Debido a que las aleaciones de aluminio son livianas, hermosas, tienen una buena resistencia a la corrosión y tienen una excelente conductividad térmica y rendimiento de procesamiento, se utilizan ampliamente como componentes de disipación de calor en la industria de TI, la electrónica y las industrias automotriz, especialmente en la industria LED actualmente emergente. Estos componentes de disipación de calor de aleación de aluminio tienen buenas funciones de disipación de calor. En la producción, la clave para la producción eficiente de extrusión de estos perfiles de radiador es el molde. Debido a que estos perfiles generalmente tienen las características de los dientes de disipación de calor grandes y densos y los largos tubos de suspensión, la estructura tradicional de matriz plana, la estructura dividida y la estructura del troquel de perfil semi-hueco no pueden cumplir bien los requisitos de resistencia al moho y moldeo por extrusión.
En la actualidad, las empresas confían más en la calidad del acero de molde. Para mejorar la resistencia del moho, no dudan en usar acero importado costoso. El costo del molde es muy alto, y la vida promedio real del molde es inferior a 3T, lo que resulta en que el precio de mercado del radiador sea relativamente alto, restringiendo seriamente la promoción y la popularización de las lámparas LED. Por lo tanto, la extrusión muere para los perfiles de radiador en forma de girasol ha atraído una gran atención del personal técnico y de ingeniería en la industria.
Este artículo presenta las diversas tecnologías de la muerte de extrusión de perfil del radiador de girasol obtenida a través de años de investigación minuciosa y producción de ensayos repetidos a través de ejemplos en producción real, como referencia por pares.
1. Análisis de las características estructurales de las secciones de perfil de aluminio
La Figura 1 muestra la sección transversal de un perfil típico de aluminio del radiador de girasol. El área de sección transversal del perfil es de 7773.5 mm², con un total de 40 dientes de disipación de calor. El tamaño máximo de abertura colgante formado entre los dientes es de 4,46 mm. Después del cálculo, la relación de la lengua entre los dientes es de 15.7. Al mismo tiempo, hay un área sólida grande en el centro del perfil, con un área de 3846.5 mm².
A juzgar por las características de forma del perfil, el espacio entre los dientes puede considerarse como perfiles semi-huecos, y el perfil del radiador se compone de múltiples perfiles semi-huecos. Por lo tanto, al diseñar la estructura del molde, la clave es considerar cómo garantizar la resistencia del molde. Aunque para los perfiles semi-huecos, la industria ha desarrollado una variedad de estructuras de moho maduras, como "moho divisor cubierto", "molde de división", "molde de división de puentes colgantes", etc. Sin embargo, estas estructuras no son aplicables a los productos compuesto por múltiples perfiles semi-huecos. El diseño tradicional solo considera materiales, pero en el moldeo por extrusión, el mayor impacto en la resistencia es la fuerza de extrusión durante el proceso de extrusión, y el proceso de formación de metales es el factor principal que genera la fuerza de extrusión.
Debido a la gran área sólida central del perfil del radiador solar, es muy fácil hacer que la velocidad de flujo general en esta área sea demasiado rápida durante el proceso de extrusión, y el estrés por tracción adicional se generará en la cabeza de la suspensión intertitular tubo, lo que resulta en la fractura del tubo de suspensión intertoth. Por lo tanto, en el diseño de la estructura del molde, debemos centrarnos en el ajuste de la velocidad de flujo del metal y la velocidad de flujo para lograr el propósito de reducir la presión de extrusión y mejorar el estado de estrés de la tubería suspendida entre los dientes, a fin de mejorar la resistencia de el molde.
2. Selección de estructura de moho y capacidad de prensa de extrusión
2.1 Forma de estructura del molde
Para el perfil del radiador de girasol que se muestra en la Figura 1, aunque no tiene una parte hueca, debe adoptar la estructura del molde dividido como se muestra en la Figura 2. A diferencia de la estructura tradicional del molde de derivación, la cámara de la estación de soldadura de metal se coloca en la parte superior El molde y una estructura de inserto se usan en el molde inferior. El propósito es reducir los costos de moho y acortar el ciclo de fabricación de moho. Tanto el molde superior como los conjuntos de moho inferior son universales y se pueden reutilizar. Más importante aún, los bloques de agujeros se pueden procesar de forma independiente, lo que puede garantizar mejor la precisión del cinturón de trabajo del agujero. El orificio interno del molde inferior está diseñado como un paso. La parte superior y el bloque de agujeros del moho adoptan el ajuste de espacio libre, y el valor de la brecha en ambos lados es 0.06 ~ 0.1m; La parte inferior adopta el ajuste de interferencia, y la cantidad de interferencia en ambos lados es de 0.02 ~ 0.04m, lo que ayuda a garantizar la coaxialidad y facilita el ensamblaje, lo que hace que la incrustación se ajuste más compacta y al mismo tiempo, puede evitar la deformación del molde causada por la instalación térmica ajuste de interferencia.
2.2 Selección de capacidad de extrusora
La selección de la capacidad del extrusor es, por un lado, determinar el diámetro interno apropiado del barril de extrusión y la presión específica máxima de la extrusora en la sección del barril de extrusión para cumplir con la presión durante la formación del metal. Por otro lado, es para determinar la relación de extrusión adecuada y seleccionar las especificaciones apropiadas del tamaño del molde según el costo. Para el perfil de aluminio del radiador de girasol, la relación de extrusión no puede ser demasiado grande. La razón principal es que la fuerza de extrusión es proporcional a la relación de extrusión. Cuanto mayor sea la relación de extrusión, mayor será la fuerza de extrusión. Esto es extremadamente perjudicial para el molde de perfil de aluminio del radiador de girasol.
La experiencia muestra que la relación de extrusión de los perfiles de aluminio para radiadores de girasol es inferior a 25. Para el perfil que se muestra en la Figura 1, se seleccionó un extrusor de 20.0 mn con un diámetro interno de barril de extrusión de 208 mm. Después del cálculo, la presión específica máxima del extrusor es 589MPA, que es un valor más apropiado. Si la presión específica es demasiado alta, la presión sobre el molde será grande, lo cual es perjudicial para la vida del molde; Si la presión específica es demasiado baja, no puede cumplir con los requisitos de formación de extrusión. La experiencia muestra que una presión específica en el rango de 550 ~ 750 MPa puede cumplir mejor con varios requisitos de proceso. Después del cálculo, el coeficiente de extrusión es 4.37. La especificación del tamaño del molde se selecciona como 350 mmx200 mm (diámetro exterior x grados).
3. Determinación de los parámetros estructurales de moho
3.1 Parámetros estructurales del moho superior
(1) Número y disposición de los agujeros del desviador. Para el molde de derivación del perfil del radiador de girasol, cuanto más sea el número de agujeros de derivación, mejor. Para perfiles con formas circulares similares, generalmente se seleccionan de 3 a 4 agujeros de derivación tradicionales. El resultado es que el ancho del puente de derivación es más grande. En general, cuando es mayor de 20 mm, el número de soldaduras es menor. Sin embargo, al seleccionar el cinturón de trabajo del agujero de la matriz, el cinturón de trabajo del agujero de la matriz en la parte inferior del puente de la derivación debe ser más corto. Bajo la condición de que no haya un método de cálculo preciso para la selección del cinturón de trabajo, naturalmente causará que el orificio del troquel debajo del puente y otras partes no logren exactamente la misma velocidad de flujo durante la extrusión debido a la diferencia en el cinturón de trabajo, Esta diferencia en el caudal producirá estrés por tracción adicional en el voladizo y causará la desviación de los dientes de disipación de calor. Por lo tanto, para la extrusión del radiador de girasol muere con un denso número de dientes, es muy crítico asegurarse de que la velocidad de flujo de cada diente sea consistente. A medida que aumenta el número de agujeros de derivación, el número de puentes de derivación aumentará en consecuencia, y la velocidad de flujo y la distribución del flujo del metal se volverán más pares. Esto se debe a que a medida que aumenta el número de puentes de derivación, el ancho de los puentes de derivación puede reducirse en consecuencia.
Los datos prácticos muestran que el número de agujeros de derivación es generalmente 6 u 8, o incluso más. Por supuesto, para algunos grandes perfiles de disipación de calor de girasol, el molde superior también puede organizar los agujeros de derivación de acuerdo con el principio del ancho del puente de la derivación ≤ 14 mm. La diferencia es que se debe agregar una placa de divisor delantero para pre-distribuir y ajustar el flujo de metal. El número y la disposición de los agujeros del desviador en la placa del desviador delantero se pueden llevar a cabo de manera tradicional.
Además, al organizar los agujeros de derivación, se debe considerar el uso del molde superior para proteger adecuadamente la cabeza del voladizo del diente de disipación de calor para evitar que el metal golpee directamente la cabeza del tubo voladizo y, por lo tanto, mejore el estado de estrés del tubo en voladizo. La parte bloqueada de la cabeza en voladizo entre los dientes puede ser 1/5 ~ 1/4 de la longitud del tubo en voladizo. El diseño de los agujeros de la derivación se muestra en la Figura 3
(2) La relación de área del agujero de derivación. Debido a que el grosor de la pared de la raíz del diente caliente es pequeño y la altura está lejos del centro, y el área física es muy diferente del centro, es la parte más difícil de formar metal. Por lo tanto, un punto clave en el diseño del molde de perfil del radiador de girasol es hacer que la velocidad de flujo de la parte sólida central sea lo más lenta posible para garantizar que el metal llene la raíz del diente. Para lograr tal efecto, por un lado, es la selección del cinturón de trabajo y, lo que es más importante, la determinación del área del agujero del desviador, principalmente el área de la parte central correspondiente al agujero del desviador. Las pruebas y los valores empíricos muestran que el mejor efecto se logra cuando el área del agujero del desviador central S1 y el área del agujero de desviador único externo S2 satisfacen la siguiente relación: S1 = (0.52 ~ 0.72) S2
Además, el canal de flujo de metal efectivo del orificio divisor central debe ser 20 ~ 25 mm más largo que el canal de flujo de metal efectivo del orificio del divisor externo. Esta longitud también tiene en cuenta el margen y la posibilidad de reparación de moho.
(3) Profundidad de la cámara de soldadura. El troquel de extrusión de perfil del radiador de girasol es diferente del troquel tradicional de derivación. Toda su cámara de soldadura debe ubicarse en la muerte superior. Esto es para garantizar la precisión del procesamiento del bloque de agujeros del dado inferior, especialmente la precisión del cinturón de trabajo. En comparación con el moho de derivación tradicional, la profundidad de la cámara de soldadura del molde de derivación del perfil del radiador del girasol debe aumentar. Cuanto mayor sea la capacidad de la máquina de extrusión, mayor será el aumento en la profundidad de la cámara de soldadura, que es de 15 ~ 25 mm. Por ejemplo, si se usa una máquina de extrusión de 20 mn, la profundidad de la cámara de soldadura del troquel de derivación tradicional es de 20 ~ 22 mm, mientras que la profundidad de la cámara de soldadura de la derivación del perfil del radiador de girasol debe ser de 35 ~ 40 mm . La ventaja de esto es que el metal está completamente soldado y la tensión en la tubería suspendida se reduce considerablemente. La estructura de la cámara de soldadura de molde superior se muestra en la Figura 4.
3.2 Diseño del inserto del agujero de troquel
El diseño del bloque de agujeros de matriz incluye principalmente el tamaño del orificio de la matriz, el cinturón de trabajo, el diámetro exterior y el grosor del bloque espejo, etc.
(1) Determinación del tamaño del agujero del troquel. El tamaño del orificio del troquel se puede determinar de manera tradicional, considerando principalmente la escala del procesamiento térmico de aleación.
(2) Selección del cinturón de trabajo. El principio de la selección del cinturón de trabajo es garantizar primero que el suministro de todo el metal en la parte inferior de la raíz del diente sea suficiente, de modo que la velocidad de flujo en la parte inferior de la raíz del diente sea más rápido que otras partes. Por lo tanto, el cinturón de trabajo en la parte inferior de la raíz del diente debe ser el más corto, con un valor de 0.3 ~ 0.6 mm, y el cinturón de trabajo en las partes adyacentes debe aumentar en 0.3 mm. El principio es aumentar en 0.4 ~ 0.5 cada 10 ~ 15 mm hacia el centro; En segundo lugar, el cinturón de trabajo en la parte sólida más grande del centro no debe exceder los 7 mm. De lo contrario, si la diferencia de longitud del cinturón de trabajo es demasiado grande, se producirán grandes errores en el procesamiento de electrodos de cobre y el procesamiento EDM de la correa de trabajo. Este error puede hacer que la desviación del diente se rompa durante el proceso de extrusión. El cinturón de trabajo se muestra en la Figura 5.
(3) El diámetro exterior y el grosor del inserto. Para los moldes de derivación tradicionales, el grosor del inserto del agujero es el grosor del molde inferior. Sin embargo, para el molde del radiador de girasol, si el grosor efectivo del agujero es demasiado grande, el perfil colisionará fácilmente con el molde durante la extrusión y descarga, lo que resulta en dientes desiguales, rasguños o incluso atasco de dientes. Esto hará que los dientes se rompan.
Además, si el grosor del agujero del troquel es demasiado largo, por un lado, el tiempo de procesamiento es largo durante el proceso EDM, y por otro lado, es fácil causar desviación de corrosión eléctrica, y también es fácil Causa desviación dental durante la extrusión. Por supuesto, si el grosor del agujero es demasiado pequeño, la fuerza de los dientes no se puede garantizar. Por lo tanto, teniendo en cuenta estos dos factores, la experiencia muestra que el grado de inserción del agujero del trozo del molde inferior es generalmente de 40 a 50; y el diámetro externo del inserto del orificio de troquel debe ser de 25 a 30 mm desde el borde más grande del orificio del troquel hasta el círculo exterior del inserto.
Para el perfil que se muestra en la Figura 1, el diámetro externo y el grosor del bloque de agujero de troquel son de 225 mm y 50 mm respectivamente. El inserto del orificio del troquel se muestra en la Figura 6. D en la figura es el tamaño real y el tamaño nominal es de 225 mm. La desviación límite de sus dimensiones externas se combina de acuerdo con el orificio interno del molde inferior para garantizar que la brecha unilateral esté dentro del rango de 0.01 ~ 0.02 mm. El bloque del agujero de la matriz se muestra en la Figura 6. El tamaño nominal del orificio interno del bloque de agujero de troquel colocado en el molde inferior es de 225 mm. Según el tamaño realizado real, el bloque de agujeros de matriz coincide de acuerdo con el principio de 0.01 ~ 0.02 mm por lado. El diámetro externo del bloque de agujero de troquel se puede obtener como D, pero para la comodidad de la instalación, el diámetro exterior del bloque de espejo del orificio del agujero puede reducirse adecuadamente dentro del rango de 0.1m en el extremo de la alimentación, como se muestra en la figura .
4. Tecnologías clave de la fabricación de moho
El mecanizado del molde de perfil del radiador de girasol no es muy diferente al de los moldes de perfil de aluminio ordinarios. La diferencia obvia se refleja principalmente en el procesamiento eléctrico.
(1) En términos de corte de alambre, es necesario evitar la deformación del electrodo de cobre. Debido a que el electrodo de cobre utilizado para EDM es pesado, los dientes son demasiado pequeños, el electrodo en sí es suave, tiene poca rigidez y la temperatura alta local generada por el corte de alambre hace que el electrodo se deforme fácilmente durante el proceso de corte de cables. Cuando se usan electrodos de cobre deformados para procesar cinturones de trabajo y cuchillos vacíos, se producirán dientes sesgados, lo que puede hacer que el moho se deseche durante el procesamiento. Por lo tanto, es necesario evitar la deformación de los electrodos de cobre durante el proceso de fabricación en línea. Las principales medidas preventivas son: antes del corte de alambre, nivele el bloque de cobre con una cama; Use un indicador de marcación para ajustar la verticalidad al principio; Cuando se corta el cable, comience primero desde la parte del diente y finalmente corte la pieza con la pared gruesa; De vez en cuando, use el alambre de plata de chatarra para llenar las piezas de corte; Después de hacer el cable, use una máquina de alambre para cortar una sección corta de aproximadamente 4 mm a lo largo de la longitud del electrodo de cobre cortado.
(2) El mecanizado de descarga eléctrica es obviamente diferente de los moldes ordinarios. EDM es muy importante en el procesamiento de moldes de perfil de radiador de girasol. Incluso si el diseño es perfecto, un ligero defecto en EDM hará que todo el moho sea desechado. El mecanizado de descarga eléctrica no depende del equipo como el corte de alambre. Depende en gran medida de las habilidades operativas y el dominio del operador. El mecanizado de descarga eléctrica presta atención principalmente a los siguientes cinco puntos:
① Corriente de mecanizado de descarga eléctrica. 7 ~ 10 Una corriente se puede usar para el mecanizado EDM inicial para acortar el tiempo de procesamiento; 5 ~ 7 Se puede usar una corriente para terminar el mecanizado. El propósito de usar corriente pequeña es obtener una buena superficie;
② Asegúrese de la planitud de la cara del extremo del molde y la verticalidad del electrodo de cobre. La mala planitud de la cara del extremo del moho o la verticalidad insuficiente del electrodo de cobre dificulta la garantía de que la longitud del cinturón de trabajo después del procesamiento de EDM sea consistente con la longitud de la correa de trabajo diseñada. Es fácil para el proceso EDM fallar o incluso penetrar en el cinturón de trabajo dentado. Por lo tanto, antes del procesamiento, se debe usar un molinillo para aplanar ambos extremos del molde para cumplir con los requisitos de precisión, y se debe usar un indicador de dial para corregir la verticalidad del electrodo de cobre;
③ Asegúrese de que la brecha entre los cuchillos vacíos sea uniforme. Durante el mecanizado inicial, verifique si la herramienta vacía se compensa cada 0.2 mm cada 3 a 4 mm de procesamiento. Si el desplazamiento es grande, será difícil corregirlo con ajustes posteriores;
④Trema el residuo generado durante el proceso EDM de manera oportuna. La corrosión de descarga de chispa producirá una gran cantidad de residuos, que deben limpiarse a tiempo, de lo contrario, la longitud del cinturón de trabajo será diferente debido a las diferentes alturas del residuo;
⑤ El molde debe ser desmagnetizado antes de EDM.
5. Comparación de resultados de extrusión
El perfil que se muestra en la Figura 1 se probó utilizando el moho dividido tradicional y el nuevo esquema de diseño propuesto en este artículo. La comparación de los resultados se muestra en la Tabla 1.
Se puede ver a partir de los resultados de la comparación que la estructura del molde tiene una gran influencia en la vida del moho. El molde diseñado con el nuevo esquema tiene ventajas obvias y mejora enormemente la vida útil del moho.
6. Conclusión
El molde de extrusión de perfil del radiador de girasol es un tipo de molde que es muy difícil de diseñar y fabricar, y su diseño y fabricación son relativamente complejos. Por lo tanto, para garantizar la tasa de éxito de la extrusión y la vida útil del molde, se deben lograr los siguientes puntos:
(1) La forma estructural del molde debe seleccionarse razonablemente. La estructura del molde debe ser propicio para reducir la fuerza de extrusión para reducir el estrés en el voladizo del moho formado por los dientes de disipación de calor, mejorando así la resistencia del molde. La clave es determinar razonablemente el número y la disposición de los agujeros de derivación y el área de los agujeros de derivación y otros parámetros: primero, el ancho del puente de derivación formado entre los agujeros de la derivación no debe exceder los 16 mm; En segundo lugar, el área del orificio dividido debe determinarse para que la relación dividida alcance más del 30% de la relación de extrusión tanto como sea posible al tiempo que garantiza la resistencia del molde.
(2) Seleccione razonablemente la cinta de trabajo y adopte medidas razonables durante el mecanizado eléctrico, incluida la tecnología de procesamiento de electrodos de cobre y los parámetros estándar eléctricos del mecanizado eléctrico. El primer punto clave es que el electrodo de cobre debe estar en la superficie antes de cortar el cable, y el método de inserción debe usarse durante el corte de alambre para garantizarlo. Los electrodos no están sueltos o deformados.
(3) Durante el proceso de mecanizado eléctrico, el electrodo debe estar alineado con precisión para evitar la desviación de los dientes. Por supuesto, sobre la base del diseño y la fabricación razonables, el uso de acero de molde de trabajo caliente de alta calidad y el proceso de tratamiento térmico al vacío de tres o más temperaturas pueden maximizar el potencial del moho y lograr mejores resultados. Desde el diseño, la fabricación hasta la producción de extrusión, solo si cada enlace es preciso, ¿podemos asegurarnos de que el molde de perfil del radiador de girasol se extruye?
Tiempo de publicación: agosto-01-2024
