Alüminyum Profil için Ayçiçeği Radyatör Ekstrüzyon Kalıbı Nasıl Tasarlanır?

1. Alüminyum profil bölümlerinin yapısal özelliklerinin analizi

Şekil 1, tipik bir ayçiçeği radyatörü alüminyum profilinin kesitini göstermektedir. Profilin kesit alanı 7773,5 mm² olup toplam 40 adet ısı dağıtma dişi bulunmaktadır. Dişler arasında oluşan maksimum askı açıklığı boyutu 4,46 mm'dir. Hesaplama sonrasında dişler arasındaki dil oranı 15,7 olur. Aynı zamanda profilin merkezinde 3846,5mm² alana sahip geniş bir sağlam alan bulunmaktadır.

Profilin şekil özelliklerine bakılırsa dişler arasındaki boşluk yarı oyuk profiller olarak düşünülebilir ve radyatör profili birden fazla yarı oyuk profilden oluşur. Bu nedenle kalıp yapısını tasarlarken önemli olan kalıbın dayanıklılığının nasıl sağlanacağını düşünmektir. Her ne kadar yarı içi boş profiller için endüstri, “kapalı ayırıcı kalıp”, “kesilmiş ayırıcı kalıp”, “asma köprü ayırıcı kalıp” vb. gibi çeşitli olgun kalıp yapıları geliştirmiştir. Ancak bu yapılar ürünlere uygulanamaz. çoklu yarı içi boş profillerden oluşur. Geleneksel tasarım yalnızca malzemeleri dikkate alır, ancak ekstrüzyon kalıplamada dayanıklılık üzerindeki en büyük etki, ekstrüzyon işlemi sırasındaki ekstrüzyon kuvvetidir ve metal şekillendirme işlemi, ekstrüzyon kuvvetini oluşturan ana faktördür.

Güneş radyatörü profilinin geniş merkezi katı alanı nedeniyle, ekstrüzyon işlemi sırasında bu alandaki toplam akış hızının çok hızlı olmasına neden olmak çok kolaydır ve dişler arası süspansiyonun kafasında ilave çekme gerilimi oluşacaktır. dişler arası süspansiyon tüpünün kırılmasıyla sonuçlanan tüp. Bu nedenle, kalıp yapısının tasarımında, ekstrüzyon basıncını azaltmak ve dişler arasındaki asılı borunun gerilme durumunu iyileştirmek amacına ulaşmak için metal akış hızının ve akış hızının ayarlanmasına odaklanmalıyız. kalıp.

2. Kalıp yapısının ve ekstrüzyon pres kapasitesinin seçimi

2.1 Kalıp yapı formu

Şekil 1'de gösterilen ayçiçeği radyatör profili için içi boş bir parçaya sahip olmasa da Şekil 2'de gösterilen parçalı kalıp yapısını benimsemesi gerekmektedir. Geleneksel şönt kalıp yapısından farklı olarak metal lehim istasyonu haznesi üst kısma yerleştirilmiştir. kalıp, alt kalıpta ise insert yapısı kullanılmıştır. Amaç kalıp maliyetlerini azaltmak ve kalıp üretim döngüsünü kısaltmaktır. Hem üst kalıp hem de alt kalıp setleri evrenseldir ve tekrar kullanılabilir. Daha da önemlisi, kalıp deliği blokları bağımsız olarak işlenebilir, bu da kalıp deliği çalışma bandının doğruluğunu daha iyi sağlayabilir. Alt kalıbın iç deliği basamak olarak tasarlanmıştır. Üst kısım ve kalıp deliği bloğu boşluklu uyumu benimser ve her iki taraftaki boşluk değeri 0,06 ~ 0,1 m'dir; alt kısım girişim uyumunu benimser ve her iki taraftaki girişim miktarı 0,02 ~ 0,04 m'dir, bu da eş eksenliliğin sağlanmasına yardımcı olur ve montajı kolaylaştırır, dolgunun daha kompakt olmasını sağlar ve aynı zamanda termal kurulumun neden olduğu kalıp deformasyonunu önleyebilir girişim uyumu.

2.2 Ekstruder kapasitesinin seçimi

Ekstrüder kapasitesinin seçimi, bir yandan, ekstrüzyon tamburunun uygun iç çapını ve metal şekillendirme sırasındaki basıncı karşılamak için ekstrüderin ekstrüzyon tamburu bölümü üzerindeki maksimum spesifik basıncını belirlemektir. Diğer yandan uygun ekstrüzyon oranının belirlenmesi ve maliyete göre uygun kalıp boyutu özelliklerinin seçilmesidir. Ayçiçeği radyatör alüminyum profili için ekstrüzyon oranı çok büyük olamaz. Bunun temel nedeni, ekstrüzyon kuvvetinin ekstrüzyon oranıyla orantılı olmasıdır. Ekstrüzyon oranı ne kadar büyük olursa, ekstrüzyon kuvveti de o kadar büyük olur. Bu durum ayçiçeği radyatör alüminyum profil kalıbına son derece zararlıdır.

Deneyimler, ayçiçeği radyatörleri için alüminyum profillerin ekstrüzyon oranının 25'ten az olduğunu göstermektedir. Şekil 1'de gösterilen profil için, ekstrüzyon kovanı iç çapı 208 mm olan 20,0 MN'lik bir ekstrüder seçilmiştir. Hesaplama sonrasında ekstruderin maksimum özgül basıncı 589MPa olup bu daha uygun bir değerdir. Spesifik basınç çok yüksekse, kalıp üzerindeki basınç büyük olacak ve bu da kalıbın ömrüne zarar verecektir; özgül basınç çok düşükse, ekstrüzyonla şekillendirme gereksinimlerini karşılayamaz. Deneyimler, 550~750 MPa aralığındaki belirli bir basıncın çeşitli proses gereksinimlerini daha iyi karşılayabileceğini göstermektedir. Hesaplamadan sonra ekstrüzyon katsayısı 4,37'dir. Kalıp ölçü özelliği 350 mmx200 mm (dış çap x derece) olarak seçilmiştir.

3. Kalıp yapısal parametrelerinin belirlenmesi

3.1 Üst kalıbın yapısal parametreleri

(1) Yönlendirme deliklerinin sayısı ve düzeni. Ayçiçeği radyatör profili şönt kalıbında şönt delik sayısı ne kadar fazla olursa o kadar iyidir. Benzer dairesel şekillere sahip profiller için genellikle 3 ila 4 geleneksel şönt delik seçilir. Sonuç, şönt köprünün genişliğinin daha büyük olmasıdır. Genellikle 20 mm'den büyük olduğunda kaynak sayısı daha azdır. Ancak kalıp deliğinin çalışma bandını seçerken şönt köprüsünün alt kısmındaki kalıp deliğinin çalışma bandının daha kısa olması gerekmektedir. Çalışma bandının seçimi için kesin bir hesaplama yönteminin bulunmaması durumunda, çalışma bandının farklılığından dolayı doğal olarak köprü altındaki kalıp deliği ve diğer parçaların ekstrüzyon sırasında tam olarak aynı akış hızına ulaşamamasına neden olacaktır, Akış hızındaki bu fark, konsol üzerinde ilave çekme gerilimi oluşturacak ve ısı dağıtım dişlerinin sapmasına neden olacaktır. Bu nedenle yoğun diş sayısına sahip ayçiçeği radyatör ekstrüzyon kalıbı için her dişin akış hızının tutarlı olmasını sağlamak çok önemlidir. Şönt delik sayısı arttıkça şönt köprü sayısı da buna bağlı olarak artacak ve metalin akış hızı ve akış dağılımı daha eşit hale gelecektir. Çünkü şönt köprü sayısı arttıkça şönt köprülerin genişliği de buna bağlı olarak azaltılabilmektedir.

Pratik veriler, şönt deliklerinin sayısının genellikle 6 veya 8 veya daha fazla olduğunu göstermektedir. Tabii ki, bazı büyük ayçiçeği ısı dağıtım profilleri için üst kalıp, şönt köprü genişliği ≤ 14 mm prensibine göre şönt deliklerini de düzenleyebilir. Aradaki fark, metal akışının önceden dağıtılması ve ayarlanması için bir ön ayırıcı plakanın eklenmesinin gerekli olmasıdır. Ön yönlendirme plakasındaki yönlendirme deliklerinin sayısı ve düzeni geleneksel bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Ek olarak, şönt delikler düzenlenirken, metalin doğrudan konsol tüpünün kafasına çarpmasını önlemek ve böylece gerilim durumunu iyileştirmek için ısı dağıtma dişinin konsolun kafasını uygun şekilde korumak için üst kalıbın kullanılmasına dikkat edilmelidir. konsol borusunun. Konsol kafasının dişler arasındaki bloke kısmı, konsol tüpünün uzunluğunun 1/5 ~ 1/4'ü kadar olabilir. Şönt deliklerinin düzeni Şekil 3'te gösterilmektedir.

(2) Şönt deliğinin alan ilişkisi. Sıcak diş kökünün duvar kalınlığı küçük, yüksekliği merkezden uzak olduğundan ve fiziksel alanı merkezden çok farklı olduğundan metalin şekillendirilmesi en zor kısımdır. Bu nedenle ayçiçeği radyatör profil kalıbının tasarımında kilit nokta, metalin önce diş kökünü doldurmasını sağlamak için merkezi katı parçanın akış hızını mümkün olduğu kadar yavaş hale getirmektir. Böyle bir etki elde etmek için, bir yandan çalışma bandının seçilmesi ve daha da önemlisi, saptırma deliği alanının, esas olarak saptırma deliğine karşılık gelen orta kısmın alanının belirlenmesi gerekir. Testler ve ampirik değerler, en iyi etkinin, merkezi saptırma deliği S1 alanı ve harici tek saptırma deliği S2 alanı aşağıdaki ilişkiyi sağladığında elde edildiğini göstermektedir: S1= (0,52 ~0,72) S2

Ek olarak, merkezi ayırıcı deliğin etkili metal akış kanalı, dış ayırıcı deliğin etkili metal akış kanalından 20~25 mm daha uzun olmalıdır. Bu uzunluk aynı zamanda marjı ve kalıp onarımı olasılığını da hesaba katar.

(3) Kaynak odasının derinliği. Ayçiçeği radyatör profili ekstrüzyon kalıbı geleneksel şönt kalıbından farklıdır. Kaynak odasının tamamı üst kalıpta bulunmalıdır. Bu, alt kalıbın delik bloğu işleminin doğruluğunu, özellikle de çalışma bandının doğruluğunu sağlamak içindir. Geleneksel şönt kalıpla karşılaştırıldığında Ayçiçeği radyatör profili şönt kalıbının kaynak haznesi derinliğinin arttırılması gerekmektedir. Ekstrüzyon makinesinin kapasitesi ne kadar büyük olursa, kaynak odasının derinliği de o kadar fazla artar (15~25 mm). Örneğin, 20 MN'lik bir ekstrüzyon makinesi kullanılıyorsa, geleneksel şönt kalıbın kaynak odasının derinliği 20~22 mm iken, ayçiçeği radyatör profilinin şönt kalıbının kaynak odasının derinliği 35~40 mm olmalıdır. . Bunun avantajı metalin tamamen kaynaklanmış olması ve asılı boru üzerindeki stresin büyük ölçüde azalmasıdır. Üst kalıp kaynak odasının yapısı Şekil 4'te gösterilmiştir.

3.2 Kalıp deliği ek parçasının tasarımı

Kalıp deliği bloğunun tasarımı esas olarak kalıp deliği boyutunu, çalışma bandını, ayna bloğunun dış çapını ve kalınlığını vb. içerir.

(1) Kalıp deliği boyutunun belirlenmesi. Kalıp deliği boyutu, esas olarak alaşımın ısıl işleminin ölçeklendirilmesi dikkate alınarak geleneksel bir şekilde belirlenebilir.

(2) Çalışma bandının seçimi. Çalışma bandı seçiminin prensibi öncelikle diş kökünün alt kısmındaki tüm metalin beslenmesinin yeterli olmasını sağlamak, böylece diş kökünün alt kısmındaki akış hızının diğer parçalara göre daha hızlı olmasını sağlamaktır. Bu nedenle diş kökünün altındaki çalışma bandı 0,3~0,6 mm değerinde en kısa olmalı ve bitişik kısımlardaki çalışma bandı 0,3 mm artırılmalıdır. Prensip, merkeze doğru her 10~15 mm'de 0,4~0,5 oranında artış sağlamaktır; ikinci olarak merkezin en büyük katı kısmındaki çalışma bandı 7 mm'yi geçmemelidir. Aksi takdirde çalışma bandının uzunluk farkı çok büyük olursa bakır elektrotların işlenmesinde ve çalışma bandının EDM işlenmesinde büyük hatalar meydana gelecektir. Bu hata, ekstrüzyon işlemi sırasında kolaylıkla dişin sapmasının kırılmasına neden olabilir. Çalışma bandı Şekil 5'te gösterilmektedir.

 

(3) Kesici ucun dış çapı ve kalınlığı. Geleneksel şönt kalıplar için kalıp deliği ek parçasının kalınlığı alt kalıbın kalınlığı kadardır. Bununla birlikte, ayçiçeği radyatör kalıbı için, kalıp deliğinin etkin kalınlığı çok büyükse, profil ekstrüzyon ve boşaltma sırasında kolayca kalıpla çarpışacak ve bu da düzensiz dişlere, çiziklere ve hatta diş sıkışmasına neden olacaktır. Bunlar dişlerin kırılmasına neden olur.

Ayrıca kalıp deliğinin kalınlığı çok uzunsa, bir yandan EDM işlemi sırasında işlem süresi uzun olur, diğer yandan elektriksel korozyon sapmasına neden olmak kolaydır ve ayrıca işlenmesi de kolaydır. ekstrüzyon sırasında dişin sapmasına neden olur. Elbette kalıp deliği kalınlığı çok küçükse dişlerin sağlamlığı garanti edilemez. Bu nedenle, bu iki faktör dikkate alındığında deneyimler, alt kalıbın kalıp deliği ekleme derecesinin genellikle 40 ila 50 arasında olduğunu göstermektedir; ve kalıp deliği ek parçasının dış çapı, kalıp deliğinin en büyük kenarından ek parçanın dış dairesine kadar 25 ila 30 mm olmalıdır.

Şekil 1'de gösterilen profil için kalıp deliği bloğunun dış çapı ve kalınlığı sırasıyla 225 mm ve 50 mm'dir. Kalıp deliği ek parçası Şekil 6'da gösterilmektedir. Şekildeki D gerçek boyuttur ve nominal boyut 225 mm'dir. Tek taraflı boşluğun 0,01 ~ 0,02 mm aralığında olmasını sağlamak için dış boyutlarının sınır sapması alt kalıbın iç deliğine göre eşleştirilir. Kalıp deliği bloğu Şekil 6'da gösterilmektedir. Alt kalıp üzerine yerleştirilen kalıp deliği bloğunun iç deliğinin nominal boyutu 225 mm'dir. Ölçülen gerçek boyuta bağlı olarak kalıp deliği bloğu, kenar başına 0,01~0,02 mm prensibine göre eşleştirilir. Kalıp deliği bloğunun dış çapı D olarak elde edilebilir, ancak kurulum kolaylığı açısından kalıp deliği ayna bloğunun dış çapı şekilde gösterildiği gibi besleme ucunda 0,1 m aralığına uygun şekilde azaltılabilir. .

4. Kalıp imalatında temel teknolojiler

Ayçiçeği radyatör profil kalıbının işlenmesi sıradan alüminyum profil kalıplarından pek farklı değildir. Bariz fark esas olarak elektriksel işlemlere yansıyor.

(1) Tel kesme açısından bakır elektrotun deformasyonunu önlemek gerekir. EDM için kullanılan bakır elektrot ağır olduğundan, dişler çok küçük olduğundan, elektrotun kendisi yumuşak olduğundan, sertliği zayıf olduğundan ve tel kesme sırasında oluşan yerel yüksek sıcaklık, tel kesme işlemi sırasında elektrotun kolayca deforme olmasına neden olur. İş bantlarını ve boş bıçakları işlemek için deforme olmuş bakır elektrotlar kullanıldığında, işleme sırasında kalıbın kolayca hurdaya çıkmasına neden olabilecek çarpık dişler meydana gelecektir. Bu nedenle çevrimiçi üretim sürecinde bakır elektrotların deformasyonunun önlenmesi gerekir. Başlıca önleyici tedbirler şunlardır: tel kesmeden önce bakır bloğu bir yatakla hizalayın; başlangıçta dikeyliği ayarlamak için bir kadranlı gösterge kullanın; tel keserken önce diş kısmından başlayın ve son olarak kalın duvarlı kısmı kesin; Arada bir, kesilen kısımları doldurmak için hurda gümüş tel kullanın; tel yapıldıktan sonra, kesilen bakır elektrotun uzunluğu boyunca yaklaşık 4 mm'lik kısa bir bölümü kesmek için bir tel makinesi kullanın.

(2) Elektrik deşarjıyla işleme, sıradan kalıplardan açıkça farklıdır. Ayçiçeği radyatör profil kalıplarının işlenmesinde EDM çok önemlidir. Tasarım mükemmel olsa bile EDM'deki en ufak bir kusur tüm kalıbın hurdaya çıkmasına neden olacaktır. Elektrik deşarjlı işleme, tel kesme kadar ekipmana bağlı değildir. Bu, büyük ölçüde operatörün çalışma becerisine ve yeterliliğine bağlıdır. Elektrik deşarjlı işlemede esas olarak aşağıdaki beş noktaya dikkat edilir:

①Elektrik deşarjı işleme akımı. İşleme süresini kısaltmak için ilk EDM işlemede 7~10 A akım kullanılabilir; 5~7 Bir akım, işlemenin son hali için kullanılabilir. Küçük akım kullanmanın amacı iyi bir yüzey elde etmektir;

② Kalıp uç yüzünün düz olduğundan ve bakır elektrodun dikey olduğundan emin olun. Kalıp uç yüzünün zayıf düzlüğü veya bakır elektrotun yetersiz dikeyliği, EDM işleminden sonra iş bandı uzunluğunun tasarlanan iş bandı uzunluğuyla tutarlı olmasını sağlamayı zorlaştırır. EDM işleminin başarısız olması ve hatta dişli çalışma bandına nüfuz etmesi kolaydır. Bu nedenle, işlemeden önce, doğruluk gereksinimlerini karşılamak için kalıbın her iki ucunu düzleştirmek için bir öğütücü kullanılmalı ve bakır elektrodun dikeyliğini düzeltmek için bir kadranlı gösterge kullanılmalıdır;

③ Boş bıçaklar arasındaki boşluğun eşit olduğundan emin olun. İlk işleme sırasında boş takımın her 3 ila 4 mm işlemede her 0,2 mm'de bir ofsetlenip kaydırılmadığını kontrol edin. Ofset büyükse, bunu sonraki ayarlamalarla düzeltmek zor olacaktır;

④EDM işlemi sırasında oluşan kalıntıyı zamanında çıkarın. Kıvılcım deşarj korozyonu, zamanla temizlenmesi gereken büyük miktarda kalıntı üretecektir, aksi takdirde çalışma bandının uzunluğu, kalıntının farklı yüksekliklerinden dolayı farklı olacaktır;

⑤EDM'den önce kalıbın manyetikliği giderilmelidir.

5. Ekstrüzyon sonuçlarının karşılaştırılması

Şekil 1'de gösterilen profil, geleneksel bölünmüş kalıp ve bu makalede önerilen yeni tasarım şeması kullanılarak test edilmiştir. Sonuçların karşılaştırılması Tablo 1'de gösterilmektedir.

Karşılaştırma sonuçlarından kalıp yapısının kalıp ömrüne büyük etkisi olduğu görülmektedir. Yeni şema kullanılarak tasarlanan kalıbın belirgin avantajları vardır ve kalıp ömrünü büyük ölçüde artırır.

6. Sonuç

Ayçiçeği radyatör profili ekstrüzyon kalıbı tasarımı ve imalatı oldukça zor, tasarımı ve imalatı ise nispeten karmaşık bir kalıp çeşididir. Bu nedenle ekstrüzyon başarı oranını ve kalıbın servis ömrünü sağlamak için aşağıdaki noktalara ulaşılmalıdır:

(1) Kalıbın yapısal formu makul bir şekilde seçilmelidir. Kalıbın yapısı, ısı dağıtma dişleri tarafından oluşturulan kalıp konsolu üzerindeki gerilimi azaltmak ve böylece kalıbın mukavemetini arttırmak için ekstrüzyon kuvvetini azaltmaya elverişli olmalıdır. Önemli olan, şönt deliklerinin sayısını ve düzenini, şönt deliklerinin alanını ve diğer parametreleri makul bir şekilde belirlemektir: ilk olarak, şönt delikleri arasında oluşturulan şönt köprüsünün genişliği 16 mm'yi geçmemelidir; İkinci olarak, kalıbın sağlamlığı sağlanırken, yarılma oranı mümkün olduğunca ekstrüzyon oranının %30'undan fazlasına ulaşacak şekilde yarık delik alanı belirlenmelidir.

(2) İş bandını makul bir şekilde seçin ve bakır elektrotların işleme teknolojisi ve elektrikli işlemenin elektriksel standart parametreleri dahil olmak üzere elektrikli işleme sırasında makul önlemleri alın. İlk önemli nokta, tel kesmeden önce bakır elektrodun yüzeyinin topraklanması gerektiği ve bunu sağlamak için tel kesme sırasında ekleme yönteminin kullanılması gerektiğidir. Elektrotlar gevşek veya deforme değil.

(3) Elektrikli işleme işlemi sırasında, diş sapmasını önlemek için elektrotun doğru şekilde hizalanması gerekir. Elbette makul tasarım ve imalat temelinde, yüksek kaliteli sıcak iş kalıp çeliğinin kullanılması ve üç veya daha fazla temperin vakumlu ısıl işlem prosesi, kalıbın potansiyelini en üst düzeye çıkarabilir ve daha iyi sonuçlar elde edebilir. Tasarımdan imalata, ekstrüzyon üretimine kadar her bağlantının doğru olması durumunda ayçiçeği radyatör profili kalıbının ekstrüde edilmesini sağlayabiliriz.