Siccome e leghe d'aluminiu sò leggere, belle, anu una bona resistenza à a corrosione è anu una eccellente conducibilità termica è prestazioni di trasfurmazione, sò largamente aduprate cum'è cumpunenti di dissipazione di u calore in l'industria IT, elettronica è automobilistica, in particulare in l'industria LED attualmente emergente. Quessi cumpunenti di dissipazione di u calore in lega d'aluminiu anu bone funzioni di dissipazione di u calore. In a pruduzzione, a chjave per una pruduzzione efficiente di estrusione di sti profili di radiatore hè u stampo. Siccome sti profili anu generalmente e caratteristiche di denti di dissipazione di u calore grandi è densi è tubi di sospensione lunghi, a struttura tradiziunale di a matrice piatta, a struttura di a matrice divisa è a struttura di a matrice di prufilu semi-cava ùn ponu micca risponde bè à i requisiti di resistenza di u stampo è di stampaggio à estrusione.
Attualmente, l'imprese si basanu di più nantu à a qualità di l'acciaiu per stampi. Per migliurà a resistenza di u stampo, ùn esitanu micca à aduprà acciaio impurtatu caru. U costu di u stampo hè assai altu, è a vita media attuale di u stampo hè inferiore à 3t, ciò chì face chì u prezzu di mercatu di u radiatore sia relativamente altu, limitendu seriamente a prumuzione è a pupularizazione di e lampade LED. Dunque, i stampi d'estrusione per i profili di radiatori in forma di girasole anu attiratu una grande attenzione da u persunale ingegneristicu è tecnicu di l'industria.
Questu articulu presenta e diverse tecnulugie di a matrice di estrusione di u prufilu di u radiatore di girasole ottenute per anni di ricerca meticulosa è di pruduzzione di prova ripetuta per mezu di esempi in a pruduzzione reale, per riferimentu da i pari.
1. Analisi di e caratteristiche strutturali di e sezioni di prufilu in aluminiu
A figura 1 mostra a sezione trasversale di un prufilu tipicu in aluminiu di radiatore di girasole. L'area di a sezione trasversale di u prufilu hè 7773,5 mm², cù un totale di 40 denti di dissipazione di u calore. A dimensione massima di l'apertura di sospensione furmata trà i denti hè 4,46 mm. Dopu u calculu, u rapportu di a lingua trà i denti hè 15,7. À u listessu tempu, ci hè una grande area solida in u centru di u prufilu, cù una area di 3846,5 mm².
À ghjudicà da e caratteristiche di a forma di u prufilu, u spaziu trà i denti pò esse cunsideratu cum'è prufili semi-cavi, è u prufilu di u radiatore hè cumpostu da parechji prufili semi-cavi. Dunque, quandu si cuncepisce a struttura di u stampo, a chjave hè di cunsiderà cumu assicurà a resistenza di u stampo. Ancu s'è per i prufili semi-cavi, l'industria hà sviluppatu una varietà di strutture di stampo mature, cum'è "stampu divisore cupertu", "stampu divisore tagliatu", "stampu divisore di ponte di sospensione", ecc. Tuttavia, queste strutture ùn sò micca applicabili à i prudutti cumposti da parechji prufili semi-cavi. U cuncepimentu tradiziunale cunsidereghja solu i materiali, ma in u stampaggio per estrusione, u più grande impattu nantu à a resistenza hè a forza di estrusione durante u prucessu di estrusione, è u prucessu di furmazione di u metallu hè u fattore principale chì genera a forza di estrusione.
A causa di a grande zona solida centrale di u prufilu di u radiatore solare, hè assai faciule di fà chì a velocità di flussu generale in questa zona sia troppu rapida durante u prucessu di estrusione, è a tensione di trazione supplementaria serà generata nantu à a testa di u tubu di sospensione interdentale, risultendu in a frattura di u tubu di sospensione interdentale. Dunque, in a cuncepzione di a struttura di u stampo, duvemu fucalizza nantu à l'aghjustamentu di a velocità di flussu di u metallu è di a velocità di flussu per ottene u scopu di riduce a pressione di estrusione è di migliurà u statu di stress di u tubu sospesu trà i denti, in modu da migliurà a resistenza di u stampo.
2. Selezzione di a struttura di u stampu è di a capacità di a pressa d'estrusione
2.1 Forma di struttura di u stampo
Per u prufilu di u radiatore di girasole mostratu in a Figura 1, ancu s'ellu ùn hà micca una parte cava, deve aduttà a struttura di stampu divisu cum'è mostratu in a Figura 2. Differente da a struttura tradiziunale di u stampu shunt, a camera di a stazione di saldatura metallica hè piazzata in u stampu superiore, è una struttura d'insertu hè aduprata in u stampu inferiore. U scopu hè di riduce i costi di u stampu è di scurzà u ciclu di fabricazione di u stampu. Sia u stampu superiore sia quelli inferiori sò universali è ponu esse riutilizati. Ancu più impurtante, i blocchi di fori di stampu ponu esse trattati indipindentamente, ciò chì pò assicurà megliu a precisione di a cintura di travagliu di u foru di stampu. U foru internu di u stampu inferiore hè cuncipitu cum'è un passu. A parte superiore è u bloccu di foru di stampu adottanu un adattamentu di distanza, è u valore di u spaziu da i dui lati hè 0,06 ~ 0,1 m; a parte inferiore adotta un adattamentu di interferenza, è a quantità di interferenza da i dui lati hè 0,02 ~ 0,04 m, ciò chì aiuta à assicurà a cuassialità è facilita l'assemblea, rendendu l'adattamentu di l'intarsiu più compactu, è à u listessu tempu, pò evità a deformazione di u stampu causata da l'adattamentu di interferenza di l'installazione termica.
2.2 Selezzione di a capacità di l'estrusore
A selezzione di a capacità di l'estrusore hè, da una parte, di determinà u diametru internu adattatu di u canna d'estrusione è a pressione specifica massima di l'estrusore nantu à a sezione di u canna d'estrusione per risponde à a pressione durante a furmazione di u metallu. Da l'altra parte, hè di determinà u rapportu d'estrusione adattatu è di selezziunà e specificazioni di dimensione di u stampu adatte in basa à u costu. Per u prufilu d'aluminiu di u radiatore di girasole, u rapportu d'estrusione ùn pò esse troppu grande. A ragione principale hè chì a forza d'estrusione hè proporzionale à u rapportu d'estrusione. Più grande hè u rapportu d'estrusione, più grande hè a forza d'estrusione. Questu hè estremamente dannosu per u stampu di prufilu d'aluminiu di u radiatore di girasole.
L'esperienza mostra chì u rapportu d'estrusione di i profili d'aluminiu per i radiatori di girasole hè menu di 25. Per u prufilu mostratu in a Figura 1, hè statu sceltu un estrusore di 20.0 MN cù un diametru internu di u canna d'estrusione di 208 mm. Dopu u calculu, a pressione specifica massima di l'estrusore hè 589MPa, chì hè un valore più apprupriatu. Se a pressione specifica hè troppu alta, a pressione nantu à u stampu serà grande, ciò chì hè dannosu per a vita di u stampu; se a pressione specifica hè troppu bassa, ùn pò micca risponde à i requisiti di furmazione per estrusione. L'esperienza mostra chì una pressione specifica in l'intervallu di 550 ~ 750 MPa pò risponde megliu à i diversi requisiti di prucessu. Dopu u calculu, u coefficientu d'estrusione hè 4.37. A specificazione di a dimensione di u stampu hè selezziunata cum'è 350 mm x 200 mm (diametru esternu x gradi).
3. Determinazione di i parametri strutturali di u stampu
3.1 Parametri strutturali di u stampo superiore
(1) Numeru è dispusizione di i fori di deviazione. Per u stampu di shunt di prufilu di radiatore di girasole, più ci hè u numeru di fori di shunt, megliu hè. Per i prufili cù forme circulari simili, si sceglienu generalmente da 3 à 4 fori di shunt tradiziunali. U risultatu hè chì a larghezza di u ponte shunt hè più grande. In generale, quandu hè più grande di 20 mm, u numeru di saldature hè menu. Tuttavia, quandu si sceglie a cintura di travagliu di u foru di a matrice, a cintura di travagliu di u foru di a matrice in fondu à u ponte shunt deve esse più corta. Sottu a cundizione chì ùn ci hè micca un metudu di calculu precisu per a selezzione di a cintura di travagliu, naturalmente farà chì u foru di a matrice sottu à u ponte è altre parti ùn ottenganu micca esattamente a stessa velocità di flussu durante l'estrusione per via di a differenza in a cintura di travagliu, Questa differenza di velocità di flussu pruducerà una tensione di trazione supplementaria nantu à u cantilever è causerà una deflessione di i denti di dissipazione di u calore. Dunque, per a matrice di estrusione di u radiatore di girasole cù un numeru densu di denti, hè assai criticu assicurà chì a velocità di flussu di ogni dente sia consistente. Cù l'aumentu di u numeru di fori di shunt, u numeru di ponti di shunt aumenterà di cunsiguenza, è a velocità di flussu è a distribuzione di u flussu di u metallu diventeranu più uniformi. Questu hè perchè cù l'aumentu di u numeru di ponti di shunt, a larghezza di i ponti di shunt pò esse ridutta di cunsiguenza.
I dati pratichi mostranu chì u numeru di fori di shunt hè generalmente 6 o 8, o ancu di più. Benintesa, per certi profili di dissipazione di u calore di girasole di grande dimensione, u stampu superiore pò ancu urganizà i fori di shunt secondu u principiu di a larghezza di u ponte shunt ≤ 14 mm. A differenza hè chì una piastra divisoria frontale deve esse aghjunta per predistribuisce è aghjustà u flussu di metallu. U numeru è a disposizione di i fori di deviazione in a piastra di deviazione frontale ponu esse realizati in modu tradiziunale.
Inoltre, quandu si disponenu i fori di shunt, si deve tene contu di l'usu di u stampu superiore per prutege currettamente a testa di u cantilever di u dente di dissipazione di u calore per impedisce à u metallu di colpisce direttamente a testa di u tubu di cantilever è cusì migliurà u statu di stress di u tubu di cantilever. A parte bluccata di a testa di u cantilever trà i denti pò esse 1/5 ~ 1/4 di a lunghezza di u tubu di cantilever. A dispusizione di i fori di shunt hè mostrata in a Figura 3.
(2) A relazione di l'area di u foru di shunt. Siccomu u spessore di u muru di a radica di u dente caldu hè chjucu è l'altezza hè luntana da u centru, è l'area fisica hè assai diversa da u centru, hè a parte più difficiule da furmà u metallu. Dunque, un puntu chjave in u cuncepimentu di u stampu di prufilu di radiatore di girasole hè di fà chì a velocità di flussu di a parte solida centrale sia u più lenta pussibule per assicurà chì u metallu riempia prima a radica di u dente. Per ottene un tale effettu, da una parte, hè a selezzione di a cintura di travagliu, è più impurtante, a determinazione di l'area di u foru di deviazione, principalmente l'area di a parte centrale currispondente à u foru di deviazione. I testi è i valori empirichi mostranu chì u megliu effettu hè ottenutu quandu l'area di u foru di deviazione centrale S1 è l'area di u foru di deviazione unicu esternu S2 soddisfanu a seguente relazione: S1 = (0,52 ~ 0,72) S2
Inoltre, u canale di flussu metallicu efficace di u foru di divisore cintrali deve esse 20 ~ 25 mm più longu chè u canale di flussu metallicu efficace di u foru di divisore esternu. Sta lunghezza tene ancu contu di u margine è di a pussibilità di riparazione di a muffa.
(3) Prufundità di a camera di saldatura. A matrice di estrusione di u prufilu di u radiatore di girasole hè diversa da a matrice shunt tradiziunale. Tutta a so camera di saldatura deve esse situata in a matrice superiore. Questu hè per assicurà a precisione di u trattamentu di u bloccu di fori di a matrice inferiore, in particulare a precisione di a cintura di travagliu. In paragone cù u stampu shunt tradiziunale, a prufundità di a camera di saldatura di u stampu shunt di u prufilu di u radiatore di girasole deve esse aumentata. Più grande hè a capacità di a macchina di estrusione, più grande hè l'aumentu di a prufundità di a camera di saldatura, chì hè 15 ~ 25 mm. Per esempiu, se si usa una macchina di estrusione di 20 MN, a prufundità di a camera di saldatura di a matrice shunt tradiziunale hè 20 ~ 22 mm, mentre chì a prufundità di a camera di saldatura di a matrice shunt di u prufilu di u radiatore di girasole deve esse 35 ~ 40 mm. U vantaghju di questu hè chì u metallu hè cumpletamente saldatu è a tensione nantu à u tubu suspesu hè assai ridutta. A struttura di a camera di saldatura di u stampu superiore hè mostrata in a Figura 4.
3.2 Cuncepimentu di l'insertu di u foru di a matrice
U cuncepimentu di u bloccu di u foru di a matrice include principalmente a dimensione di u foru di a matrice, a cintura di travagliu, u diametru esternu è u spessore di u bloccu di specchiu, ecc.
(1) Determinazione di a dimensione di u foru di a matrice. A dimensione di u foru di a matrice pò esse determinata in modu tradiziunale, cunsiderendu principalmente a scalatura di u trattamentu termicu di a lega.
(2) Selezzione di a cintura di travagliu. U principiu di a selezzione di a cintura di travagliu hè di assicurà prima chì l'approvvigionamentu di tuttu u metallu à u fondu di a radica di u dente sia sufficiente, in modu chì a velocità di flussu à u fondu di a radica di u dente sia più rapida chè l'altre parti. Dunque, a cintura di travagliu à u fondu di a radica di u dente deve esse a più corta, cù un valore di 0,3 ~ 0,6 mm, è a cintura di travagliu à e parti adiacenti deve esse aumentata di 0,3 mm. U principiu hè di aumentà di 0,4 ~ 0,5 ogni 10 ~ 15 mm versu u centru; secondu, a cintura di travagliu à a parte solida più grande di u centru ùn deve micca superà i 7 mm. Altrimenti, se a differenza di lunghezza di a cintura di travagliu hè troppu grande, si verificanu grandi errori in u trattamentu di l'elettrodi di rame è u trattamentu EDM di a cintura di travagliu. Questu errore pò facilmente causà a rottura di a deflessione di u dente durante u prucessu di estrusione. A cintura di travagliu hè mostrata in a Figura 5.
(3) U diametru esternu è u spessore di l'insertu. Per i stampi shunt tradiziunali, u spessore di l'insertu di u foru di a matrice hè u spessore di u stampu inferiore. Tuttavia, per u stampu di u radiatore di girasole, se u spessore effettivu di u foru di a matrice hè troppu grande, u prufilu si scontrerà facilmente cù u stampu durante l'estrusione è a scarica, risultendu in denti irregulari, graffi o ancu inceppamenti di i denti. Quessi causeranu a rottura di i denti.
Inoltre, se u spessore di u foru di a matrice hè troppu longu, da una parte, u tempu di trasfurmazione hè longu durante u prucessu EDM, è da l'altra parte, hè faciule di causà una deviazione di currusione elettrica, è hè ancu faciule di causà una deviazione di i denti durante l'estrusione. Benintesa, se u spessore di u foru di a matrice hè troppu chjucu, a resistenza di i denti ùn pò esse garantita. Dunque, tenendu contu di questi dui fattori, l'esperienza mostra chì u gradu di inserimentu di u foru di a matrice di u stampu inferiore hè generalmente da 40 à 50; è u diametru esternu di l'insertu di u foru di a matrice deve esse da 25 à 30 mm da u bordu più grande di u foru di a matrice à u cerchju esternu di l'insertu.
Per u prufilu mostratu in a Figura 1, u diametru esternu è u spessore di u bloccu di u foru di a matrice sò rispettivamente 225 mm è 50 mm. L'insertu di u foru di a matrice hè mostratu in a Figura 6. D in a figura hè a dimensione attuale è a dimensione nominale hè 225 mm. A deviazione limite di e so dimensioni esterne hè adattata secondu u foru internu di u stampu inferiore per assicurà chì u spaziu unilaterale sia in l'intervallu di 0,01 ~ 0,02 mm. U bloccu di u foru di a matrice hè mostratu in a Figura 6. A dimensione nominale di u foru internu di u bloccu di u foru di a matrice piazzatu nantu à u stampu inferiore hè 225 mm. Basatu annantu à a dimensione attuale misurata, u bloccu di u foru di a matrice hè adattatu secondu u principiu di 0,01 ~ 0,02 mm per latu. U diametru esternu di u bloccu di u foru di a matrice pò esse ottenutu cum'è D, ma per a comodità di l'installazione, u diametru esternu di u bloccu di specchiu di u foru di a matrice pò esse riduttu in modu apprupriatu in l'intervallu di 0,1 m à l'estremità di alimentazione, cum'è mostratu in a figura.
4. Tecnulugie chjave di a fabricazione di stampi
A machinazione di u stampu di prufilu di u radiatore di girasole ùn hè micca assai diversa da quella di i stampi di prufilu d'aluminiu ordinarii. A differenza evidente si riflette principalmente in u trattamentu elettricu.
(1) In termini di tagliu di filu, hè necessariu impedisce a deformazione di l'elettrodu di rame. Siccomu l'elettrodu di rame utilizatu per l'EDM hè pesante, i denti sò troppu chjuchi, l'elettrodu stessu hè dolce, hà una scarsa rigidità, è l'alta temperatura lucale generata da u tagliu di filu face chì l'elettrodu si deformi facilmente durante u prucessu di tagliu di filu. Quandu si utilizanu elettrodi di rame deformati per trattà cinture di travagliu è cultelli vioti, si verificanu denti storti, chì ponu facilmente causà a raschiatura di u stampu durante u trattamentu. Dunque, hè necessariu impedisce a deformazione di l'elettrodi di rame durante u prucessu di fabricazione in linea. E principali misure preventive sò: prima di taglià u filu, livellate u bloccu di rame cù un lettu; aduprate un indicatore di quadrante per aghjustà a verticalità à l'iniziu; quandu si taglia u filu, cuminciate prima da a parte di u dente, è infine tagliate a parte cù un muru grossu; Ogni tantu, aduprate filu d'argentu di scarto per riempie e parti tagliate; dopu chì u filu hè fattu, aduprate una macchina per filu per taglià una corta sezione di circa 4 mm longu a lunghezza di l'elettrodu di rame tagliatu.
(2) A machinazione per scarica elettrica hè ovviamente diversa da i stampi ordinari. L'elettroerosione hè assai impurtante in a trasfurmazione di stampi di prufilu di radiatore di girasole. Ancu s'è u disignu hè perfettu, un picculu difettu in l'elettroerosione farà chì tuttu u stampu sia scartatu. A machinazione per scarica elettrica ùn dipende micca tantu da l'attrezzatura cum'è u tagliu di u filu. Dipende in gran parte da e cumpetenze operative è da a cumpetenza di l'operatore. A machinazione per scarica elettrica presta principalmente attenzione à i seguenti cinque punti:
①Corrente di machinazione per scarica elettrica. Una corrente di 7 ~ 10 A pò esse aduprata per a machinazione EDM iniziale per riduce u tempu di trasfurmazione; una corrente di 5 ~ 7 A pò esse aduprata per a machinazione di finitura. U scopu di l'usu di una piccula corrente hè di ottene una bona superficia;
② Assicuratevi a planarità di a faccia finale di u stampu è a verticalità di l'elettrodu di rame. Una scarsa planarità di a faccia finale di u stampu o una verticalità insufficiente di l'elettrodu di rame rende difficiule di assicurà chì a lunghezza di a cinta di travagliu dopu à u trattamentu EDM sia coerente cù a lunghezza di a cinta di travagliu prevista. Hè faciule per u prucessu EDM di fallu o ancu di penetrà a cinta di travagliu dentata. Dunque, prima di u trattamentu, una smerigliatrice deve esse aduprata per appiattisce e duie estremità di u stampu per risponde à i requisiti di precisione, è un indicatore di quadrante deve esse adupratu per curregge a verticalità di l'elettrodu di rame;
③ Assicuratevi chì a distanza trà i cultelli vioti sia uniforme. Durante a prima lavorazione, verificate se l'utensile viotu hè sfalsatu ogni 0,2 mm ogni 3 à 4 mm di trasfurmazione. Se l'offset hè grande, serà difficiule di curreggelu cù l'aghjustamenti successivi;
④Eliminate i residui generati durante u prucessu EDM in modu puntuale. A currusione per scarica di scintille pruducerà una grande quantità di residui, chì devenu esse puliti in tempu, altrimenti a lunghezza di a cinta di travagliu serà diversa per via di e diverse altezze di i residui;
⑤ U stampu deve esse smagnetizatu prima di l'EDM.
5. Cunfrontu di i risultati di l'estrusione
U prufilu mostratu in a Figura 1 hè statu pruvatu aduprendu u stampu divisu tradiziunale è u novu schema di cuncepimentu prupostu in questu articulu. A paragunazione di i risultati hè mostrata in a Tavula 1.
Da i risultati di paragone si pò vede chì a struttura di u stampu hà una grande influenza nantu à a durata di vita di u stampu. U stampu cuncipitu cù u novu schema hà vantaghji evidenti è migliora assai a durata di vita di u stampu.
6. Cunclusione
U stampu d'estrusione di prufilu di radiatore di girasole hè un tipu di stampu assai difficiule da cuncepisce è fabricà, è a so cuncepzione è fabricazione sò relativamente cumplesse. Dunque, per assicurà u successu di l'estrusione è a durata di vita di u stampu, i seguenti punti devenu esse ottenuti:
(1) A forma strutturale di u stampu deve esse scelta ragiunevolmente. A struttura di u stampu deve esse favurevule à a riduzione di a forza di estrusione per riduce u stress nantu à u cantilever di u stampu furmatu da i denti di dissipazione di u calore, migliurendu cusì a resistenza di u stampu. A chjave hè di determinà ragiunevolmente u numeru è a dispusizione di i fori di shunt è l'area di i fori di shunt è altri parametri: prima, a larghezza di u ponte shunt furmatu trà i fori di shunt ùn deve micca superà i 16 mm; Siconda, l'area di u foru di divisione deve esse determinata in modu chì u rapportu di divisione righjunghji più di u 30% di u rapportu di estrusione u più pussibule, assicurendu à tempu a resistenza di u stampu.
(2) Sceglite ragiunevolmente a cintura di travagliu è aduttate misure ragiunevoli durante a machinazione elettrica, cumprese a tecnulugia di trasfurmazione di l'elettrodi di rame è i parametri standard elettrici di a machinazione elettrica. U primu puntu chjave hè chì l'elettrodu di rame deve esse macinatu superficialmente prima di taglià u filu, è u metudu d'inserzione deve esse adupratu durante u taglià u filu per assicurà questu. L'elettrodi ùn sò micca allentati o deformati.
(3) Durante u prucessu di machinazione elettrica, l'elettrodu deve esse allinatu currettamente per evità a deviazione di i denti. Benintesa, nantu à a basa di un cuncepimentu è di una fabricazione ragiunevuli, l'usu di acciaio per stampi à caldu d'alta qualità è u prucessu di trattamentu termicu à u vacuum di trè o più tempere ponu massimizà u putenziale di u stampo è ottene risultati megliu. Da u cuncepimentu, a fabricazione à a pruduzzione d'estrusione, solu s'è ogni ligame hè precisu pudemu assicurà chì u stampo di prufilu di u radiatore di girasole sia estrusu.
Data di publicazione: 01-aostu-2024
