Poiché le leghe di alluminio sono leggere, belle, hanno una buona resistenza alla corrosione e hanno un'eccellente conduttività termica e prestazioni di lavorazione, sono ampiamente utilizzate come componenti di dissipazione del calore nel settore IT, nell'elettronica e nell'industria automobilistica, in particolare nell'attuale settore emergente dei LED. Questi componenti di dissipazione del calore in lega di alluminio hanno buone funzioni di dissipazione del calore. Nella produzione, la chiave per una produzione efficiente di estrusione di questi profili per radiatori è lo stampo. Poiché questi profili hanno generalmente le caratteristiche di denti di dissipazione del calore grandi e densi e di lunghi tubi di sospensione, la tradizionale struttura a matrice piatta, la struttura a matrice divisa e la struttura a matrice a profilo semi-cavo non possono soddisfare bene i requisiti di resistenza dello stampo e stampaggio per estrusione.
Attualmente, le imprese fanno più affidamento sulla qualità dell'acciaio per stampi. Per migliorare la resistenza dello stampo, non esitano a utilizzare costoso acciaio importato. Il costo dello stampo è molto elevato e la vita media effettiva dello stampo è inferiore a 3 tonnellate, con il risultato che il prezzo di mercato del radiatore è relativamente alto, limitando seriamente la promozione e la divulgazione delle lampade a LED. Pertanto, le matrici di estrusione per i profili dei radiatori a forma di girasole hanno attirato grande attenzione da parte del personale tecnico e ingegneristico del settore.
Questo articolo introduce le varie tecnologie della matrice di estrusione del profilo del radiatore girasole ottenute attraverso anni di scrupolosa ricerca e ripetute prove di produzione attraverso esempi di produzione reale, come riferimento da parte dei colleghi.
1. Analisi delle caratteristiche strutturali delle sezioni di profilo in alluminio
La Figura 1 mostra la sezione trasversale di un tipico profilo in alluminio per radiatore girasole. L'area della sezione trasversale del profilo è di 7773,5 mm², con un totale di 40 denti di dissipazione del calore. La dimensione massima dell'apertura di sospensione formata tra i denti è 4,46 mm. Dopo il calcolo, il rapporto linguale tra i denti è 15,7. Allo stesso tempo, al centro del profilo è presente un'ampia area solida, con una superficie di 3846,5 mm².
A giudicare dalle caratteristiche della forma del profilo, lo spazio tra i denti può essere considerato come un profilo semicavo e il profilo del radiatore è composto da più profili semicavi. Pertanto, quando si progetta la struttura dello stampo, la chiave è considerare come garantire la resistenza dello stampo. Sebbene per i profili semi-cavi, l'industria abbia sviluppato una varietà di strutture di stampi maturi, come "stampo per divisori coperti", "stampo per divisori tagliati", "stampo per divisori per ponti sospesi", ecc. Tuttavia, queste strutture non sono applicabili ai prodotti composto da più profili semiforati. La progettazione tradizionale considera solo i materiali, ma nello stampaggio per estrusione l'impatto maggiore sulla resistenza è la forza di estrusione durante il processo di estrusione e il processo di formatura del metallo è il fattore principale che genera la forza di estrusione.
A causa dell'ampia area centrale solida del profilo del radiatore solare, è molto facile che la portata complessiva in quest'area sia troppo elevata durante il processo di estrusione e si genererà un'ulteriore sollecitazione di trazione sulla testa della sospensione interdentale tubo, con conseguente rottura del tubo di sospensione interdentale. Pertanto, nella progettazione della struttura dello stampo, dovremmo concentrarci sulla regolazione della portata del metallo e della portata per raggiungere lo scopo di ridurre la pressione di estrusione e migliorare lo stato di sollecitazione del tubo sospeso tra i denti, in modo da migliorare la resistenza dello stampo. lo stampo.
2. Selezione della struttura dello stampo e della capacità della pressa di estrusione
2.1 Forma della struttura dello stampo
Per il profilo del radiatore girasole mostrato nella Figura 1, sebbene non abbia una parte cava, deve adottare la struttura dello stampo diviso come mostrato nella Figura 2. Diversamente dalla tradizionale struttura dello stampo shunt, la camera della stazione di saldatura metallica è posizionata nella parte superiore stampo e nello stampo inferiore viene utilizzata una struttura di inserto. Lo scopo è ridurre i costi degli stampi e abbreviare il ciclo di produzione degli stampi. Sia lo stampo superiore che il set di stampi inferiori sono universali e possono essere riutilizzati. Ancora più importante, i blocchi del foro dello stampo possono essere elaborati in modo indipendente, il che può garantire meglio la precisione della cinghia di lavoro del foro dello stampo. Il foro interno dello stampo inferiore è concepito come un gradino. La parte superiore e il blocco del foro dello stampo adottano un adattamento del gioco e il valore dello spazio su entrambi i lati è 0,06~0,1 m; la parte inferiore adotta un adattamento con interferenza e la quantità di interferenza su entrambi i lati è 0,02~0,04 m, il che aiuta a garantire la coassialità e facilita l'assemblaggio, rendendo l'inserto più compatto e, allo stesso tempo, può evitare la deformazione dello stampo causata dall'installazione termica adattamento con interferenza.
2.2 Selezione della capacità dell'estrusore
La scelta della capacità dell'estrusore consiste, da un lato, nel determinare il diametro interno appropriato del cilindro di estrusione e la pressione specifica massima dell'estrusore sulla sezione del cilindro di estrusione per soddisfare la pressione durante la formatura del metallo. D'altro canto, si tratta di determinare il rapporto di estrusione appropriato e selezionare le specifiche relative alle dimensioni dello stampo appropriate in base al costo. Per il profilo in alluminio del radiatore girasole, il rapporto di estrusione non può essere troppo grande. Il motivo principale è che la forza di estrusione è proporzionale al rapporto di estrusione. Maggiore è il rapporto di estrusione, maggiore è la forza di estrusione. Ciò è estremamente dannoso per lo stampo del profilo in alluminio del radiatore girasole.
L'esperienza dimostra che il rapporto di estrusione dei profili in alluminio per radiatori girasole è inferiore a 25. Per il profilo mostrato nella Figura 1, è stato selezionato un estrusore da 20,0 MN con un diametro interno del cilindro di estrusione di 208 mm. Dopo il calcolo, la pressione specifica massima dell'estrusore è 589 MPa, che è un valore più appropriato. Se la pressione specifica è troppo elevata, la pressione sullo stampo sarà elevata, il che è dannoso per la durata dello stampo; se la pressione specifica è troppo bassa, non può soddisfare i requisiti della formatura per estrusione. L'esperienza dimostra che una pressione specifica compresa tra 550 e 750 MPa può soddisfare meglio i vari requisiti di processo. Dopo il calcolo, il coefficiente di estrusione è 4,37. La specifica della dimensione dello stampo è selezionata come 350 mmx200 mm (diametro esterno x gradi).
3. Determinazione dei parametri strutturali dello stampo
3.1 Parametri strutturali dello stampo superiore
(1) Numero e disposizione dei fori del deviatore. Per lo stampo di derivazione del profilo del radiatore girasole, maggiore è il numero di fori di derivazione, meglio è. Per profili con forme circolari simili si scelgono generalmente da 3 a 4 fori di derivazione tradizionali. Il risultato è che la larghezza del ponte di shunt è maggiore. Generalmente, quando è maggiore di 20 mm, il numero di saldature è inferiore. Tuttavia, quando si seleziona la cinghia di lavoro del foro della matrice, la cinghia di lavoro del foro della matrice nella parte inferiore del ponte di derivazione deve essere più corta. A condizione che non esista un metodo di calcolo preciso per la selezione del nastro di lavoro, naturalmente il foro della matrice sotto il ponte e le altre parti non raggiungeranno esattamente la stessa portata durante l'estrusione a causa della differenza nel nastro di lavoro, Questa differenza di portata produrrà ulteriore sollecitazione di trazione sul cantilever e causerà la deflessione dei denti di dissipazione del calore. Pertanto, per la matrice di estrusione del radiatore girasole con un numero elevato di denti, è molto importante garantire che la portata di ciascun dente sia coerente. All'aumentare del numero di fori di shunt, aumenterà di conseguenza il numero di ponti di shunt e la portata e la distribuzione del flusso del metallo diventeranno più uniformi. Questo perché all'aumentare del numero di ponti di derivazione, la larghezza dei ponti di derivazione può essere ridotta di conseguenza.
I dati pratici mostrano che il numero di fori di shunt è generalmente 6 o 8, o anche di più. Naturalmente, per alcuni profili di dissipazione del calore di tipo girasole di grandi dimensioni, lo stampo superiore può anche disporre i fori di derivazione secondo il principio della larghezza del ponte di derivazione ≤ 14 mm. La differenza è che è necessario aggiungere una piastra divisoria anteriore per predistribuire e regolare il flusso del metallo. Il numero e la disposizione dei fori del deviatore nella piastra deviatrice anteriore può essere effettuata in modo tradizionale.
Inoltre, nella disposizione dei fori di derivazione, si dovrebbe considerare l'utilizzo dello stampo superiore per schermare adeguatamente la testa del cantilever del dente di dissipazione del calore per evitare che il metallo colpisca direttamente la testa del tubo del cantilever e quindi migliorare lo stato tensionale del tubo a sbalzo. La parte bloccata della testa del cantilever tra i denti può essere pari a 1/5~1/4 della lunghezza del tubo del cantilever. La disposizione dei fori di shunt è mostrata nella Figura 3
(2) Il rapporto tra le aree del foro di shunt. Poiché lo spessore della parete della radice del dente caldo è piccolo e l'altezza è lontana dal centro e l'area fisica è molto diversa dal centro, è la parte più difficile da formare il metallo. Pertanto, un punto chiave nella progettazione dello stampo del profilo del radiatore girasole è quello di rendere il flusso della parte solida centrale il più lento possibile per garantire che il metallo riempia prima la radice del dente. Per ottenere un tale effetto, da un lato, è la scelta del nastro di lavoro e, soprattutto, la determinazione dell'area del foro del deviatore, principalmente l'area della parte centrale corrispondente al foro del deviatore. Test e valori empirici mostrano che l'effetto migliore si ottiene quando l'area del foro deviatore centrale S1 e l'area del foro deviatore singolo esterno S2 soddisfano la seguente relazione: S1= (0,52 ~0,72) S2
Inoltre, il canale di flusso effettivo del metallo del foro di divisione centrale deve essere più lungo di 20~25 mm rispetto al canale di flusso effettivo del metallo del foro di divisione esterno. Questa lunghezza tiene conto anche del margine e della possibilità di riparazione dello stampo.
(3) Profondità della camera di saldatura. La matrice di estrusione del profilo del radiatore Sunflower è diversa dalla tradizionale matrice di derivazione. L'intera camera di saldatura deve essere posizionata nella matrice superiore. Questo per garantire la precisione della lavorazione del blocco fori dello stampo inferiore, in particolare la precisione del nastro di lavoro. Rispetto allo stampo di derivazione tradizionale, la profondità della camera di saldatura dello stampo di derivazione del profilo del radiatore Sunflower deve essere aumentata. Maggiore è la capacità della macchina di estrusione, maggiore sarà l'aumento della profondità della camera di saldatura, che è di 15~25 mm. Ad esempio, se si utilizza una macchina di estrusione da 20 MN, la profondità della camera di saldatura della matrice di derivazione tradizionale è di 20~22 mm, mentre la profondità della camera di saldatura della matrice di derivazione del profilo del radiatore girasole dovrebbe essere 35~40 mm . Il vantaggio è che il metallo è completamente saldato e lo stress sul tubo sospeso è notevolmente ridotto. La struttura della camera di saldatura dello stampo superiore è mostrata in Figura 4.
3.2 Progettazione dell'inserto del foro della matrice
Il design del blocco del foro della matrice comprende principalmente la dimensione del foro della matrice, la cinghia di lavoro, il diametro esterno e lo spessore del blocco dello specchio, ecc.
(1) Determinazione della dimensione del foro della matrice. La dimensione del foro della matrice può essere determinata in modo tradizionale, considerando principalmente la scala del trattamento termico della lega.
(2) Selezione della cintura da lavoro. Il principio di selezione del nastro di lavoro è quello di garantire innanzitutto che la fornitura di tutto il metallo sul fondo della radice del dente sia sufficiente, in modo che la portata sul fondo della radice del dente sia più veloce rispetto ad altre parti. Pertanto, la cinghia di lavoro nella parte inferiore della radice del dente dovrebbe essere la più corta, con un valore di 0,3~0,6 mm, e la cinghia di lavoro nelle parti adiacenti dovrebbe essere aumentata di 0,3 mm. Il principio è aumentare di 0,4~0,5 ogni 10~15 mm verso il centro; in secondo luogo, la cintura di lavoro nella parte centrale più grande non deve superare i 7 mm. Altrimenti, se la differenza di lunghezza del nastro di lavoro è troppo grande, si verificheranno grandi errori nella lavorazione degli elettrodi di rame e nella lavorazione EDM del nastro di lavoro. Questo errore può facilmente causare la rottura della deflessione del dente durante il processo di estrusione. La cintura da lavoro è mostrata nella Figura 5.
(3) Diametro esterno e spessore dell'inserto. Per gli stampi di derivazione tradizionali, lo spessore dell'inserto del foro della matrice è lo spessore dello stampo inferiore. Tuttavia, per lo stampo del radiatore girasole, se lo spessore effettivo del foro della matrice è troppo grande, il profilo entrerà facilmente in collisione con lo stampo durante l'estrusione e lo scarico, provocando denti irregolari, graffi o addirittura inceppamenti dei denti. Questi causeranno la rottura dei denti.
Inoltre, se lo spessore del foro della matrice è troppo lungo, da un lato, il tempo di lavorazione è lungo durante il processo EDM e, dall'altro, è facile causare deviazioni di corrosione elettrica ed è anche facile da causare la deviazione del dente durante l'estrusione. Naturalmente, se lo spessore del foro della matrice è troppo piccolo, non è possibile garantire la resistenza dei denti. Pertanto, prendendo in considerazione questi due fattori, l'esperienza dimostra che il grado di inserto del foro dello stampo inferiore è generalmente compreso tra 40 e 50; e il diametro esterno dell'inserto del foro della matrice deve essere compreso tra 25 e 30 mm dal bordo più grande del foro della matrice al cerchio esterno dell'inserto.
Per il profilo mostrato nella Figura 1, il diametro esterno e lo spessore del blocco del foro della matrice sono rispettivamente 225 mm e 50 mm. L'inserto del foro della matrice è mostrato nella Figura 6. D nella figura è la dimensione effettiva e la dimensione nominale è 225 mm. La deviazione limite delle sue dimensioni esterne è adattata al foro interno dello stampo inferiore per garantire che lo spazio unilaterale sia compreso tra 0,01 e 0,02 mm. Il blocco del foro della matrice è mostrato nella Figura 6. La dimensione nominale del foro interno del blocco del foro della matrice posizionato sullo stampo inferiore è 225 mm. In base alla dimensione effettiva misurata, il blocco del foro della matrice viene abbinato secondo il principio di 0,01~0,02 mm per lato. Il diametro esterno del blocco del foro della matrice può essere ottenuto come D, ma per comodità di installazione, il diametro esterno del blocco dello specchio del foro della matrice può essere opportunamente ridotto entro l'intervallo di 0,1 m all'estremità di alimentazione, come mostrato nella figura .
4. Tecnologie chiave per la produzione di stampi
La lavorazione dello stampo per profili per radiatori Sunflower non è molto diversa da quella dei comuni stampi per profili in alluminio. L'ovvia differenza si riflette principalmente nella lavorazione elettrica.
(1) In termini di taglio del filo, è necessario prevenire la deformazione dell'elettrodo di rame. Poiché l'elettrodo di rame utilizzato per l'elettroerosione è pesante, i denti sono troppo piccoli, l'elettrodo stesso è morbido, ha scarsa rigidità e l'elevata temperatura locale generata dal taglio del filo provoca una facile deformazione dell'elettrodo durante il processo di taglio del filo. Quando si utilizzano elettrodi di rame deformati per lavorare nastri da lavoro e coltelli vuoti, si verificheranno denti storti, che possono facilmente causare la rottura dello stampo durante la lavorazione. Pertanto è necessario prevenire la deformazione degli elettrodi di rame durante il processo di produzione in linea. Le principali misure preventive sono: prima del taglio del filo, livellare il blocco di rame con un letto; utilizzare un comparatore per regolare inizialmente la verticalità; quando si taglia il filo, iniziare prima dalla parte del dente e infine tagliare la parte con la parete spessa; Di tanto in tanto, utilizzare filo d'argento di scarto per riempire le parti tagliate; Dopo aver realizzato il filo, utilizzare una macchina per tagliare il filo per tagliare una breve sezione di circa 4 mm lungo la lunghezza dell'elettrodo di rame tagliato.
(2) La lavorazione con elettroerosione è ovviamente diversa dagli stampi ordinari. L'elettroerosione è molto importante nella lavorazione degli stampi per profili di radiatori girasole. Anche se il design è perfetto, un leggero difetto nell’elettroerosione causerà la rottamazione dell’intero stampo. La lavorazione con elettroerosione non dipende dall'attrezzatura quanto il taglio a filo. Dipende in gran parte dalle capacità operative e dalla competenza dell'operatore. La lavorazione con elettroerosione presta principalmente attenzione ai seguenti cinque punti:
①Corrente di lavorazione a scarica elettrica. È possibile utilizzare una corrente di 7~10 A per la lavorazione EDM iniziale per ridurre il tempo di elaborazione; È possibile utilizzare una corrente di 5~7 A per la lavorazione di finitura. Lo scopo dell'utilizzo di piccola corrente è quello di ottenere una buona superficie;
② Garantire la planarità della faccia terminale dello stampo e la verticalità dell'elettrodo di rame. La scarsa planarità della faccia terminale dello stampo o la verticalità insufficiente dell'elettrodo di rame rendono difficile garantire che la lunghezza del nastro di lavoro dopo la lavorazione EDM sia coerente con la lunghezza del nastro di lavoro progettata. È facile che il processo di elettroerosione fallisca o addirittura penetri nella cinghia di lavoro dentata. Pertanto, prima della lavorazione, è necessario utilizzare una smerigliatrice per appiattire entrambe le estremità dello stampo per soddisfare i requisiti di precisione e è necessario utilizzare un comparatore per correggere la verticalità dell'elettrodo di rame;
③ Assicurarsi che lo spazio tra i coltelli vuoti sia uniforme. Durante la lavorazione iniziale, verificare se l'utensile vuoto è sfasato ogni 0,2 mm ogni 3-4 mm di lavorazione. Se l'offset è ampio, sarà difficile correggerlo con successivi aggiustamenti;
④Rimuovere tempestivamente i residui generati durante il processo EDM. La corrosione da scarica di scintilla produrrà una grande quantità di residui, che dovranno essere puliti in tempo, altrimenti la lunghezza del nastro di lavoro sarà diversa a causa delle diverse altezze dei residui;
⑤Lo stampo deve essere smagnetizzato prima dell'elettroerosione.
5. Confronto dei risultati dell'estrusione
Il profilo mostrato nella Figura 1 è stato testato utilizzando il tradizionale stampo diviso e il nuovo schema di progettazione proposto in questo articolo. Il confronto dei risultati è mostrato nella Tabella 1.
Dai risultati del confronto si può vedere che la struttura dello stampo ha una grande influenza sulla durata dello stampo. Lo stampo progettato utilizzando il nuovo schema presenta evidenti vantaggi e migliora notevolmente la durata dello stampo.
6. Conclusione
Lo stampo per estrusione del profilo del radiatore girasole è un tipo di stampo molto difficile da progettare e produrre e la sua progettazione e produzione sono relativamente complesse. Pertanto, per garantire il tasso di successo dell'estrusione e la durata dello stampo, è necessario raggiungere i seguenti punti:
(1) La forma strutturale dello stampo deve essere scelta in modo ragionevole. La struttura dello stampo deve favorire la riduzione della forza di estrusione per ridurre lo stress sul cantilever dello stampo formato dai denti di dissipazione del calore, migliorando così la resistenza dello stampo. La chiave è determinare ragionevolmente il numero e la disposizione dei fori di shunt e l'area dei fori di shunt e altri parametri: in primo luogo, la larghezza del ponte di shunt formato tra i fori di shunt non deve superare i 16 mm; In secondo luogo, l'area del foro diviso deve essere determinata in modo che il rapporto di divisione raggiunga il più possibile più del 30% del rapporto di estrusione, garantendo al tempo stesso la resistenza dello stampo.
(2) Selezionare ragionevolmente la cintura da lavoro e adottare misure ragionevoli durante la lavorazione elettrica, inclusa la tecnologia di lavorazione degli elettrodi di rame e i parametri elettrici standard della lavorazione elettrica. Il primo punto chiave è che l'elettrodo di rame deve essere rettificato in superficie prima del taglio del filo e il metodo di inserimento deve essere utilizzato durante il taglio del filo per garantirlo. Gli elettrodi non sono allentati o deformati.
(3) Durante il processo di lavorazione elettrica, l'elettrodo deve essere allineato accuratamente per evitare la deviazione del dente. Naturalmente, sulla base di una progettazione e una produzione ragionevoli, l'uso di acciaio per stampi per lavorazione a caldo di alta qualità e il processo di trattamento termico sotto vuoto di tre o più stati possono massimizzare il potenziale dello stampo e ottenere risultati migliori. Dalla progettazione, produzione alla produzione per estrusione, solo se ogni collegamento è accurato possiamo garantire che lo stampo del profilo del radiatore girasole venga estruso.
Orario di pubblicazione: 01 agosto 2024
