چگونه می توان قالب اکستروژن رادیاتور آفتابگردان را برای پروفیل آلومینیومی طراحی کرد؟

1. تجزیه و تحلیل مشخصات ساختاری مقاطع پروفیل آلومینیومی

شکل 1 سطح مقطع پروفیل آلومینیومی معمولی رادیاتور آفتابگردان را نشان می دهد. سطح مقطع پروفیل 7773.5 میلی متر مربع است که در مجموع 40 دندانه اتلاف حرارت دارد. حداکثر اندازه دهانه آویزان بین دندان ها 4.46 میلی متر است. پس از محاسبه، نسبت زبان بین دندان ها 15.7 است. در همان زمان، یک منطقه جامد بزرگ در مرکز پروفیل وجود دارد که مساحت آن 3846.5 میلی متر مربع است.

با قضاوت از ویژگی های شکل پروفیل، فضای بین دندانه ها را می توان به عنوان پروفیل های نیمه توخالی در نظر گرفت و پروفیل رادیاتور از چندین پروفیل نیمه توخالی تشکیل شده است. بنابراین، هنگام طراحی ساختار قالب، نکته کلیدی در نظر گرفتن چگونگی اطمینان از استحکام قالب است. اگرچه برای پروفیل های نیمه توخالی، صنعت انواع ساختارهای قالب بالغ مانند "قالب شکاف پوشش دار"، "قالب شکاف برش"، "قالب شکاف پل معلق" و غیره را توسعه داده است. با این حال، این ساختارها برای محصولات قابل اجرا نیستند. از چندین پروفیل نیمه توخالی تشکیل شده است. طراحی سنتی فقط مواد را در نظر می‌گیرد، اما در قالب‌گیری اکستروژن، بیشترین تأثیر بر استحکام، نیروی اکستروژن در طول فرآیند اکستروژن است و فرآیند شکل‌دهی فلز، عامل اصلی تولید نیروی اکستروژن است.

با توجه به بزرگی ناحیه جامد مرکزی پروفیل رادیاتور خورشیدی، بسیار آسان است که سرعت جریان کلی در این ناحیه در طول فرآیند اکستروژن بسیار سریع باشد و تنش کششی اضافی روی سر تعلیق بین دندانی ایجاد شود. لوله، که منجر به شکستگی لوله تعلیق بین دندانی می شود. بنابراین در طراحی ساختار قالب باید بر روی تنظیم دبی و دبی فلز تمرکز کنیم تا به هدف کاهش فشار اکستروژن و بهبود وضعیت تنش لوله معلق بین دندانه ها دست یابیم تا استحکام لوله را بهبود بخشد. قالب

2. انتخاب ساختار قالب و ظرفیت پرس اکستروژن

2.1 فرم ساختار قالب

برای پروفیل رادیاتور آفتابگردان نشان داده شده در شکل 1، اگرچه قسمت توخالی ندارد، باید ساختار قالب تقسیم شده را همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است اتخاذ کند. متفاوت از ساختار قالب سنتی شانت، محفظه ایستگاه لحیم کاری فلز در قسمت بالایی قرار می گیرد. قالب، و یک ساختار درج در قالب پایین استفاده شده است. هدف کاهش هزینه های قالب و کوتاه کردن چرخه تولید قالب است. هر دو مجموعه قالب بالایی و قالب پایینی جهانی هستند و قابل استفاده مجدد هستند. مهمتر از آن، بلوک های سوراخ قالب را می توان به طور مستقل پردازش کرد، که می تواند دقت تسمه کار سوراخ قالب را بهتر تضمین کند. سوراخ داخلی قالب پایینی به صورت پله ای طراحی شده است. قسمت بالایی و بلوک سوراخ قالب متناسب با فاصله است و مقدار شکاف در هر دو طرف 0.06 ~ 0.1 متر است. قسمت پایین تناسب تداخل را اتخاذ می کند و مقدار تداخل در هر دو طرف 0.02 ~ 0.04 متر است که به اطمینان از هم محوری کمک می کند و مونتاژ را تسهیل می کند و باعث فشرده تر شدن منبت می شود و در عین حال می تواند از تغییر شکل قالب ناشی از نصب حرارتی جلوگیری کند. تداخل مناسب

2.2 انتخاب ظرفیت اکسترودر

انتخاب ظرفیت اکسترودر از یک طرف برای تعیین قطر داخلی مناسب بشکه اکستروژن و حداکثر فشار ویژه اکسترودر بر روی قسمت بشکه اکستروژن برای پاسخگویی به فشار در حین شکل‌دهی فلز است. از سوی دیگر، تعیین نسبت اکستروژن مناسب و انتخاب مشخصات اندازه قالب مناسب بر اساس هزینه است. برای پروفیل آلومینیومی رادیاتور آفتابگردان، نسبت اکستروژن نمی تواند خیلی زیاد باشد. دلیل اصلی این است که نیروی اکستروژن متناسب با نسبت اکستروژن است. هر چه نسبت اکستروژن بیشتر باشد، نیروی اکستروژن بیشتر است. این برای قالب پروفیل آلومینیومی رادیاتور آفتابگردان بسیار مضر است.

تجربه نشان می دهد که نسبت اکستروژن پروفیل های آلومینیومی برای رادیاتورهای آفتابگردان کمتر از 25 است. برای پروفیل نشان داده شده در شکل 1، یک اکسترودر 20.0 MN با قطر داخلی بشکه اکستروژن 208 میلی متر انتخاب شد. پس از محاسبه، حداکثر فشار مخصوص اکسترودر 589MPa است که مقدار مناسب تری است. اگر فشار خاص خیلی زیاد باشد، فشار روی قالب زیاد خواهد بود که برای عمر قالب مضر است. اگر فشار خاص خیلی کم باشد، نمی تواند الزامات شکل دهی اکستروژن را برآورده کند. تجربه نشان می دهد که یک فشار خاص در محدوده 550 تا 750 مگاپاسکال می تواند نیازهای مختلف فرآیند را بهتر برآورده کند. پس از محاسبه، ضریب اکستروژن 4.37 است. مشخصات اندازه قالب 350 mmx200 mm (قطر بیرونی x درجه) انتخاب شده است.

3. تعیین پارامترهای ساختاری قالب

3.1 پارامترهای ساختاری قالب بالایی

(1) تعداد و ترتیب سوراخ های دیورتر. برای قالب شنت پروفیل رادیاتور آفتابگردان، هرچه تعداد سوراخ های شنت بیشتر باشد، بهتر است. برای پروفیل هایی با شکل دایره ای مشابه، به طور کلی 3 تا 4 سوراخ سنتی انتخاب می شود. نتیجه این است که عرض پل شانت بزرگتر است. به طور کلی، زمانی که بزرگتر از 20 میلی متر باشد، تعداد جوش ها کمتر است. اما هنگام انتخاب تسمه کار سوراخ قالب، تسمه کار سوراخ قالب در پایین پل شنت باید کوتاهتر باشد. در شرایطی که روش محاسباتی دقیقی برای انتخاب تسمه کار وجود نداشته باشد، طبیعتاً باعث می‌شود که سوراخ قالب زیر پل و سایر قسمت‌ها به دلیل اختلاف تسمه کار، در هنگام اکستروژن دقیقاً دبی یکسانی نداشته باشد. این تفاوت در سرعت جریان باعث ایجاد تنش کششی اضافی روی کنسول می شود و باعث انحراف دندانه های دفع گرما می شود. بنابراین، برای قالب اکستروژن رادیاتور آفتابگردان با تعداد دندان های متراکم، اطمینان از سازگاری سرعت جریان هر دندان بسیار حیاتی است. با افزایش تعداد سوراخ‌های شنت، تعداد پل‌های شنت نیز افزایش می‌یابد و سرعت جریان و توزیع جریان فلز یکنواخت‌تر می‌شود. این به این دلیل است که با افزایش تعداد پل های شانت، عرض پل های شنت را می توان به همان نسبت کاهش داد.

داده های عملی نشان می دهد که تعداد سوراخ های شانت به طور کلی 6 یا 8 یا حتی بیشتر است. البته، برای برخی از پروفیل های بزرگ اتلاف حرارت آفتابگردان، قالب بالایی نیز می تواند سوراخ های شنت را مطابق با اصل عرض پل شانت ≤ 14 میلی متر ترتیب دهد. تفاوت این است که یک صفحه تقسیم جلو باید برای پیش توزیع و تنظیم جریان فلز اضافه شود. تعداد و چیدمان سوراخ های دیورتر در صفحه دیورتر جلویی را می توان به روش سنتی انجام داد.

علاوه بر این، هنگام چیدمان سوراخ‌های شنت، باید به استفاده از قالب بالایی برای محافظت مناسب از سر کنسول دندانه اتلاف گرما توجه شود تا از برخورد مستقیم فلز به سر لوله کنسول و در نتیجه بهبود وضعیت تنش جلوگیری شود. از لوله کنسول. قسمت مسدود شده سر کنسول بین دندان ها می تواند 1/5 ~ 1/4 طول لوله کنسول باشد. طرح سوراخ های شنت در شکل 3 نشان داده شده است

(2) رابطه مساحت سوراخ شنت. از آنجایی که ضخامت دیواره ریشه دندان داغ کم است و ارتفاع آن از مرکز فاصله دارد و ناحیه فیزیکی با مرکز آن بسیار متفاوت است، سخت ترین قسمت تشکیل فلز است. بنابراین، یک نکته کلیدی در طراحی قالب پروفیل رادیاتور آفتابگردان این است که سرعت جریان قسمت جامد مرکزی را تا حد ممکن کند کند تا اطمینان حاصل شود که فلز ابتدا ریشه دندان را پر می کند. برای دستیابی به چنین تأثیری، از یک طرف، انتخاب تسمه کار، و مهمتر از آن، تعیین مساحت سوراخ دیورتر، عمدتاً مساحت قسمت مرکزی مربوط به سوراخ دیورتر است. آزمایش‌ها و مقادیر تجربی نشان می‌دهند که بهترین اثر زمانی حاصل می‌شود که ناحیه سوراخ مرکزی S1 و ناحیه سوراخ منفرد دیورتر خارجی S2 رابطه زیر را برآورده کنند: S1 = (0.52 ~ 0.72) S2

علاوه بر این، کانال جریان فلزی موثر سوراخ شکاف مرکزی باید 20 ~ 25 میلی متر طولانی تر از کانال جریان فلزی موثر سوراخ شکاف خارجی باشد. این طول حاشیه و امکان تعمیر قالب را نیز در نظر می گیرد.

(3) عمق محفظه جوش. قالب اکستروژن پروفیل رادیاتور آفتابگردان با قالب سنتی شانت متفاوت است. کل محفظه جوش آن باید در قالب بالایی قرار گیرد. این برای اطمینان از دقت پردازش بلوک سوراخ قالب پایین، به ویژه دقت تسمه کار است. در مقایسه با قالب سنتی شانت، عمق محفظه جوش قالب شنت پروفیل رادیاتور آفتابگردان باید افزایش یابد. هرچه ظرفیت دستگاه اکستروژن بیشتر باشد، عمق محفظه جوش بیشتر می شود که 15 تا 25 میلی متر است. به عنوان مثال، اگر از دستگاه اکستروژن 20 MN استفاده شود، عمق محفظه جوش قالب سنتی شنت 20 ~ 22 میلی متر است، در حالی که عمق محفظه جوش قالب شنت پروفیل رادیاتور آفتابگردان باید 35 تا 40 میلی متر باشد. . مزیت این کار این است که فلز به طور کامل جوش داده شده و فشار وارده بر لوله معلق بسیار کاهش می یابد. ساختار محفظه جوشکاری قالب بالایی در شکل 4 نشان داده شده است.

3.2 طراحی درج سوراخ قالب

طراحی بلوک سوراخ قالب عمدتاً شامل اندازه سوراخ قالب، تسمه کار، قطر بیرونی و ضخامت بلوک آینه و غیره است.

(1) تعیین اندازه سوراخ قالب. اندازه سوراخ قالب را می توان به روش سنتی، عمدتاً با در نظر گرفتن پوسته پوسته شدن پردازش حرارتی آلیاژ تعیین کرد.

(2) انتخاب کمربند کار. اصل انتخاب تسمه کار این است که ابتدا اطمینان حاصل شود که تمام فلزات در پایین ریشه دندان کافی است، به طوری که سرعت جریان در پایین ریشه دندان سریعتر از سایر قسمت ها باشد. بنابراین، تسمه کار در پایین ریشه دندان باید کوتاه ترین، با مقدار 0.3 تا 0.6 میلی متر باشد، و تسمه کار در قسمت های مجاور باید 0.3 میلی متر افزایش یابد. اصل این است که 0.4 ~ 0.5 هر 10 ~ 15 میلی متر به سمت مرکز افزایش یابد. ثانیاً، تسمه کار در بزرگترین بخش جامد مرکز نباید بیش از 7 میلی متر باشد. در غیر این صورت، اگر اختلاف طول تسمه کار خیلی زیاد باشد، خطاهای بزرگی در پردازش الکترودهای مسی و پردازش EDM تسمه کار رخ می دهد. این خطا به راحتی می تواند باعث شکستن انحراف دندان در طول فرآیند اکستروژن شود. تسمه کار در شکل 5 نشان داده شده است.

 

(3) قطر بیرونی و ضخامت درج. برای قالب های سنتی شانت، ضخامت درج سوراخ قالب ضخامت قالب پایینی است. با این حال، برای قالب رادیاتور آفتابگردان، اگر ضخامت موثر سوراخ قالب بیش از حد زیاد باشد، پروفیل به راحتی در هنگام اکستروژن و تخلیه با قالب برخورد می کند و در نتیجه دندان ها ناهموار، خراش یا حتی گیر کردن دندان ایجاد می شود. اینها باعث شکستن دندان ها می شوند.

علاوه بر این، اگر ضخامت سوراخ قالب بیش از حد طولانی باشد، از یک طرف، زمان پردازش در طول فرآیند EDM طولانی است و از طرف دیگر، به راحتی باعث انحراف خوردگی الکتریکی می شود و همچنین به راحتی انجام می شود. باعث انحراف دندان در حین اکستروژن می شود. البته اگر ضخامت سوراخ دای خیلی کم باشد، نمی توان استحکام دندان ها را تضمین کرد. بنابراین، با در نظر گرفتن این دو عامل، تجربه نشان می دهد که درجه درج سوراخ قالب در قالب زیرین معمولاً 40 تا 50 است. و قطر خارجی درج سوراخ قالب باید 25 تا 30 میلی متر از بزرگترین لبه سوراخ قالب تا دایره بیرونی درج باشد.

برای پروفیل نشان داده شده در شکل 1، قطر بیرونی و ضخامت بلوک سوراخ قالب به ترتیب 225 میلی متر و 50 میلی متر است. درج سوراخ قالب در شکل 6 نشان داده شده است. D در شکل اندازه واقعی و اندازه اسمی آن 225 میلی متر است. انحراف حدی ابعاد بیرونی آن مطابق با سوراخ داخلی قالب پایینی است تا اطمینان حاصل شود که شکاف یک طرفه در محدوده 0.01 تا 0.02 میلی متر است. بلوک سوراخ قالب در شکل 6 نشان داده شده است. اندازه اسمی سوراخ داخلی بلوک سوراخ قالب قرار داده شده در قالب پایین 225 میلی متر است. بر اساس اندازه واقعی اندازه گیری شده، بلوک سوراخ قالب مطابق با اصل 0.01 ~ 0.02 میلی متر در هر طرف است. قطر خارجی بلوک سوراخ قالب را می توان به صورت D بدست آورد، اما برای راحتی نصب، قطر خارجی بلوک آینه سوراخ قالب را می توان به طور مناسب در محدوده 0.1 متر در انتهای تغذیه کاهش داد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. .

4. فن آوری های کلیدی ساخت قالب

ماشینکاری قالب پروفیل رادیاتور آفتابگردان تفاوت چندانی با قالب های معمولی پروفیل آلومینیومی ندارد. تفاوت آشکار عمدتاً در پردازش الکتریکی منعکس می شود.

(1) از نظر برش سیم، جلوگیری از تغییر شکل الکترود مس ضروری است. از آنجایی که الکترود مسی مورد استفاده برای EDM سنگین است، دندان ها خیلی کوچک هستند، خود الکترود نرم است، استحکام ضعیفی دارد و دمای بالای محلی ایجاد شده توسط برش سیم باعث می شود که الکترود به راحتی در طول فرآیند سیم برش تغییر شکل دهد. هنگام استفاده از الکترودهای مسی تغییر شکل داده شده برای پردازش تسمه های کار و چاقوهای خالی، دندانه های کج رخ می دهد که به راحتی می تواند باعث از بین رفتن قالب در طول پردازش شود. بنابراین، لازم است از تغییر شکل الکترودهای مسی در طول فرآیند تولید آنلاین جلوگیری شود. اقدامات پیشگیرانه اصلی عبارتند از: قبل از برش سیم، بلوک مسی را با یک تخت تراز کنید. از یک نشانگر شماره گیری برای تنظیم عمودی در ابتدا استفاده کنید. هنگام برش سیم ابتدا از قسمت دندان شروع کنید و در نهایت قسمت را با دیواره ضخیم ببرید. هر چند وقت یکبار، از سیم نقره برای پر کردن قطعات بریده شده استفاده کنید. پس از ساخت سیم، با استفاده از دستگاه سیم، بخش کوتاهی در حدود 4 میلی متر در طول الکترود مسی بریده شده را قطع کنید.

(2) ماشینکاری تخلیه الکتریکی آشکارا با قالب های معمولی متفاوت است. EDM در پردازش قالب های پروفیل رادیاتور آفتابگردان بسیار مهم است. حتی اگر طرح کامل باشد، یک نقص جزئی در EDM باعث می شود کل قالب از بین برود. ماشینکاری تخلیه الکتریکی به اندازه برش سیم به تجهیزات وابسته نیست. تا حد زیادی به مهارت و مهارت اپراتور بستگی دارد. ماشینکاری تخلیه الکتریکی عمدتاً به پنج نکته زیر توجه دارد:

① جریان ماشینکاری تخلیه الکتریکی. 7 ~ 10 یک جریان را می توان برای ماشینکاری اولیه EDM برای کوتاه کردن زمان پردازش استفاده کرد. 5 ~ 7 جریان را می توان برای تکمیل ماشینکاری استفاده کرد. هدف از استفاده از جریان کم، به دست آوردن یک سطح خوب است.

② از صافی وجه انتهایی قالب و عمودی بودن الکترود مسی اطمینان حاصل کنید. صافی ضعیف وجه انتهایی قالب یا عمودی ناکافی الکترود مسی، اطمینان از مطابقت طول تسمه کار پس از پردازش EDM با طول تسمه کار طراحی شده را دشوار می کند. شکست فرآیند EDM یا حتی نفوذ به تسمه کار دندانه دار آسان است. بنابراین، قبل از پردازش، باید از یک آسیاب برای مسطح کردن هر دو انتهای قالب برای برآوردن الزامات دقت استفاده شود، و یک نشانگر شماره گیری باید برای اصلاح عمودی الکترود مسی استفاده شود.

③ اطمینان حاصل کنید که فاصله بین چاقوهای خالی یکنواخت است. در طول ماشینکاری اولیه، بررسی کنید که آیا ابزار خالی در هر 3 تا 4 میلی‌متر پردازش، 0.2 میلی‌متر جابجا می‌شود یا خیر. اگر افست بزرگ باشد، اصلاح آن با تنظیمات بعدی دشوار خواهد بود.

④بقایای تولید شده در طول فرآیند EDM را به موقع حذف کنید. خوردگی تخلیه جرقه مقدار زیادی باقیمانده تولید می کند که باید به موقع تمیز شود، در غیر این صورت طول تسمه کار به دلیل ارتفاع های مختلف باقی مانده متفاوت خواهد بود.

⑤قبل از EDM باید مغناطیس زدایی شود.

5. مقایسه نتایج اکستروژن

پروفیل نشان داده شده در شکل 1 با استفاده از قالب سنتی تقسیم شده و طرح طراحی جدید ارائه شده در این مقاله آزمایش شد. مقایسه نتایج در جدول 1 نشان داده شده است.

از نتایج مقایسه می توان دریافت که ساختار قالب تأثیر زیادی بر عمر قالب دارد. قالب طراحی شده با استفاده از طرح جدید مزایای آشکاری دارد و عمر قالب را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

6. نتیجه گیری

قالب اکستروژن پروفیل رادیاتور آفتابگردان نوعی قالب است که طراحی و ساخت آن بسیار مشکل بوده و طراحی و ساخت آن نسبتاً پیچیده است. بنابراین، برای اطمینان از میزان موفقیت اکستروژن و عمر مفید قالب، باید به نکات زیر دست یافت:

(1) فرم ساختاری قالب باید به طور منطقی انتخاب شود. ساختار قالب باید برای کاهش نیروی اکستروژن برای کاهش تنش روی کنسول قالب که توسط دندانه‌های اتلاف حرارت ایجاد می‌شود، و در نتیجه استحکام قالب را کاهش دهد. نکته کلیدی این است که تعداد و ترتیب سوراخ‌های شنت و مساحت سوراخ‌های شنت و سایر پارامترها را به طور معقول تعیین کنید: اول، عرض پل شنت که بین سوراخ‌های شنت تشکیل می‌شود نباید از 16 میلی‌متر تجاوز کند. دوم، ناحیه سوراخ شکاف باید به گونه ای تعیین شود که نسبت شکاف تا حد امکان به بیش از 30 درصد نسبت اکستروژن برسد و در عین حال از استحکام قالب اطمینان حاصل شود.

(2) تسمه کار را معقولانه انتخاب کنید و اقدامات منطقی را در حین ماشینکاری الکتریکی اتخاذ کنید، از جمله فناوری پردازش الکترودهای مس و پارامترهای استاندارد الکتریکی ماشینکاری الکتریکی. اولین نکته کلیدی این است که الکترود مسی باید قبل از سیم کشی سطحی زمین شود و برای اطمینان از آن باید از روش درج در هنگام برش سیم استفاده شود. الکترودها شل یا تغییر شکل ندارند.

(3) در طول فرآیند ماشینکاری الکتریکی، الکترود باید به طور دقیق تراز شود تا از انحراف دندان جلوگیری شود. البته، بر اساس طراحی و ساخت معقول، استفاده از فولاد قالب گرم با کیفیت بالا و فرآیند عملیات حرارتی خلاء سه یا بیشتر می تواند پتانسیل قالب را به حداکثر برساند و به نتایج بهتری دست یابد. از طراحی، ساخت تا تولید اکستروژن، تنها در صورتی که هر پیوند دقیق باشد می‌توانیم از اکسترود شدن قالب پروفیل رادیاتور آفتابگردان اطمینان حاصل کنیم.