Паколькі алюмініевыя сплавы лёгкія, прыгожыя, маюць добрую каразійную ўстойлівасць, а таксама выдатныя цеплаправоднасць і характарыстыкі апрацоўкі, яны шырока выкарыстоўваюцца ў якасці кампанентаў для рассейвання цяпла ў ІТ-індустрыі, электроніцы і аўтамабільнай прамысловасці, асабліва ў цяпер развіваючайся індустрыі святлодыёдаў. Гэтыя кампаненты для рассейвання цяпла з алюмініевых сплаваў маюць добрыя функцыі рассейвання цяпла. У вытворчасці ключом да эфектыўнай экструзіі гэтых радыятарных профіляў з'яўляецца форма. Паколькі гэтыя профілі звычайна маюць характарыстыкі вялікіх і шчыльных зубцоў для рассейвання цяпла і доўгіх падвесных трубак, традыцыйная плоская структура штампа, структура разрэзнага штампа і структура штампа з паўполым профілем не могуць належным чынам задаволіць патрабаванні трываласці формы і экструзійнага фармавання.
У цяперашні час прадпрыемствы больш залежаць ад якасці сталі для ліцця. Каб палепшыць трываласць формы, яны не саромеюцца выкарыстоўваць дарагую імпартную сталь. Кошт формы вельмі высокі, а фактычны сярэдні тэрмін службы формы складае менш за 3 тонны, у выніку чаго рынкавая цана радыятара адносна высокая, што сур'ёзна абмяжоўвае прасоўванне і папулярызацыю святлодыёдных лямпаў. Таму экструзійныя формы для профіляў радыятараў у форме сланечніка прыцягнулі вялікую ўвагу інжынераў і тэхнічных работнікаў галіны.
У гэтым артыкуле прадстаўлены розныя тэхналогіі экструзійнай формы для профіляў радыятараў з сланечнікавага дрэва, атрыманыя ў выніку шматгадовых карпатлівых даследаванняў і паўторных выпрабаванняў на прыкладах рэальнай вытворчасці, для азнаямлення з калегамі.
1. Аналіз структурных характарыстык алюмініевых профільных секцый
На малюнку 1 паказаны папярочны разрэз тыповага алюмініевага профілю для радыятара сланечніка. Плошча папярочнага сячэння профілю складае 7773,5 мм², з агульнай колькасцю 40 зубцоў для рассейвання цяпла. Максімальны памер падвеснай адтуліны, якая ўтвараецца паміж зубцамі, складае 4,46 мм. Пасля разліку суадносіны язвічак паміж зубцамі складае 15,7. У той жа час у цэнтры профілю ёсць вялікая суцэльная плошча 3846,5 мм².
Мяркуючы па характарыстыках формы профілю, прастору паміж зубцамі можна лічыць паўпустотнымі профілямі, а профіль радыятара складаецца з некалькіх паўпустотных профіляў. Таму пры праектаванні канструкцыі формы галоўнае — улічваць, як забяспечыць трываласць формы. Нягледзячы на тое, што для паўпустотных профіляў у прамысловасці распрацавана мноства развітых канструкцый формаў, такіх як «пакрытая раздзяляльная форма», «разрэзаная раздзяляльная форма», «раздзяляльная форма падвеснага моста» і г.д. Аднак гэтыя канструкцыі непрыдатныя для вырабаў, якія складаюцца з некалькіх паўпустотных профіляў. Традыцыйная канструкцыя ўлічвае толькі матэрыялы, але пры экструзійным ліцці найбольшы ўплыў на трываласць аказвае сіла экструзіі падчас працэсу экструзіі, і працэс фармавання металу з'яўляецца асноўным фактарам, які стварае сілу экструзіі.
З-за вялікай цэнтральнай цвёрдай плошчы профілю сонечнага радыятара вельмі лёгка зрабіць агульную хуткасць патоку ў гэтай зоне занадта высокай падчас працэсу экструзіі, і дадатковае расцягвальнае напружанне будзе ўзнікаць на галоўцы міжзубчастай падвеснай трубкі, што прывядзе да разбурэння міжзубчастай падвеснай трубкі. Такім чынам, пры праектаванні канструкцыі формы варта засяродзіцца на рэгуляванні хуткасці патоку металу і хуткасці патоку, каб дасягнуць мэты зніжэння ціску экструзіі і паляпшэння напружанага стану падвеснай трубкі паміж зубцамі, каб павысіць трываласць формы.
2. Выбар структуры формы і магутнасці экструзійнага прэса
2.1 Форма структуры формы
Для профілю радыятара сланечніка, паказанага на малюнку 1, хоць ён і не мае полай часткі, ён павінен мець разрэзную структуру формы, як паказана на малюнку 2. У адрозненне ад традыцыйнай структуры шунтавай формы, камера металічнай паяльнай станцыі размешчана ў верхняй форме, а ўстаўная структура выкарыстоўваецца ў ніжняй форме. Мэта складаецца ў тым, каб знізіць выдаткі на форму і скараціць цыкл яе вырабу. Як верхні, так і ніжні камплекты формаў універсальныя і могуць выкарыстоўвацца паўторна. Што яшчэ больш важна, блокі адтулін для формы можна апрацоўваць незалежна адзін ад аднаго, што можа лепш забяспечыць дакладнасць працоўнага пояса для адтулін для формы. Унутраная адтуліна ніжняй формы распрацавана ў выглядзе ступені. Верхняя частка і блок адтулін для формы маюць зазор, а значэнне зазору з абодвух бакоў складае 0,06~0,1 м; ніжняя частка мае нацяжэнне, а велічыня нацяжэння з абодвух бакоў складае 0,02~0,04 м, што дапамагае забяспечыць сумяшчэнне і спрашчае зборку, робячы пасадку ўстаўкі больш кампактнай, і ў той жа час дазваляе пазбегнуць дэфармацыі формы, выкліканай цеплавым нацяжэннем пры ўсталёўцы.
2.2 Выбар магутнасці экструдара
Выбар магутнасці экструдара заключаецца, з аднаго боку, у вызначэнні адпаведнага ўнутранага дыяметра экструзійнага барабана і максімальнага ўдзельнага ціску экструдара на секцыю экструзійнага барабана, каб адпавядаць ціску падчас фармавання металу. З іншага боку, гэта вызначэнне адпаведнага каэфіцыента экструзіі і выбар адпаведных спецыфікацый памеру формы з улікам кошту. Для алюмініевага профілю радыятара сланечніка каэфіцыент экструзіі не можа быць занадта вялікім. Асноўная прычына ў тым, што сіла экструзіі прапарцыйная каэфіцыенту экструзіі. Чым большы каэфіцыент экструзіі, тым большая сіла экструзіі. Гэта вельмі шкодна для формы алюмініевага профілю радыятара сланечніка.
Вопыт паказвае, што каэфіцыент экструзіі алюмініевых профіляў для радыятараў сланечніка меншы за 25. Для профілю, паказанага на малюнку 1, быў абраны экструдар 20,0 МН з унутраным дыяметрам экструзійнага барабана 208 мм. Пасля разліку максімальны ўдзельны ціск экструдара складае 589 МПа, што з'яўляецца больш прыдатным значэннем. Калі ўдзельны ціск занадта высокі, ціск на форму будзе вялікім, што негатыўна ўплывае на тэрмін службы формы; калі ўдзельны ціск занадта нізкі, яна не можа задаволіць патрабаванні экструзійнага фармавання. Вопыт паказвае, што ўдзельны ціск у дыяпазоне 550~750 МПа можа лепш задаволіць розныя патрабаванні працэсу. Пасля разліку каэфіцыент экструзіі складае 4,37. Памер формы выбраны як 350 мм х 200 мм (знешні дыяметр х градусы).
3. Вызначэнне структурных параметраў формы
3.1 Структурныя параметры верхняй формы
(1) Колькасць і размяшчэнне адтулін для адводу. Для формы для шунтавага профілю радыятара сланечніка чым больш адтулін для адводу, тым лепш. Для профіляў з падобнай круглай формай звычайна выбіраюць ад 3 да 4 традыцыйных шунтавых адтулін. У выніку шырыня шунтавага перамычкі большая. Як правіла, калі яна большая за 20 мм, колькасць зварных швоў меншая. Аднак пры выбары працоўнага пояса адтуліны для матрицы рабочы пояс адтуліны для матрицы ўнізе шунтавага перамычкі павінен быць карацейшым. Пры адсутнасці дакладнага метаду разліку для выбару працоўнага пояса, гэта, натуральна, прывядзе да таго, што адтуліна для матрицы пад перамычкай і іншыя дэталі не будуць дасягаць аднолькавай хуткасці патоку падчас экструзіі з-за розніцы ў рабочай стужцы. Гэтая розніца ў хуткасці патоку прывядзе да дадатковага расцяжэння на кансолі і прывядзе да прагіну зуб'яў цеплааддачы. Такім чынам, для экструзійнай формы для радыятара сланечніка з шчыльнай колькасцю зуб'яў вельмі важна забяспечыць аднолькавую хуткасць патоку кожнага зуб'я. Па меры павелічэння колькасці шунтавых адтулін адпаведна павялічваецца колькасць шунтавых масткоў, а хуткасць патоку і размеркаванне патоку металу становяцца больш раўнамернымі. Гэта тлумачыцца тым, што па меры павелічэння колькасці шунтавых масткоў іх шырыня можа адпаведна памяншацца.
Практычныя дадзеныя паказваюць, што колькасць шунтавых адтулін звычайна складае 6 або 8, ці нават больш. Вядома, для некаторых вялікіх профіляў цеплааддачы сланечніка верхняя форма таксама можа размяшчаць шунтавыя адтуліны ў адпаведнасці з прынцыпам шырыні шунтуючага моста ≤ 14 мм. Розніца заключаецца ў тым, што для папярэдняга размеркавання і рэгулявання патоку металу неабходна дадаць пярэднюю раздзяляльную пласціну. Колькасць і размяшчэнне адводных адтулін у пярэдняй адводнай пласціне можна выканаць традыцыйным спосабам.
Акрамя таго, пры размяшчэнні адтулін для шунта варта ўлічваць выкарыстанне верхняй формы для належнай абароны галоўкі кансолі зубца для рассейвання цяпла, каб прадухіліць прамое ўдар металу аб галоўку кансольнай трубкі і тым самым палепшыць напружаны стан кансольнай трубкі. Заблакіраваная частка галоўкі кансолі паміж зубцамі можа складаць ад 1/5 да 1/4 даўжыні кансольнай трубкі. Размяшчэнне адтулін для шунта паказана на малюнку 3.
(2) Плошча адтуліны для адводу. Паколькі таўшчыня сценкі кораня гарачага зуба малая, а вышыня знаходзіцца далёка ад цэнтра, а фізічная плошча вельмі адрозніваецца ад цэнтра, гэта найбольш складаная для фармавання металічная частка. Таму ключавым момантам у канструкцыі формы для профілю радыятара сланечніка з'яўляецца максімальна павольны паток цэнтральнай цвёрдай часткі, каб метал спачатку запоўніў корань зуба. Для дасягнення такога эфекту, з аднаго боку, важна выбраць рабочую стужку, а з іншага — вызначыць плошчу адводнай адтуліны, галоўным чынам плошчу цэнтральнай часткі, якая адпавядае адводнай адтуліне. Выпрабаванні і эмпірычныя значэнні паказваюць, што найлепшы эфект дасягаецца, калі плошча цэнтральнай адтуліны для адводу S1 і плошча вонкавай адзіночнай адтуліны для адводу S2 адпавядаюць наступнай суадносінам: S1 = (0,52 ~ 0,72) S2
Акрамя таго, эфектыўны канал патоку металу цэнтральнага раздзяляльнага адтуліны павінен быць на 20~25 мм даўжэйшы за эфектыўны канал патоку металу вонкавага раздзяляльнага адтуліны. Гэтая даўжыня таксама ўлічвае запас і магчымасць рамонту формы.
(3) Глыбіня зварачнай камеры. Экструзійная форма для профілю радыятара "Сланечнікавы" адрозніваецца ад традыцыйнай шунтавай формы. Уся яе зварачная камера павінна знаходзіцца ў верхняй форме. Гэта забяспечвае дакладнасць апрацоўкі адтулін ніжняй формы, асабліва дакладнасць працоўнай стужкі. У параўнанні з традыцыйнай шунтавай формай, глыбіню зварачнай камеры шунтавай формы для профілю радыятара "Сланечнікавы" неабходна павялічыць. Чым большая магутнасць экструзійнай машыны, тым больш павялічваецца глыбіня зварачнай камеры, якая складае 15~25 мм. Напрыклад, калі выкарыстоўваецца экструзійная машына з кручэннем 20 МН, глыбіня зварачнай камеры традыцыйнай шунтавай формы складае 20~22 мм, у той час як глыбіня зварачнай камеры шунтавай формы профілю радыятара "Сланечнікавы" павінна быць 35~40 мм. Перавага гэтага заключаецца ў тым, што метал цалкам звараны, і нагрузка на падвесную трубу значна зніжаецца. Канструкцыя зварачнай камеры верхняй формы паказана на малюнку 4.
3.2 Канструкцыя ўстаўкі для адтуліны штампа
Канструкцыя блока адтулін для люстры ў асноўным уключае памер адтуліны для люстры, рабочы пояс, вонкавы дыяметр і таўшчыню блока люстранога люстэрка і г.д.
(1) Вызначэнне памеру адтуліны ў фільеры. Памер адтуліны ў фільеры можна вызначыць традыцыйным спосабам, галоўным чынам улічваючы маштабаванне тэрмічнай апрацоўкі сплаву.
(2) Выбар рабочай стужкі. Прынцып выбару рабочай стужкі заключаецца ў тым, каб, па-першае, забяспечыць дастатковасць падачы ўсяго металу ў ніжняй частцы кораня зуба, каб хуткасць патоку ў ніжняй частцы кораня зуба была хутчэйшай, чым у іншых частках. Такім чынам, рабочая стужка ў ніжняй частцы кораня зуба павінна быць самай кароткай, са значэннем 0,3~0,6 мм, а рабочая стужка ў суседніх частках павінна быць павялічана на 0,3 мм. Прынцып заключаецца ў павелічэнні на 0,4~0,5 мм кожныя 10~15 мм у напрамку да цэнтра; па-другое, рабочая стужка ў найбольшай цвёрдай частцы цэнтра не павінна перавышаць 7 мм. У адваротным выпадку, калі розніца ў даўжыні рабочай стужкі занадта вялікая, узнікнуць вялікія памылкі пры апрацоўцы медных электродаў і электраэрозійнай апрацоўцы рабочай стужкі. Гэтая памылка можа лёгка прывесці да паломкі зуба падчас працэсу экструзіі. Рабочая стужка паказана на малюнку 5.
(3) Знешні дыяметр і таўшчыня ўстаўкі. У традыцыйных шунтавых формах таўшчыня ўстаўкі адтуліны ў матрицы роўная таўшчыні ніжняй формы. Аднак у выпадку формы для радыятара сланечніка, калі эфектыўная таўшчыня адтуліны ў матрицы занадта вялікая, профіль лёгка сутыкнецца з формай падчас экструзіі і выгрузкі, што прывядзе да няроўных зуб'яў, драпін або нават заклінівання зуб'яў. Гэта прывядзе да паломкі зуб'яў.
Акрамя таго, калі таўшчыня адтуліны ў фільеры занадта вялікая, то, з аднаго боку, час апрацоўкі падчас электраэрозійнай апрацоўкі павялічваецца, а з другога боку, лёгка выклікаць адхіленне ад электрычнай карозіі, а таксама лёгка выклікаць адхіленне зуба падчас экструзіі. Вядома, калі таўшчыня адтуліны ў фільеры занадта малая, трываласць зуба нельга гарантаваць. Такім чынам, улічваючы гэтыя два фактары, вопыт паказвае, што ступень устаўкі адтуліны ў фільеры ніжняй формы звычайна складае ад 40 да 50; а вонкавы дыяметр устаўкі адтуліны ў фільеры павінен быць ад 25 да 30 мм ад найбольшага краю адтуліны ў фільеры да вонкавага круга ўстаўкі.
Для профілю, паказанага на малюнку 1, вонкавы дыяметр і таўшчыня блока адтуліны для матрицы складаюць 225 мм і 50 мм адпаведна. Устаўка адтуліны для матрицы паказана на малюнку 6. D на малюнку — гэта фактычны памер, а намінальны памер — 225 мм. Гранічнае адхіленне яго знешніх памераў падабрана ў адпаведнасці з унутранай адтулінай ніжняй формы, каб гарантаваць, што аднабаковы зазор знаходзіцца ў межах 0,01~0,02 мм. Блок адтуліны для матрицы паказаны на малюнку 6. Намінальны памер унутранай адтуліны блока адтуліны для матрицы, размешчанага на ніжняй форме, складае 225 мм. Зыходзячы з фактычна вымеранага памеру, блок адтуліны для матрицы падбіраецца па прынцыпе 0,01~0,02 мм на кожны бок. Вонкавы дыяметр блока адтуліны для матрицы можна атрымаць як D, але для зручнасці ўстаноўкі вонкавы дыяметр блока люстраной адтуліны для матрицы можна адпаведна паменшыць у межах 0,1 м на падаючым канцы, як паказана на малюнку.
4. Асноўныя тэхналогіі вырабу прэс-формаў
Апрацоўка формы для профіляў радыятараў Sunflower мала чым адрозніваецца ад апрацоўкі звычайных алюмініевых профіляў. Відавочнае адрозненне ў асноўным адлюстроўваецца ў электрычнай апрацоўцы.
(1) Пры рэзцы дротам неабходна прадухіліць дэфармацыю меднага электрода. Паколькі медны электрод, які выкарыстоўваецца для электраэрозійнай апрацоўкі, цяжкі, зубцы занадта малыя, сам электрод мяккі і мае нізкую калянасць, а лакальная высокая тэмпература, якая ўзнікае пры рэзцы дротам, прыводзіць да лёгкай дэфармацыі электрода падчас працэсу рэзкі. Пры выкарыстанні дэфармаваных медных электродаў для апрацоўкі рабочых стужак і пустых нажоў зубцы могуць перакошвацца, што можа лёгка прывесці да разбурэння формы падчас апрацоўкі. Таму неабходна прадухіліць дэфармацыю медных электродаў падчас вытворчага працэсу. Асноўныя меры прафілактыкі: перад рэзкай дротам выраўнаваць медны блок з дапамогай станка; выкарыстоўваць індыкатар гадзіннікавага тыпу для рэгулявання вертыкальнасці ў пачатку; пры рэзцы дротам спачатку пачаць з зубчастай часткі і, нарэшце, разрэзаць дэталь з тоўстай сценкай; час ад часу выкарыстоўваць абрэзкі сярэбранага дроту для запаўнення разрэзаных дэталяў; пасля вырабу дроту адрэзаць кароткі кавалак каля 4 мм уздоўж даўжыні разрэзанага меднага электрода з дапамогай дротарэзнага станка.
(2) Электраэрозійная апрацоўка відавочна адрозніваецца ад звычайных формаў. Электраэрозійная апрацоўка вельмі важная пры апрацоўцы формаў для профіляў радыятараў сланечніка. Нават калі канструкцыя ідэальная, невялікі дэфект у электраэрозійнай апрацоўцы прывядзе да таго, што ўся форма будзе адбракавана. Электраэрозійная апрацоўка не так залежыць ад абсталявання, як рэзка дротам. Яна ў значнай ступені залежыць ад навыкаў і майстэрства аператара. Электраэрозійная апрацоўка ў асноўным надае ўвагу наступным пяці пунктам:
①Ток электраэрозійнай апрацоўкі. Для пачатковай электраэрозійнай апрацоўкі можна выкарыстоўваць ток 7~10 А, каб скараціць час апрацоўкі; для чыставой апрацоўкі можна выкарыстоўваць ток 5~7 А. Мэта выкарыстання малога току — атрымаць добрую паверхню;
② Забяспечце роўнасць тарца формы і вертыкальнасць меднага электрода. Дрэнная роўнасць тарца формы або недастатковая вертыкальнасць меднага электрода абцяжарваюць забеспячэнне адпаведнасці даўжыні працоўнай стужкі пасля апрацоўкі электраэрозіяй разліковай даўжыні працоўнай стужкі. Электраэрозія можа лёгка праваліцца або нават прабіць зубчастую працоўную стужку. Таму перад апрацоўкай неабходна выкарыстоўваць шліфавальны станок для выраўноўвання абодвух канцоў формы, каб задаволіць патрабаванні да дакладнасці, а для карэкцыі вертыкальнасці меднага электрода неабходна выкарыстоўваць індыкатар гадзіннікавага тыпу;
③ Пераканайцеся, што зазор паміж пустымі нажамі роўны. Падчас пачатковай апрацоўкі праверце, ці зрушаны пусты інструмент кожныя 0,2 мм на кожныя 3-4 мм апрацоўкі. Калі зрушэнне вялікае, яго будзе цяжка выправіць пры наступных карэкціроўках;
④Своечасова выдаляйце рэшткі, якія ўтвараюцца падчас працэсу электраэрозійнай апрацоўкі. Іскравая карозія прывядзе да ўтварэння вялікай колькасці рэшткаў, якія неабходна своечасова выдаляць, інакш даўжыня рабочай стужкі будзе адрознівацца з-за рознай вышыні рэшткаў;
⑤Перэд электраэрозійнай апрацоўкай форму неабходна размагніціць.
5. Параўнанне вынікаў экструзіі
Профіль, паказаны на малюнку 1, быў пратэставаны з выкарыстаннем традыцыйнай разрэзнай формы і новай схемы канструкцыі, прапанаванай у гэтым артыкуле. Параўнанне вынікаў прыведзена ў табліцы 1.
З вынікаў параўнання відаць, што канструкцыя формы аказвае вялікі ўплыў на тэрмін службы формы. Форма, распрацаваная па новай схеме, мае відавочныя перавагі і значна павялічвае тэрмін службы формы.
6. Заключэнне
Экструзійная форма для профілю радыятара сланечніка - гэта тып формы, якую вельмі складана распрацаваць і вырабіць, а яе канструкцыя і вытворчасць адносна складаныя. Такім чынам, каб забяспечыць паспяховасць экструзіі і тэрмін службы формы, неабходна выканаць наступныя пункты:
(1) Структурная форма формы павінна быць выбрана разумна. Структура формы павінна спрыяць зніжэнню сілы экструзіі, каб паменшыць нагрузку на кансоль формы, утвораную зубцамі для рассейвання цяпла, тым самым паляпшаючы трываласць формы. Галоўнае - разумна вызначыць колькасць і размяшчэнне шунтавых адтулін, а таксама плошчу шунтавых адтулін і іншыя параметры: па-першае, шырыня шунтавай перамычкі, утворанай паміж шунтавымі адтулінамі, не павінна перавышаць 16 мм; па-другое, плошчу разрэзанай адтуліны трэба вызначыць такім чынам, каб каэфіцыент падзелу дасягаў больш за 30% ад каэфіцыента экструзіі, забяспечваючы пры гэтым трываласць формы.
(2) Разумна выбірайце рабочую стужку і прымайце разумныя меры падчас электраапрацоўкі, у тым ліку тэхналогію апрацоўкі медных электродаў і электрычныя стандартныя параметры электраапрацоўкі. Першы ключавы момант заключаецца ў тым, што паверхня меднага электрода павінна быць адшліфавана перад рэзкай дроту, і падчас рэзкі дроту павінен выкарыстоўвацца метад устаўкі, каб пераканацца, што электроды не аслабленыя або дэфармаваныя.
(3) Падчас працэсу электрычнай апрацоўкі электрод павінен быць дакладна выраўнаваны, каб пазбегнуць адхілення зуба. Вядома, пры разумным праектаванні і вытворчасці выкарыстанне высакаякаснай сталі для гарачай апрацоўкі і працэс вакуумнай тэрмічнай апрацоўкі з трыма або больш станамі загартоўвання можа максімальна раскрыць патэнцыял формы і дасягнуць лепшых вынікаў. Ад праектавання, вытворчасці да экструзіі, толькі калі кожнае звяно дакладнае, мы можам гарантаваць, што форма для профілю радыятара сланечніка будзе экструдавана.
Час публікацыі: 01 жніўня 2024 г.
