Mivel az alumíniumötvözetek könnyűek, szépek, jó korrózióállósággal rendelkeznek, valamint kiváló hővezető képességgel és feldolgozási teljesítménnyel rendelkeznek, széles körben használják hőelvezető alkatrészként az IT-iparban, az elektronikában és az autóiparban, különösen a jelenleg feltörekvő LED-iparban. Ezek az alumíniumötvözetből készült hőelvezető alkatrészek jó hőelvezetési funkciókkal rendelkeznek. A gyártás során ezen hűtőprofilok hatékony extrudálásának kulcsa a forma. Mivel ezek a profilok általában nagy és sűrű hőelvezető fogakkal és hosszú felfüggesztő csövekkel rendelkeznek, a hagyományos lapos szerszámszerkezet, az osztott szerszámszerkezet és a félig üreges profilú szerszámszerkezet nem tudja jól teljesíteni a forma szilárdságára és az extrudálásra vonatkozó követelményeket.
Jelenleg a vállalatok egyre inkább a formázott acél minőségére támaszkodnak. A forma szilárdságának javítása érdekében nem haboznak drága importált acélt használni. A forma költsége nagyon magas, és a forma tényleges átlagos élettartama kevesebb, mint 3 tonna, ami a radiátor piaci árának viszonylag magas szintjét eredményezi, ami komolyan korlátozza a LED-lámpák népszerűsítését és népszerűsítését. Ezért a napraforgó alakú radiátorprofilok extrudáló szerszámai nagy figyelmet kaptak az iparág mérnökei és műszaki személyzete körében.
Ez a cikk bemutatja a napraforgó radiátor profil extrudáló szerszámának különböző technológiáit, amelyeket évekig tartó fáradságos kutatás és ismételt próbagyártás során fejlesztettek ki, a tényleges gyártásban lévő példákon keresztül, referenciaként a kollégák számára.
1. Alumínium profilok szerkezeti jellemzőinek elemzése
Az 1. ábra egy tipikus napraforgó alakú radiátor alumínium profil keresztmetszetét mutatja. A profil keresztmetszeti területe 7773,5 mm², összesen 40 hőelvezető foggal. A fogak között kialakított maximális függesztőnyílás mérete 4,46 mm. A számítás után a fogak közötti nyelvarány 15,7. Ugyanakkor a profil közepén egy nagy tömör terület található, amelynek területe 3846,5 mm².
A profil alaki jellemzői alapján ítélve a fogak közötti tér félig üreges profilnak tekinthető, és a hűtőprofil több félig üreges profilból áll. Ezért a formaszerkezet tervezésekor kulcsfontosságú figyelembe venni, hogyan biztosítható a forma szilárdsága. Bár a félig üreges profilokhoz az iparág számos érett formaszerkezetet fejlesztett ki, mint például a „fedett hasítóforma”, a „vágott hasítóforma”, a „függőhíd hasítóforma” stb. Ezek a szerkezetek azonban nem alkalmazhatók több félig üreges profilból álló termékekre. A hagyományos tervezés csak az anyagokat veszi figyelembe, de az extrudálásos öntésnél a szilárdságra gyakorolt legnagyobb hatást az extrudálási folyamat során fellépő extrudálási erő gyakorolja, és a fémalakítási folyamat az extrudálási erőt létrehozó fő tényező.
A napelemes radiátor profiljának nagy központi tömör területe miatt az extrudálási folyamat során könnyen előfordulhat, hogy az áramlási sebesség ezen a területen túl gyors lesz, és további húzófeszültség keletkezik a fogak közötti felfüggesztő cső fején, ami a fogak közötti felfüggesztő cső töréséhez vezet. Ezért a formaszerkezet tervezésekor a fém áramlási sebességének és az áramlási sebességnek a beállítására kell összpontosítani, hogy csökkentsük az extrudálási nyomást és javítsuk a fogak közötti felfüggesztett cső feszültségállapotát, ezáltal növelve a forma szilárdságát.
2. A formaszerkezet és az extrudálóprés kapacitásának kiválasztása
2.1 Öntőforma szerkezete
Az 1. ábrán látható napraforgó alakú radiátorprofil esetében, bár nincs üreges része, a 2. ábrán látható osztott formaszerkezetet kell alkalmaznia. A hagyományos söntforma-szerkezettől eltérően a fém forrasztóállomás kamrája a felső formában található, az alsó formában pedig egy betétszerkezetet használnak. A cél a forma költségeinek csökkentése és a formagyártási ciklus lerövidítése. Mind a felső, mind az alsó formakészlet univerzális és újrafelhasználható. Ennél is fontosabb, hogy a szerszámfurat-blokkok egymástól függetlenül feldolgozhatók, ami jobban biztosítja a szerszámfurat-munkaöv pontosságát. Az alsó forma belső furata lépcsőként van kialakítva. A felső rész és a szerszámfurat-blokk hézaggal illeszkedik, és a rés értéke mindkét oldalon 0,06~0,1 m; az alsó rész interferencia-illesztést alkalmaz, és az interferencia mértéke mindkét oldalon 0,02~0,04 m, ami biztosítja a koaxialitást és megkönnyíti az összeszerelést, így a betétillesztés kompaktabb, és ugyanakkor elkerülhető a hőszerelés interferencia-illesztése által okozott formadeformáció.
2.2 Az extruder kapacitásának kiválasztása
Az extruder kapacitásának kiválasztása egyrészt az extrudáló henger megfelelő belső átmérőjének és az extruder maximális fajlagos nyomásának meghatározására szolgál az extrudáló henger szakaszán, hogy megfeleljen a fémalakítás során fellépő nyomásnak. Másrészt a megfelelő extrudálási arány meghatározása és a költségek alapján a megfelelő formaméret kiválasztása. A napraforgó radiátor alumínium profil esetében az extrudálási arány nem lehet túl nagy. Ennek fő oka az, hogy az extrudálási erő arányos az extrudálási aránnyal. Minél nagyobb az extrudálási arány, annál nagyobb az extrudálási erő. Ez rendkívül káros a napraforgó radiátor alumínium profil formára nézve.
A tapasztalat azt mutatja, hogy a napraforgó radiátorok alumínium profiljainak extrudálási aránya kisebb, mint 25. Az 1. ábrán látható profilhoz egy 20,0 MN extrudert választottak, amelynek extrudáló hengerének belső átmérője 208 mm. A számítás után az extruder maximális fajlagos nyomása 589 MPa, ami megfelelőbb érték. Ha a fajlagos nyomás túl magas, a formára nehezedő nyomás nagy lesz, ami káros a forma élettartamára; ha a fajlagos nyomás túl alacsony, nem tudja kielégíteni az extrudálási formázás követelményeit. A tapasztalat azt mutatja, hogy az 550~750 MPa tartományba eső fajlagos nyomás jobban megfelel a különböző folyamatkövetelményeknek. A számítás után az extrudálási együttható 4,37. A forma méretspecifikációját 350 mmx200 mm-re (külső átmérő x fok) választották.
3. A forma szerkezeti paramétereinek meghatározása
3.1 Felső forma szerkezeti paraméterei
(1) Az elterelő furatok száma és elrendezése. A napraforgó radiátor profilú söntőformájához minél több söntő furat van, annál jobb. Hasonló kör alakú profilok esetén általában 3-4 hagyományos söntő furatot választanak. Ennek eredményeként a sönthíd szélessége nagyobb. Általában, ha nagyobb, mint 20 mm, a hegesztések száma kevesebb. A szerszámfurat munkaövének kiválasztásakor azonban a sönthíd alján lévő szerszámfurat munkaövének rövidebbnek kell lennie. Abban a feltételben, hogy nincs pontos számítási módszer a munkaöv kiválasztására, természetesen az híd alatti szerszámfurat és a többi alkatrész áramlási sebessége az extrudálás során nem fog pontosan ugyanazt az áramlási sebességet elérni a munkaöv különbsége miatt. Ez az áramlási sebességbeli különbség további szakítófeszültséget okoz a konzolon, és a hőelvezető fogak elhajlását okozza. Ezért a sűrű fogszámú napraforgó radiátor extrudáló szerszám esetében nagyon fontos biztosítani, hogy az egyes fogak áramlási sebessége egyenletes legyen. A söntfuratok számának növekedésével a sönthidak száma is ennek megfelelően növekszik, és a fém áramlási sebessége, valamint az áramláseloszlása egyenletesebbé válik. Ez azért van, mert a sönthidak számának növekedésével a sönthidak szélessége ennek megfelelően csökkenthető.
A gyakorlati adatok azt mutatják, hogy a söntfuratok száma általában 6 vagy 8, vagy akár több is lehet. Természetesen néhány nagy napraforgó hőelvezetési profil esetén a felső forma a söntfuratokat a ≤ 14 mm-es sönthíd szélesség elvének megfelelően is elrendezheti. A különbség az, hogy egy elülső osztólemezt kell hozzáadni a fémáramlás előelosztásához és beállításához. Az elülső terelőlemezben az elterelőfuratok száma és elrendezése hagyományos módon is elvégezhető.
Ezenkívül a söntfuratok elrendezésénél figyelembe kell venni a felső forma használatát a hőelvezető fog konzolfejének megfelelő védelmére, hogy megakadályozzák a fém közvetlen ütközését a konzolcső fejével, és ezáltal javítsák a konzolcső feszültségállapotát. A konzolfej fogak közötti blokkolt része a konzolcső hosszának 1/5~1/4-e lehet. A söntfuratok elrendezése a 3. ábrán látható.
(2) A söntfurat területviszonya. Mivel a forró fog tövének falvastagsága kicsi, a magassága messze van a középponttól, és a fizikai terület is nagyon eltér a középponttól, ez a legnehezebben alakítható fémrész. Ezért a napraforgó radiátor profilformájának tervezésénél kulcsfontosságú szempont, hogy a központi szilárd rész áramlási sebességét a lehető leglassabban érjék el, hogy a fém először a fog tövét töltse ki. Ennek a hatásnak az eléréséhez egyrészt a munkaszalag kiválasztása, másrészt pedig, ami még fontosabb, az elterelőfurat területének meghatározása, főként az elterelőfuratnak megfelelő központi rész területének meghatározása. A tesztek és a tapasztalati értékek azt mutatják, hogy a legjobb hatás akkor érhető el, ha a központi elterelőfurat S1 területe és a külső egyetlen elterelőfurat S2 területe kielégíti a következő összefüggést: S1 = (0,52 ~ 0,72) S2
Ezenkívül a központi osztófurat effektív fémáramlási csatornájának 20–25 mm-rel hosszabbnak kell lennie, mint a külső osztófurat effektív fémáramlási csatornájának. Ez a hosszúság figyelembe veszi a szerszámjavítás lehetőségét és a mozgásteret is.
(3) Hegesztőkamra mélysége. A Sunflower radiátorprofil extrudáló szerszáma eltér a hagyományos söntformától. Teljes hegesztőkamrájának a felső szerszámban kell lennie. Ez biztosítja az alsó szerszám furatblokk-megmunkálásának pontosságát, különösen a munkaszalag pontosságát. A hagyományos söntformához képest a Sunflower radiátorprofil söntforma hegesztőkamrájának mélységét növelni kell. Minél nagyobb az extrudálógép kapacitása, annál nagyobb a hegesztőkamra mélységének növekedése, amely 15~25 mm. Például, ha egy 20 MN extrudálógépet használnak, a hagyományos söntforma hegesztőkamrájának mélysége 20~22 mm, míg a napraforgó radiátorprofil söntformájának hegesztőkamrájának mélysége 35~40 mm kell legyen. Ennek az az előnye, hogy a fém teljesen összehegesztődik, és a felfüggesztett csőre ható feszültség jelentősen csökken. A felső szerszám hegesztőkamrájának szerkezete a 4. ábrán látható.
3.2 A szerszámfurat betétjének kialakítása
A szerszámfurat-blokk kialakítása főként a szerszámfurat méretét, a munkaövet, a tükörblokk külső átmérőjét és vastagságát stb. foglalja magában.
(1) A szerszámfurat méretének meghatározása. A szerszámfurat mérete hagyományos módon határozható meg, főként az ötvözet hőkezelésének méretezését figyelembe véve.
(2) A munkaszíj kiválasztása. A munkaszíj kiválasztásának alapelve, hogy először is biztosítsuk a foggyökér alján elegendő fémellátást, így a foggyökér alján az áramlási sebesség gyorsabb, mint más alkatrészeknél. Ezért a foggyökér alján lévő munkaszíjnak a legrövidebbnek kell lennie, 0,3~0,6 mm értékkel, és a szomszédos alkatrészeknél a munkaszíjat 0,3 mm-rel kell növelni. Az alapelv az, hogy 10~15 mm-enként 0,4~0,5-tel növeljük a középpont felé; másodszor, a munkaszíj hossza a középpont legnagyobb tömör részén nem haladhatja meg a 7 mm-t. Ellenkező esetben, ha a munkaszíj hosszkülönbsége túl nagy, nagy hibák léphetnek fel a rézelektródák megmunkálásakor és a munkaszíj szikraforgácsolási megmunkálásakor. Ez a hiba könnyen okozhatja a fog elhajlását és törését az extrudálási folyamat során. A munkaszíj az 5. ábrán látható.
(3) A betét külső átmérője és vastagsága. Hagyományos söntformáknál a szerszámfurat betétjének vastagsága megegyezik az alsó forma vastagságával. A napraforgó alakú radiátorformánál azonban, ha a szerszámfurat effektív vastagsága túl nagy, a profil könnyen ütközhet a formával az extrudálás és a kisülés során, ami egyenetlen fogazást, karcolásokat vagy akár fogbeszorulást okozhat. Ezek a fogak törését okozhatják.
Ezenkívül, ha a szerszámfurat vastagsága túl nagy, egyrészt a szikraforgácsolási folyamat során a feldolgozási idő hosszú, másrészt könnyen elektromos korróziós eltérést okozhat, és az extrudálás során is könnyen előfordulhatnak fogeltérések. Természetesen, ha a szerszámfurat vastagsága túl kicsi, a fogak szilárdsága nem garantálható. Ezért e két tényező figyelembevételével a tapasztalat azt mutatja, hogy az alsó forma szerszámfurat-beillesztési foka általában 40-50; és a szerszámfurat-betét külső átmérőjének a szerszámfurat legnagyobb szélétől a betét külső köréig 25-30 mm-nek kell lennie.
Az 1. ábrán látható profil esetében a szerszámfurat-blokk külső átmérője és vastagsága 225 mm, illetve 50 mm. A szerszámfurat-betét a 6. ábrán látható. Az ábrán a D a tényleges méret, a névleges méret pedig 225 mm. Külső méreteinek határérték-eltérése az alsó öntőforma belső furatához igazodik, hogy az egyoldali rés 0,01~0,02 mm tartományon belül legyen. A szerszámfurat-blokk a 6. ábrán látható. Az alsó öntőformára helyezett szerszámfurat-blokk belső furatának névleges mérete 225 mm. A ténylegesen mért méret alapján a szerszámfurat-blokkot a 0,01~0,02 mm oldalanként elv szerint illesztik. A szerszámfurat-blokk külső átmérője D-ként adható meg, de a könnyebb beszerelés érdekében a szerszámfurat-tükörblokk külső átmérője a betáplálási végén 0,1 m tartományon belül csökkenthető, ahogy az ábrán látható.
4. A formagyártás kulcsfontosságú technológiái
A Sunflower radiátorprofil öntőforma megmunkálása nem sokban különbözik a hagyományos alumínium profilöntőformáktól. A nyilvánvaló különbség főként az elektromos megmunkálásban tükröződik.
(1) A huzalvágás során meg kell akadályozni a rézelektróda deformálódását. Mivel a szikraforgácsoláshoz használt rézelektróda nehéz, a fogai túl kicsik, maga az elektróda puha, gyenge merevséggel rendelkezik, és a huzalvágás során keletkező helyi magas hőmérséklet miatt az elektróda könnyen deformálódik a huzalvágási folyamat során. Deformált rézelektródák használatakor munkaszalagok és üres kések megmunkálásához ferde fogak keletkezhetnek, ami könnyen okozhatja a forma selejtét a feldolgozás során. Ezért meg kell akadályozni a rézelektródák deformálódását az online gyártási folyamat során. A fő megelőző intézkedések a következők: huzalvágás előtt a réztömböt ágyazattal kell kiegyenlíteni; mérőórával kell beállítani a függőlegességet az elején; huzalvágáskor először a fogazott résztől kell kezdeni, és végül a vastag falú részt kell levágni; időnként hulladék ezüsthuzallal kell kitölteni a vágott részeket; a huzal elkészítése után huzalvágóval kell levágni egy kb. 4 mm-es rövid szakaszt a vágott rézelektróda hosszában.
(2) A szikraforgácsolás nyilvánvalóan különbözik a hagyományos öntőformáktól. A szikraforgácsolás nagyon fontos a napraforgó radiátor profilöntőformáinak feldolgozásában. Még ha a tervezés tökéletes is, egy apró szikraforgácsolási hiba a teljes forma selejtezéséhez vezethet. A szikraforgácsolás nem annyira függ a berendezésektől, mint a huzalvágás. Nagyban függ a kezelő kezelési készségeitől és jártasságától. A szikraforgácsolás elsősorban a következő öt pontra összpontosít:
① Szikraforgácsolási megmunkálóáram. 7~10 A áram használható a kezdeti szikraforgácsoláshoz a feldolgozási idő lerövidítésére; 5~7 A áram használható a befejező megmunkáláshoz. A kis áram használatának célja a jó felület elérése;
2. Biztosítsa a forma végfelületének síkságát és a rézelektróda függőlegességét. A forma végfelületének gyenge síksága vagy a rézelektróda nem megfelelő függőlegessége megnehezíti annak biztosítását, hogy a szikraforgácsolás utáni munkaszalag hossza megfeleljen a tervezett munkaszalag hosszának. A szikraforgácsolás könnyen meghibásodhat, vagy akár át is sérülhet a fogazott munkaszalagon. Ezért a megmunkálás előtt csiszológéppel kell síkba simítani a forma mindkét végét a pontossági követelmények teljesítése érdekében, és mérőórával kell korrigálni a rézelektróda függőlegességét.
③ Győződjön meg arról, hogy az üres kések közötti rés egyenletes. A kezdeti megmunkálás során ellenőrizze, hogy az üres szerszám 3-4 mm-enként 0,2 mm-enként el van-e tolva. Ha az eltolás nagy, a későbbi beállításokkal nehéz lesz korrigálni;
④A szikraforgácsolás során keletkező maradványokat időben el kell távolítani. A szikraforgácsolás okozta korrózió nagy mennyiségű maradványt eredményez, amelyet időben el kell távolítani, különben a munkaszalag hossza a maradványok eltérő magassága miatt eltérő lesz;
⑤A formát szikraforgácsolás előtt demagnetizálni kell.
5. Az extrudálási eredmények összehasonlítása
Az 1. ábrán látható profilt a hagyományos osztott öntőformával és a cikkben javasolt új tervezési sémával tesztelték. Az eredmények összehasonlítását az 1. táblázat mutatja.
Az összehasonlítás eredményeiből látható, hogy a forma szerkezete nagy hatással van a forma élettartamára. Az új sémával tervezett forma nyilvánvaló előnyökkel rendelkezik, és jelentősen javítja az élettartamot.
6. Következtetés
A napraforgó radiátor profil extrudáló öntőforma egy olyan öntőforma, amelyet nagyon nehéz megtervezni és gyártani, és a tervezése és gyártása viszonylag összetett. Ezért az extrudálás sikerességi arányának és az öntőforma élettartamának biztosítása érdekében a következő pontokat kell elérni:
(1) A forma szerkezeti formáját ésszerűen kell megválasztani. A forma szerkezetének csökkentenie kell az extrudálási erőt, hogy csökkentse a hőelvezető fogak által képzett formakonzolra ható feszültséget, ezáltal javítva a forma szilárdságát. A kulcs a söntfuratok számának és elrendezésének, valamint a söntfuratok területének és egyéb paraméterek ésszerű meghatározása: először is, a söntfuratok között kialakított sönthíd szélessége nem haladhatja meg a 16 mm-t; másodszor, az osztott furat területét úgy kell meghatározni, hogy az osztási arány a lehető legnagyobb mértékben elérje az extrudálási arány több mint 30%-át, miközben biztosítja a forma szilárdságát.
(2) Ésszerűen kell kiválasztani a munkaszalagot, és ésszerű intézkedéseket kell tenni az elektromos megmunkálás során, beleértve a rézelektródák feldolgozási technológiáját és az elektromos megmunkálás elektromos szabványparamétereit. Az első kulcsfontosságú pont, hogy a rézelektródát a huzalvágás előtt felületi csiszolással kell ellátni, és a huzalvágás során a behelyezési módszert kell alkalmazni ennek biztosítására. Az elektródák nem lazaak vagy deformáltak.
(3) Az elektromos megmunkálási folyamat során az elektródát pontosan be kell állítani a fogak eltérésének elkerülése érdekében. Természetesen az ésszerű tervezés és gyártás alapján a kiváló minőségű melegalakító öntőforma acél használata és a három vagy több hőmérsékletű vákuumos hőkezelési eljárás maximalizálhatja a forma lehetőségeit és jobb eredményeket érhet el. A tervezéstől a gyártáson át az extrudálásig csak akkor biztosíthatjuk, hogy a napraforgó radiátor profilöntőforma extrudálva legyen, ha minden egyes láncszem pontos.
Közzététel ideje: 2024. augusztus 1.
