Bagaimana Mendesain Die Ekstrusi Radiator Bunga Matahari untuk Profil Aluminium?

1. Analisis karakteristik struktur bagian profil aluminium

Gambar 1 menunjukkan penampang profil aluminium radiator bunga matahari pada umumnya. Luas penampang profil adalah 7773,5mm², dengan total 40 gigi pembuangan panas. Ukuran bukaan gantung maksimum yang terbentuk di antara gigi adalah 4,46 mm. Setelah dihitung, perbandingan lidah antar gigi adalah 15,7. Pada saat yang sama, terdapat area padat besar di tengah profil, dengan luas 3846,5mm².

Dilihat dari karakteristik bentuk profilnya, jarak antar gigi dapat dianggap sebagai profil semi berongga, dan profil radiator terdiri dari beberapa profil semi berongga. Oleh karena itu, ketika merancang struktur cetakan, kuncinya adalah mempertimbangkan bagaimana memastikan kekuatan cetakan. Meskipun untuk profil semi berongga, industri telah mengembangkan berbagai struktur cetakan yang matang, seperti “cetakan splitter tertutup”, “cetakan splitter potong”, “cetakan splitter jembatan gantung”, dll. Namun, struktur ini tidak berlaku untuk produk terdiri dari beberapa profil semi-berongga. Desain tradisional hanya mempertimbangkan material, tetapi dalam cetakan ekstrusi, pengaruh terbesar terhadap kekuatan adalah gaya ekstrusi selama proses ekstrusi, dan proses pembentukan logam merupakan faktor utama yang menghasilkan gaya ekstrusi.

Karena area padat tengah yang besar pada profil radiator surya, sangat mudah untuk menyebabkan laju aliran keseluruhan di area ini menjadi terlalu cepat selama proses ekstrusi, dan tegangan tarik tambahan akan dihasilkan pada kepala suspensi antar gigi. tabung, mengakibatkan patahnya tabung suspensi antar gigi. Oleh karena itu, dalam desain struktur cetakan, kita harus fokus pada penyesuaian laju aliran logam dan laju aliran untuk mencapai tujuan mengurangi tekanan ekstrusi dan meningkatkan keadaan tegangan pipa gantung di antara gigi, sehingga dapat meningkatkan kekuatan cetakan. cetakan.

2. Pemilihan struktur cetakan dan kapasitas ekstrusi tekan

2.1 Bentuk struktur cetakan

Untuk profil radiator bunga matahari yang ditunjukkan pada Gambar 1, meskipun tidak memiliki bagian berongga, namun harus mengadopsi struktur cetakan terpisah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Berbeda dengan struktur cetakan shunt tradisional, ruang stasiun solder logam ditempatkan di bagian atas. cetakan, dan struktur sisipan digunakan di cetakan bawah. Tujuannya adalah untuk mengurangi biaya cetakan dan memperpendek siklus pembuatan cetakan. Baik cetakan atas maupun cetakan bawah bersifat universal dan dapat digunakan kembali. Lebih penting lagi, blok lubang mati dapat diproses secara mandiri, yang dapat lebih menjamin keakuratan sabuk kerja lubang mati. Lubang bagian dalam cetakan bawah dirancang sebagai tangga. Bagian atas dan blok lubang cetakan mengadopsi kesesuaian jarak bebas, dan nilai celah di kedua sisi adalah 0,06~0,1m; bagian bawah mengadopsi kecocokan interferensi, dan jumlah interferensi di kedua sisi adalah 0,02~0,04m, yang membantu memastikan koaksialitas dan memfasilitasi perakitan, membuat inlay lebih kompak, dan pada saat yang sama, dapat menghindari deformasi cetakan yang disebabkan oleh instalasi termal interferensi cocok.

2.2 Pemilihan kapasitas ekstruder

Pemilihan kapasitas ekstruder, di satu sisi, untuk menentukan diameter dalam barel ekstrusi yang sesuai dan tekanan spesifik maksimum ekstruder pada bagian barel ekstrusi untuk memenuhi tekanan selama pembentukan logam. Di sisi lain, menentukan rasio ekstrusi yang sesuai dan memilih spesifikasi ukuran cetakan yang sesuai berdasarkan biaya. Untuk profil aluminium radiator bunga matahari, rasio ekstrusi tidak boleh terlalu besar. Alasan utamanya adalah gaya ekstrusi sebanding dengan rasio ekstrusi. Semakin besar rasio ekstrusi, semakin besar pula gaya ekstrusinya. Hal ini sangat merugikan cetakan profil aluminium radiator bunga matahari.

Pengalaman menunjukkan bahwa rasio ekstrusi profil aluminium untuk radiator bunga matahari kurang dari 25. Untuk profil yang ditunjukkan pada Gambar 1, dipilih ekstruder 20,0 MN dengan diameter dalam barel ekstrusi 208 mm. Setelah dihitung, tekanan spesifik maksimum ekstruder adalah 589MPa, yang merupakan nilai yang lebih tepat. Jika tekanan spesifik terlalu tinggi, tekanan pada cetakan akan besar, sehingga merugikan umur cetakan; jika tekanan spesifiknya terlalu rendah, maka tidak dapat memenuhi persyaratan pembentukan ekstrusi. Pengalaman menunjukkan bahwa tekanan spesifik di kisaran 550~750 MPa dapat memenuhi berbagai persyaratan proses dengan lebih baik. Setelah dihitung, koefisien ekstrusinya adalah 4,37. Spesifikasi ukuran cetakan yang dipilih adalah 350 mmx200 mm (diameter luar x derajat).

3. Penentuan parameter struktur cetakan

3.1 Parameter struktur cetakan atas

(1) Jumlah dan susunan lubang pengalih. Untuk cetakan shunt profil radiator bunga matahari, semakin banyak jumlah lubang shunt semakin baik. Untuk profil dengan bentuk lingkaran serupa, biasanya dipilih 3 hingga 4 lubang shunt tradisional. Akibatnya lebar jembatan shunt menjadi lebih besar. Umumnya, bila lebih besar dari 20mm, jumlah lasnya lebih sedikit. Namun, ketika memilih sabuk kerja lubang cetakan, sabuk kerja lubang cetakan di bagian bawah jembatan shunt harus lebih pendek. Dalam kondisi tidak adanya metode perhitungan yang tepat untuk pemilihan sabuk kerja, tentu saja akan menyebabkan lubang cetakan di bawah jembatan dan bagian lain tidak mencapai laju aliran yang sama persis selama ekstrusi karena perbedaan sabuk kerja, Perbedaan laju aliran ini akan menghasilkan tegangan tarik tambahan pada kantilever dan menyebabkan defleksi pada gigi pembuangan panas. Oleh karena itu, untuk cetakan ekstrusi radiator bunga matahari dengan jumlah gigi yang padat, sangat penting untuk memastikan bahwa laju aliran setiap gigi konsisten. Dengan bertambahnya jumlah lubang shunt, jumlah jembatan shunt juga akan bertambah, dan laju aliran serta distribusi aliran logam akan menjadi lebih merata. Hal ini karena dengan bertambahnya jumlah jembatan shunt, maka lebar jembatan shunt juga dapat dikurangi.

Data praktis menunjukkan bahwa jumlah lubang shunt umumnya 6 atau 8 atau bahkan lebih. Tentu saja, untuk beberapa profil pembuangan panas bunga matahari yang besar, cetakan atas juga dapat mengatur lubang shunt sesuai dengan prinsip lebar jembatan shunt ≤ 14mm. Bedanya, pelat splitter depan harus ditambahkan untuk mendistribusikan dan mengatur aliran logam. Jumlah dan susunan lubang pengalih pada pelat pengalih depan dapat dilakukan dengan cara tradisional.

Selain itu, ketika mengatur lubang shunt, pertimbangan harus diberikan untuk menggunakan cetakan atas untuk melindungi kepala kantilever gigi pembuangan panas dengan tepat untuk mencegah logam mengenai kepala tabung kantilever secara langsung dan dengan demikian meningkatkan keadaan tegangan. dari tabung kantilever. Bagian kepala kantilever yang tersumbat di antara gigi bisa berukuran 1/5~1/4 dari panjang tabung kantilever. Tata letak lubang shunt ditunjukkan pada Gambar 3

(2) Hubungan luas lubang shunt. Karena ketebalan dinding akar gigi panas kecil dan tingginya jauh dari pusat, serta luas fisiknya sangat berbeda dengan pusat, maka bagian tersebut merupakan bagian yang paling sulit untuk dibentuk logam. Oleh karena itu, poin penting dalam desain cetakan profil radiator bunga matahari adalah membuat laju aliran bagian padat pusat sepelan mungkin untuk memastikan bahwa logam terlebih dahulu memenuhi akar gigi. Untuk mencapai efek seperti itu, di satu sisi, pemilihan sabuk kerja, dan yang lebih penting, penentuan luas lubang pengalih, terutama luas bagian tengah yang sesuai dengan lubang pengalih. Pengujian dan nilai empiris menunjukkan bahwa efek terbaik dicapai bila luas lubang pengalih pusat S1 dan luas lubang pengalih tunggal eksternal S2 memenuhi hubungan berikut: S1= (0,52 ~0,72) S2

Selain itu, saluran aliran logam efektif dari lubang pembagi pusat harus lebih panjang 20~25mm daripada saluran aliran logam efektif dari lubang pembagi luar. Panjang ini juga memperhitungkan margin dan kemungkinan perbaikan cetakan.

(3) Kedalaman ruang pengelasan. Cetakan ekstrusi profil radiator Sunflower berbeda dengan cetakan shunt tradisional. Seluruh ruang pengelasannya harus ditempatkan di cetakan atas. Hal ini untuk menjamin keakuratan pemrosesan blok lubang pada cetakan bawah, terutama keakuratan sabuk kerja. Dibandingkan dengan cetakan shunt tradisional, kedalaman ruang pengelasan cetakan shunt profil radiator Sunflower perlu ditingkatkan. Semakin besar kapasitas mesin ekstrusi maka semakin besar pertambahan kedalaman ruang las yaitu 15~25mm. Misalnya, jika mesin ekstrusi 20 MN digunakan, kedalaman ruang las cetakan shunt tradisional adalah 20~22mm, sedangkan kedalaman ruang las cetakan shunt profil radiator bunga matahari harus 35~40 mm . Keuntungannya adalah logam dilas sepenuhnya dan tekanan pada pipa gantung sangat berkurang. Struktur ruang las cetakan atas ditunjukkan pada Gambar 4.

3.2 Desain sisipan lubang mati

Desain blok lubang cetakan terutama mencakup ukuran lubang cetakan, sabuk kerja, diameter luar dan ketebalan blok cermin, dll.

(1) Penentuan ukuran lubang cetakan. Ukuran lubang cetakan dapat ditentukan dengan cara tradisional, terutama dengan mempertimbangkan penskalaan pemrosesan termal paduan.

(2) Pemilihan sabuk kerja. Prinsip pemilihan sabuk kerja adalah terlebih dahulu memastikan bahwa suplai seluruh logam pada bagian bawah akar gigi mencukupi, sehingga laju aliran pada bagian bawah akar gigi lebih cepat dibandingkan bagian lainnya. Oleh karena itu, sabuk kerja di bagian bawah akar gigi harus paling pendek, dengan nilai 0,3~0,6 mm, dan sabuk kerja di bagian yang berdekatan harus ditambah 0,3 mm. Prinsipnya adalah meningkatkan 0,4~0,5 setiap 10~15mm ke arah tengah; kedua, sabuk kerja pada bagian tengah terbesar yang padat tidak boleh melebihi 7mm. Sebaliknya, jika perbedaan panjang sabuk kerja terlalu besar, kesalahan besar akan terjadi pada pemrosesan elektroda tembaga dan pemrosesan EDM pada sabuk kerja. Kesalahan ini dapat dengan mudah menyebabkan patahnya defleksi gigi selama proses ekstrusi. Sabuk kerja ditunjukkan pada Gambar 5.

 

(3) Diameter luar dan ketebalan sisipan. Untuk cetakan shunt tradisional, ketebalan lubang cetakan adalah ketebalan cetakan bawah. Namun, untuk cetakan radiator bunga matahari, jika ketebalan efektif lubang cetakan terlalu besar, profil akan mudah bertabrakan dengan cetakan selama ekstrusi dan pengosongan, mengakibatkan gigi tidak rata, tergores atau bahkan gigi terjepit. Hal ini akan menyebabkan gigi patah.

Selain itu, jika ketebalan lubang die terlalu panjang, di satu sisi waktu pengerjaan yang lama pada proses EDM, di sisi lain mudah menyebabkan penyimpangan korosi listrik, dan juga mudah untuk terjadi. menyebabkan penyimpangan gigi selama ekstrusi. Tentu saja, jika ketebalan lubang die terlalu kecil, kekuatan gigi tidak dapat dijamin. Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan kedua faktor ini, pengalaman menunjukkan bahwa tingkat penyisipan lubang cetakan pada cetakan bawah umumnya 40 hingga 50; dan diameter luar sisipan lubang cetakan harus 25 hingga 30 mm dari tepi terbesar lubang cetakan hingga lingkaran luar sisipan.

Untuk profil yang ditunjukkan pada Gambar 1, diameter luar dan ketebalan blok lubang cetakan masing-masing adalah 225mm dan 50mm. Sisipan lubang cetakan ditunjukkan pada Gambar 6. D pada gambar adalah ukuran sebenarnya dan ukuran nominalnya adalah 225mm. Batas deviasi dimensi luarnya disesuaikan dengan lubang bagian dalam cetakan bawah untuk memastikan bahwa celah unilateral berada dalam kisaran 0,01~0,02mm. Blok lubang cetakan ditunjukkan pada Gambar 6. Ukuran nominal lubang bagian dalam blok lubang cetakan yang ditempatkan pada cetakan bawah adalah 225mm. Berdasarkan ukuran sebenarnya yang diukur, blok lubang cetakan dicocokkan sesuai dengan prinsip 0,01~0,02mm per sisi. Diameter luar blok lubang cetakan dapat diperoleh sebagai D, tetapi untuk kemudahan pemasangan, diameter luar blok cermin lubang cetakan dapat dikurangi dengan tepat dalam kisaran 0,1 m pada ujung umpan, seperti yang ditunjukkan pada gambar .

4. Teknologi utama pembuatan cetakan

Pemesinan cetakan profil radiator Sunflower tidak jauh berbeda dengan cetakan profil aluminium biasa. Perbedaan nyata terutama tercermin pada pemrosesan kelistrikannya.

(1) Dalam hal pemotongan kawat, perlu untuk mencegah deformasi elektroda tembaga. Karena elektroda tembaga yang digunakan untuk EDM berat, giginya terlalu kecil, elektrodanya sendiri lunak, kekakuannya buruk, dan suhu tinggi lokal yang dihasilkan oleh pemotongan kawat menyebabkan elektroda mudah berubah bentuk selama proses pemotongan kawat. Saat menggunakan elektroda tembaga yang berubah bentuk untuk memproses sabuk kerja dan pisau kosong, akan terjadi gigi miring, yang dapat dengan mudah menyebabkan cetakan terkelupas selama pemrosesan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pencegahan deformasi elektroda tembaga selama proses pembuatan online. Tindakan pencegahan utama adalah: sebelum memotong kawat, ratakan balok tembaga dengan alas; gunakan indikator dial untuk mengatur vertikalitas di awal; saat memotong kawat, mulailah dari bagian gigi terlebih dahulu, dan terakhir potong bagian yang berdinding tebal; Sesekali, gunakan kawat perak bekas untuk mengisi bagian yang dipotong; setelah kawat dibuat, gunakan mesin kawat untuk memotong bagian pendek sekitar 4 mm sepanjang elektroda tembaga yang dipotong.

(2) Pemesinan pelepasan listrik jelas berbeda dengan cetakan biasa. EDM sangat penting dalam pengolahan cetakan profil radiator bunga matahari. Sekalipun desainnya sempurna, sedikit cacat pada EDM akan menyebabkan seluruh cetakan terkelupas. Pemesinan pelepasan listrik tidak terlalu bergantung pada peralatan seperti pemotongan kawat. Hal ini sangat bergantung pada keterampilan dan kemahiran pengoperasian operator. Pemesinan pelepasan listrik terutama memperhatikan lima poin berikut:

①Arus pemesinan pelepasan listrik. Arus 7~10 A dapat digunakan untuk pemesinan EDM awal untuk mempersingkat waktu pemrosesan; 5~7 Arus dapat digunakan untuk pemesinan akhir. Tujuan penggunaan arus kecil adalah untuk mendapatkan permukaan yang baik;

② Pastikan permukaan ujung cetakan rata dan elektroda tembaga vertikal. Kerataan permukaan ujung cetakan yang buruk atau vertikalitas elektroda tembaga yang tidak mencukupi menyulitkan untuk memastikan bahwa panjang sabuk kerja setelah pemrosesan EDM konsisten dengan panjang sabuk kerja yang dirancang. Proses EDM mudah gagal atau bahkan menembus sabuk kerja bergigi. Oleh karena itu, sebelum diproses, penggiling harus digunakan untuk meratakan kedua ujung cetakan untuk memenuhi persyaratan akurasi, dan indikator dial harus digunakan untuk mengoreksi vertikalitas elektroda tembaga;

③ Pastikan jarak antar pisau yang kosong sama rata. Selama pemesinan awal, periksa apakah pahat kosong diimbangi setiap 0,2 mm setiap 3 hingga 4 mm pemrosesan. Jika offsetnya besar, akan sulit untuk memperbaikinya dengan penyesuaian selanjutnya;

④Hapus residu yang dihasilkan selama proses EDM secara tepat waktu. Korosi pelepasan percikan akan menghasilkan residu dalam jumlah besar, yang harus dibersihkan tepat waktu, jika tidak, panjang sabuk kerja akan berbeda karena perbedaan ketinggian residu;

⑤Cetakan harus mengalami kerusakan magnetik sebelum EDM.

5. Perbandingan hasil ekstrusi

Profil yang ditunjukkan pada Gambar 1 diuji menggunakan cetakan split tradisional dan skema desain baru yang diusulkan dalam artikel ini. Perbandingan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 1.

Dari hasil perbandingan terlihat bahwa struktur cetakan mempunyai pengaruh yang besar terhadap umur cetakan. Cetakan yang dirancang menggunakan skema baru memiliki keunggulan yang jelas dan sangat meningkatkan umur cetakan.

6. Kesimpulan

Cetakan ekstrusi profil radiator bunga matahari merupakan jenis cetakan yang sangat sulit untuk dirancang dan dibuat, serta desain dan pembuatannya relatif rumit. Oleh karena itu, untuk memastikan tingkat keberhasilan ekstrusi dan masa pakai cetakan, hal-hal berikut harus dicapai:

(1) Bentuk struktur cetakan harus dipilih secara wajar. Struktur cetakan harus kondusif untuk mengurangi gaya ekstrusi untuk mengurangi tekanan pada kantilever cetakan yang dibentuk oleh gigi pembuangan panas, sehingga meningkatkan kekuatan cetakan. Kuncinya adalah menentukan secara wajar jumlah dan susunan lubang shunt serta luas lubang shunt dan parameter lainnya: pertama, lebar jembatan shunt yang terbentuk antara lubang shunt tidak boleh melebihi 16mm; Kedua, luas lubang belah harus ditentukan sehingga rasio pemisahan mencapai lebih dari 30% rasio ekstrusi sebanyak mungkin sambil memastikan kekuatan cetakan.

(2) Pilih sabuk kerja secara wajar dan lakukan tindakan yang wajar selama pemesinan listrik, termasuk teknologi pemrosesan elektroda tembaga dan parameter standar kelistrikan dari pemesinan listrik. Poin penting pertama adalah bahwa elektroda tembaga harus dibumikan di permukaan sebelum pemotongan kawat, dan metode penyisipan harus digunakan selama pemotongan kawat untuk memastikannya. Elektroda tidak kendor atau berubah bentuk.

(3) Selama proses pemesinan listrik, elektroda harus disejajarkan secara akurat untuk menghindari penyimpangan gigi. Tentu saja, berdasarkan desain dan manufaktur yang masuk akal, penggunaan baja cetakan pengerjaan panas berkualitas tinggi dan proses perlakuan panas vakum dari tiga atau lebih temper dapat memaksimalkan potensi cetakan dan mencapai hasil yang lebih baik. Dari desain, manufaktur hingga produksi ekstrusi, hanya jika setiap tautan akurat, kami dapat memastikan bahwa cetakan profil radiator bunga matahari diekstrusi.