāti. Apakšējās veidnes iekšējais caurums ir veidots kā pakāpiens. Augšējā daļa un veidnes cauruma bloks pieņem klīrensa piegulumu, un atstarpes vērtība abās pusēs ir 0,06–0,1 m; apakšējā daļa pieņem iespiešanās piegulumu, un iespiešanās lielums abās pusēs ir 0,02–0,04 m, kas palīdz nodrošināt koaksialitāti un atvieglo montāžu, padarot ieliktņa piegulumu kompaktāku, un vienlaikus var izvairīties no veidnes deformācijas, ko izraisa termiskā uzstādīšanas iespiešanās piegulums.

2.2 Ekstrūdera jaudas izvēle

Ekstrūdera jaudas izvēle, no vienas puses, ir paredzēta, lai noteiktu atbilstošu ekstrūzijas mucas iekšējo diametru un ekstrūdera maksimālo īpatnējo spiedienu uz ekstrūzijas mucas sekciju, lai nodrošinātu metāla formēšanas spiedienu. No otras puses, tā ir paredzēta, lai noteiktu atbilstošu ekstrūzijas koeficientu un izvēlētos atbilstošas ​​veidnes izmēra specifikācijas, pamatojoties uz izmaksām. Saulespuķu radiatora alumīnija profilam ekstrūzijas koeficients nedrīkst būt pārāk liels. Galvenais iemesls ir tāds, ka ekstrūzijas spēks ir proporcionāls ekstrūzijas koeficientam. Jo lielāks ekstrūzijas koeficients, jo lielāks ekstrūzijas spēks. Tas ir ārkārtīgi kaitīgi saulespuķu radiatora alumīnija profila veidnei.

Pieredze rāda, ka saulespuķu radiatoru alumīnija profilu ekstrūzijas koeficients ir mazāks par 25. 1. attēlā redzamajam profilam tika izvēlēts 20,0 MN ekstrūderis ar ekstrūzijas mucas iekšējo diametru 208 mm. Pēc aprēķiniem ekstrūdera maksimālais īpatnējais spiediens ir 589 MPa, kas ir piemērotāka vērtība. Ja īpatnējais spiediens ir pārāk augsts, spiediens uz veidni būs liels, kas kaitē veidnes kalpošanas laikam; ja īpatnējais spiediens ir pārāk zems, tā nevar izpildīt ekstrūzijas formēšanas prasības. Pieredze rāda, ka īpatnējais spiediens 550–750 MPa diapazonā var labāk izpildīt dažādas procesa prasības. Pēc aprēķiniem ekstrūzijas koeficients ir 4,37. Veidnes izmēra specifikācija ir izvēlēta kā 350 mm x 200 mm (ārējais diametrs x grādi).

3. Veidnes strukturālo parametru noteikšana

3.1 Augšējās veidnes konstrukcijas parametri

(1) Novirzīšanas atveru skaits un izvietojums. Saulespuķu radiatora profila šunta veidnei, jo vairāk šunta atveru, jo labāk. Profiliem ar līdzīgu apaļu formu parasti izvēlas 3 līdz 4 tradicionālos šunta atveres. Rezultātā šunta tilta platums ir lielāks. Parasti, ja tas ir lielāks par 20 mm, metinājumu skaits ir mazāks. Tomēr, izvēloties veidnes atveres darba siksnu, veidnes atveres darba siksnai šunta tilta apakšā jābūt īsākai. Ja nav precīzas aprēķina metodes darba siksnas izvēlei, tas dabiski novedīs pie tā, ka veidnes atvere zem tilta un citas daļas ekstrūzijas laikā nesasniegs tieši tādu pašu plūsmas ātrumu darba siksnas atšķirības dēļ. Šī plūsmas ātruma atšķirība radīs papildu stiepes spriegumu uz konsoles un izraisīs siltuma izkliedes zobu novirzi. Tāpēc saulespuķu radiatora ekstrūzijas veidnei ar blīvu zobu skaitu ir ļoti svarīgi nodrošināt, lai katra zoba plūsmas ātrums būtu vienmērīgs. Palielinoties šunta atveru skaitam, attiecīgi palielināsies arī šunta tiltiņu skaits, un metāla plūsmas ātrums un plūsmas sadalījums kļūs vienmērīgāks. Tas ir tāpēc, ka, palielinoties šunta tiltiņu skaitam, šunta tiltiņu platumu var attiecīgi samazināt.

Praktiskie dati liecina, ka šunta atveru skaits parasti ir 6 vai 8 vai pat vairāk. Protams, dažiem lieliem saulespuķu siltuma izkliedes profiliem augšējā veidnē var izvietot šunta atveres arī pēc principa, ka šunta tilta platums ir ≤ 14 mm. Atšķirība ir tāda, ka metāla plūsmas iepriekšējai sadalīšanai un regulēšanai jāpievieno priekšējā sadalītāja plāksne. Novirzītāja atveru skaitu un izvietojumu priekšējā novirzītāja plāksnē var veikt tradicionālā veidā.

Turklāt, izvietojot šunta caurumus, jāņem vērā augšējās veidnes izmantošana, lai atbilstoši aizsargātu siltuma izkliedes zoba konsoles galvu, lai novērstu metāla tiešu triecienu konsoles caurules galvai un tādējādi uzlabotu konsoles caurules sprieguma stāvokli. Konsoles galvas bloķētā daļa starp zobiem var būt 1/5–1/4 no konsoles caurules garuma. Šunta caurumu izkārtojums ir parādīts 3. attēlā.

(2) Šunta atveres laukuma attiecības. Tā kā karstā zoba saknes sienas biezums ir mazs un augstums atrodas tālu no centra, un fiziskā platība ļoti atšķiras no centra, tā ir visgrūtāk veidojamā metāla daļa. Tāpēc saulespuķu radiatora profila veidnes projektēšanas galvenais punkts ir padarīt centrālās cietās daļas plūsmas ātrumu pēc iespējas lēnāku, lai nodrošinātu, ka metāls vispirms aizpilda zoba sakni. Lai sasniegtu šādu efektu, no vienas puses, tā ir darba lentes izvēle un, vēl svarīgāk, novirzītāja atveres laukuma noteikšana, galvenokārt centrālās daļas laukuma, kas atbilst novirzītāja atverei. Testi un empīriskās vērtības liecina, ka labākais efekts tiek sasniegts, ja centrālā novirzītāja atveres laukums S1 un ārējā atsevišķā novirzītāja atveres laukums S2 atbilst šādai attiecībai: S1 = (0,52 ~ 0,72) S2

Turklāt centrālā sadalītāja atveres efektīvajam metāla plūsmas kanālam jābūt par 20–25 mm garākam nekā ārējā sadalītāja atveres efektīvajam metāla plūsmas kanālam. Šis garums ņem vērā arī veidnes remonta rezervi un iespēju.

(3) Metināšanas kameras dziļums. Saulespuķu radiatora profila ekstrūzijas veidne atšķiras no tradicionālās šunta veidnes. Visa tās metināšanas kamera jānovieto augšējā veidnē. Tas ir paredzēts, lai nodrošinātu apakšējās veidnes caurumu bloka apstrādes precizitāti, īpaši darba lentes precizitāti. Salīdzinot ar tradicionālo šunta veidni, Saulespuķu radiatora profila šunta veidnes metināšanas kameras dziļums ir jāpalielina. Jo lielāka ir ekstrūzijas iekārtas jauda, ​​jo lielāks ir metināšanas kameras dziļuma palielinājums, kas ir 15–25 mm. Piemēram, ja tiek izmantota 20 MN ekstrūzijas iekārta, tradicionālās šunta veidnes metināšanas kameras dziļums ir 20–22 mm, savukārt saulespuķu radiatora profila šunta veidnes metināšanas kameras dziļumam jābūt 35–40 mm. Šīs priekšrocības dēļ metāls ir pilnībā sametināts un ievērojami samazinās spriegums uz piekārtās caurules. Augšējās veidnes metināšanas kameras struktūra ir parādīta 4. attēlā.

3.2 Štata cauruma ieliktņa konstrukcija

Presformas cauruma bloka dizains galvenokārt ietver presformas cauruma izmēru, darba jostu, spoguļa bloka ārējo diametru un biezumu utt.

(1) Veidnes atveres izmēra noteikšana. Veidnes atveres izmēru var noteikt tradicionālā veidā, galvenokārt ņemot vērā sakausējuma termiskās apstrādes mērogošanu.

(2) Darba siksnas izvēle. Darba siksnas izvēles princips ir, pirmkārt, nodrošināt, lai visa metāla padeve zoba saknes apakšā būtu pietiekama, lai plūsmas ātrums zoba saknes apakšā būtu lielāks nekā citās daļās. Tāpēc darba siksnai zoba saknes apakšā jābūt pēc iespējas īsākai, ar vērtību 0,3–0,6 mm, un darba siksna blakus esošajās daļās jāpalielina par 0,3 mm. Princips ir palielināt par 0,4–0,5 ik pēc 10–15 mm virzienā uz centru; otrkārt, darba siksnas garums centra lielākajā cietajā daļā nedrīkst pārsniegt 7 mm. Pretējā gadījumā, ja darba siksnas garuma starpība ir pārāk liela, vara elektrodu apstrādē un darba siksnas EDM apstrādē radīsies lielas kļūdas. Šī kļūda var viegli izraisīt zoba novirzi un lūzumu ekstrūzijas procesā. Darba siksna ir parādīta 5. attēlā.

 

(3) Ieliktņa ārējais diametrs un biezums. Tradicionālajām šunta veidnēm presformas cauruma ieliktņa biezums ir vienāds ar apakšējās veidnes biezumu. Tomēr saulespuķu radiatora veidnē, ja presformas cauruma efektīvais biezums ir pārāk liels, profils ekstrūzijas un izlādes laikā viegli sadursies ar veidni, kā rezultātā radīsies nevienmērīgi zobi, skrāpējumi vai pat zobu iesprūšana. Tas var izraisīt zobu lūzumu.

Turklāt, ja presformas cauruma biezums ir pārāk garš, no vienas puses, apstrādes laiks EDM procesā ir ilgs, un, no otras puses, ir viegli izraisīt elektriskās korozijas novirzi, un ekstrūzijas laikā ir viegli izraisīt arī zobu novirzi. Protams, ja presformas cauruma biezums ir pārāk mazs, zobu izturību nevar garantēt. Tāpēc, ņemot vērā šos divus faktorus, pieredze rāda, ka apakšējās veidnes presformas cauruma ievietošanas pakāpe parasti ir no 40 līdz 50; un presformas cauruma ievietošanas ārējam diametram jābūt no 25 līdz 30 mm no presformas cauruma lielākās malas līdz ievietošanas ārējam aplim.

1. attēlā redzamajam profilam presformas cauruma bloka ārējais diametrs un biezums ir attiecīgi 225 mm un 50 mm. Presformas cauruma ieliktnis ir parādīts 6. attēlā. Attēlā D ir faktiskais izmērs, un nominālais izmērs ir 225 mm. Tā ārējo izmēru robežnovirze ir saskaņota atbilstoši apakšējās veidnes iekšējam caurumam, lai nodrošinātu, ka vienpusējā atstarpe ir 0,01–0,02 mm diapazonā. Presformas cauruma bloks ir parādīts 6. attēlā. Apakšējā veidnē novietotā presformas cauruma bloka iekšējā cauruma nominālais izmērs ir 225 mm. Pamatojoties uz faktiski izmērīto izmēru, presformas cauruma bloks tiek saskaņots pēc principa 0,01–0,02 mm uz pusi. Presformas cauruma bloka ārējo diametru var iegūt kā D, bet uzstādīšanas ērtībai presformas cauruma spoguļbloka ārējo diametru padeves galā var atbilstoši samazināt līdz 0,1 m diapazonam, kā parādīts attēlā.

4. Veidņu ražošanas galvenās tehnoloģijas

Saulespuķu radiatora profila veidnes apstrāde daudz neatšķiras no parasto alumīnija profila veidņu apstrādes. Acīmredzamā atšķirība galvenokārt atspoguļojas elektriskajā apstrādē.

(1) Griešanas stieples ziņā ir jānovērš vara elektroda deformācija. Tā kā elektrods erozijas metināšanai (EDM) izmantotais vara elektrods ir smags, zobi ir pārāk mazi, pats elektrods ir mīksts, tam ir slikta stingrība, un stieples griešanas radītā lokālā augstā temperatūra izraisa elektroda vieglu deformāciju stieples griešanas procesā. Izmantojot deformētus vara elektrodus darba lentu un tukšu nažu apstrādei, rodas šķībi zobi, kas apstrādes laikā var viegli izraisīt veidnes brāķēšanu. Tāpēc tiešsaistes ražošanas procesā ir jānovērš vara elektroda deformācija. Galvenie preventīvie pasākumi ir šādi: pirms stieples griešanas vara bloks jānolīdzina ar pamatni; sākumā jāizmanto indikators, lai pielāgotu vertikālo stāvokli; griežot stiepli, vispirms jāsāk ar zobaino daļu un visbeidzot jānogriež daļa ar biezām sienām; ik pa laikam grieztās daļas jāaizpilda ar sudraba stieples atgriezumiem; pēc stieples izgatavošanas ar stiepļu mašīnu nogriež īsu, apmēram 4 mm garu posmu gar grieztā vara elektroda garumu.

(2) Elektroerozijas apstrāde acīmredzami atšķiras no parastajām veidnēm. EDM ir ļoti svarīga saulespuķu radiatoru profilu veidņu apstrādē. Pat ja konstrukcija ir perfekta, neliels EDM defekts izraisīs visas veidnes utilizāciju. Elektroerozijas apstrāde nav tik atkarīga no aprīkojuma kā stieples griešana. Tā lielā mērā ir atkarīga no operatora darba prasmēm un meistarības. Elektroerozijas apstrādē galvenā uzmanība tiek pievērsta šādiem pieciem punktiem:

①Elektriskās izlādes apstrādes strāva. Sākotnējai EDM apstrādei var izmantot 7–10 A strāvu, lai saīsinātu apstrādes laiku; apdares apstrādei var izmantot 5–7 A strāvu. Mazas strāvas izmantošanas mērķis ir iegūt labu virsmu;

2. Nodrošiniet veidnes gala virsmas līdzenumu un vara elektroda vertikāli. Slikta veidnes gala virsmas līdzenuma vai nepietiekamas vara elektroda vertikāles dēļ ir grūti nodrošināt, ka darba lentes garums pēc EDM apstrādes atbilst projektētajam darba lentes garumam. EDM process var viegli neizdoties vai pat iekļūt zobainajā darba lentē. Tāpēc pirms apstrādes jāizmanto slīpmašīna, lai saplacinātu abus veidnes galus, lai izpildītu precizitātes prasības, un jāizmanto skalas indikators, lai koriģētu vara elektroda vertikāli;

③ Pārliecinieties, vai atstarpe starp tukšajiem nažiem ir vienāda. Sākotnējās apstrādes laikā pārbaudiet, vai tukšais instruments ir nobīdīts ik pēc 0,2 mm ik pēc 3 līdz 4 apstrādes mm. Ja nobīde ir liela, to būs grūti labot ar turpmākām korekcijām;

④Savlaicīgi noņemiet EDM procesa laikā radušos atlikumus. Dzirksteļizlādes korozija radīs lielu daudzumu atlikumu, kas savlaicīgi jānotīra, pretējā gadījumā darba lentes garums atšķirsies atlikumu atšķirīgā augstuma dēļ;

⑤Pirms elektromagnētiskās apstrādes veidne ir jādemagnetizē.

5. Ekstrūzijas rezultātu salīdzinājums

1. attēlā redzamais profils tika pārbaudīts, izmantojot tradicionālo dalīto veidni un šajā rakstā piedāvāto jauno projektēšanas shēmu. Rezultātu salīdzinājums ir parādīts 1. tabulā.

No salīdzināšanas rezultātiem var redzēt, ka veidnes struktūrai ir liela ietekme uz veidnes kalpošanas laiku. Veidnei, kas konstruēta, izmantojot jauno shēmu, ir acīmredzamas priekšrocības un tā ievērojami uzlabo veidnes kalpošanas laiku.

6. Secinājums

Saulespuķu radiatora profila ekstrūzijas veidne ir veidnes veids, ko ir ļoti grūti projektēt un izgatavot, un tās projektēšana un izgatavošana ir samērā sarežģīta. Tāpēc, lai nodrošinātu ekstrūzijas veiksmes līmeni un veidnes kalpošanas laiku, jāievēro šādi punkti:

(1) Veidnes strukturālā forma jāizvēlas saprātīgi. Veidnes struktūrai jāveicina ekstrūzijas spēka samazināšana, lai samazinātu slodzi uz veidnes konsoli, ko veido siltuma izkliedes zobi, tādējādi uzlabojot veidnes izturību. Galvenais ir saprātīgi noteikt šunta caurumu skaitu un izvietojumu, kā arī šunta caurumu laukumu un citus parametrus: pirmkārt, starp šunta caurumiem izveidotā šunta tiltiņa platums nedrīkst pārsniegt 16 mm; otrkārt, sadalītā cauruma laukums jānosaka tā, lai sadalīšanas attiecība pēc iespējas pārsniegtu 30% no ekstrūzijas attiecības, vienlaikus nodrošinot veidnes izturību.

(2) Elektroapstrādes laikā saprātīgi izvēlieties darba lenti un veiciet saprātīgus pasākumus, tostarp vara elektrodu apstrādes tehnoloģiju un elektroapstrādes elektriskos standarta parametrus. Pirmais svarīgais punkts ir tas, ka pirms stieples griešanas vara elektrodam jābūt noslīpētam, un stieples griešanas laikā jāizmanto ievietošanas metode, lai to nodrošinātu. Elektrodi nav vaļīgi vai deformēti.

(3) Elektriskās apstrādes procesā elektrodam jābūt precīzi izlīdzinātam, lai izvairītos no zobu novirzes. Protams, pamatojoties uz saprātīgu projektēšanu un ražošanu, augstas kvalitātes karstās apstrādes veidnes tērauda izmantošana un vakuuma termiskās apstrādes process trīs vai vairākās temperatūrās var maksimāli palielināt veidnes potenciālu un sasniegt labākus rezultātus. Sākot no projektēšanas, ražošanas līdz ekstrūzijas ražošanai, tikai tad, ja katra saite ir precīza, mēs varam nodrošināt, ka saulespuķu radiatora profila veidne tiek ekstrudēta.