כיצד לעצב את המות שחול לרדיאטור חמניות עבור פרופיל אלומיניום?

1. ניתוח מאפיינים מבניים של חתכי פרופיל אלומיניום

איור 1 מציג את החתך של פרופיל אלומיניום רדיאטור חמניות טיפוסי. שטח החתך של הפרופיל הוא 7773.5 מ"מ, עם סך של 40 שיניים לפיזור חום. גודל פתח התלייה המקסימלי הנוצר בין השיניים הוא 4.46 מ"מ. לאחר חישוב, יחס הלשון בין השיניים הוא 15.7. יחד עם זאת, ישנו אזור מוצק גדול במרכז הפרופיל, בשטח של 3846.5 מ"מ.

אם לשפוט לפי מאפייני הצורה של הפרופיל, המרווח בין השיניים יכול להיחשב כפרופילים חצי חלולים, ופרופיל הרדיאטור מורכב מפרופילים חצי חלולים מרובים. לכן, בעת תכנון מבנה התבנית, המפתח הוא לשקול כיצד להבטיח את חוזק התבנית. אמנם עבור פרופילים חלולים למחצה, התעשייה פיתחה מגוון מבני עובש בוגרים, כגון "תבנית מפצל מכוסה", "תבנית מפצל חתוך", "תבנית מפצל גשרים תלויים" וכו'. עם זאת, מבנים אלו אינם ישימים למוצרים מורכב ממספר פרופילים חלולים למחצה. העיצוב המסורתי מתייחס רק לחומרים, אך בייצור שחול, ההשפעה הגדולה ביותר על החוזק היא כוח האקסטרוזיה במהלך תהליך האקסטרוזיה, ותהליך יצירת המתכת הוא הגורם העיקרי ליצירת כוח האקסטרוזיה.

בשל השטח המוצק המרכזי הגדול של פרופיל הרדיאטור הסולארי, קל מאוד לגרום לקצב הזרימה הכולל באזור זה להיות מהיר מדי במהלך תהליך האקסטרוזיה, ולחץ המתיחה הנוסף ייווצר על ראש המתלה בין השיניים צינור, וכתוצאה מכך שבר של צינור ההשעיה בין השיניים. לכן, בתכנון מבנה התבנית, עלינו להתמקד בהתאמת קצב זרימת המתכת וקצב הזרימה כדי להשיג את המטרה של הפחתת לחץ האקסטרוזיה ושיפור מצב הלחץ של הצינור התלוי בין השיניים, כדי לשפר את החוזק של את התבנית.

2. בחירת מבנה התבנית ויכולת לחיצת האקסטרוזיה

2.1 צורת מבנה עובש

עבור פרופיל רדיאטור החמניות המוצג באיור 1, למרות שאין לו חלק חלול, עליו לאמץ את מבנה התבנית המפוצלת כפי שמוצג באיור 2. בשונה ממבנה תבנית השאנט המסורתי, תא תחנת הלחמת המתכת ממוקם בחלק העליון תבנית, ומבנה הוספה משמש בתבנית התחתונה. המטרה היא להפחית את עלויות העובש ולקצר את מחזור ייצור התבניות. גם ערכות התבנית העליונות והן התחתונות הן אוניברסליות וניתן לעשות בהן שימוש חוזר. חשוב מכך, ניתן לעבד את בלוקים של חור התבנית באופן עצמאי, מה שיכול להבטיח טוב יותר את הדיוק של חגורת העבודה של חור התבנית. החור הפנימי של התבנית התחתונה מעוצב כמדרגה. החלק העליון ובלוק חור התבנית מאמצים התאמה של פינוי, וערך הפער משני הצדדים הוא 0.06 ~ 0.1 מ'; החלק התחתון מאמץ התאמת הפרעות, וכמות ההפרעות משני הצדדים היא 0.02 ~ 0.04 מ', מה שעוזר להבטיח קואקסיאליות ומקל על ההרכבה, מה שהופך את התאמת השיבוץ לקומפקטית יותר, ובו בזמן, הוא יכול למנוע עיוות עובש הנגרם על ידי התקנה תרמית התאמת הפרעות.

2.2 בחירת קיבולת מכבש

הבחירה בקיבולת האקסטרודר היא, מצד אחד, לקבוע את הקוטר הפנימי המתאים של קנה האקסטרוזיה ואת הלחץ הספציפי המרבי של האקסטרודר על קטע קנה האקסטרוזיה כדי לעמוד בלחץ במהלך יצירת מתכת. מצד שני, זה לקבוע את יחס האקסטרוזיה המתאים ולבחור את מפרט גודל התבנית המתאים בהתאם לעלות. עבור פרופיל אלומיניום רדיאטור חמניות, יחס האקסטרוזיה לא יכול להיות גדול מדי. הסיבה העיקרית היא שכוח האקסטרוזיה הוא פרופורציונלי ליחס האקסטרוזיה. ככל שיחס האקסטרוזיה גדול יותר, כוח האקסטרוזיה גדול יותר. זה מזיק מאוד לתבנית פרופיל האלומיניום של רדיאטור החמניות.

הניסיון מלמד שיחס האקסטרוזיה של פרופילי אלומיניום לרדיאטורים של חמניות הוא פחות מ-25. עבור הפרופיל המוצג באיור 1, נבחר אקסטרודר 20.0 MN עם קוטר פנימי של קנה שחול של 208 מ"מ. לאחר החישוב, הלחץ הספציפי המרבי של המכבש הוא 589MPa, שהוא ערך מתאים יותר. אם הלחץ הספציפי גבוה מדי, הלחץ על התבנית יהיה גדול, מה שפוגע בחיי התבנית; אם הלחץ הספציפי נמוך מדי, הוא לא יכול לעמוד בדרישות של יצירת שחול. הניסיון מלמד שלחץ ספציפי בטווח של 550~750 MPa יכול לעמוד טוב יותר בדרישות התהליך השונות. לאחר חישוב, מקדם האקסטרוזיה הוא 4.37. מפרט גודל התבנית נבחר כ-350 מ"מx200 מ"מ (קוטר חיצוני x מעלות).

3. קביעת פרמטרים מבניים של עובש

3.1 פרמטרים מבניים של עובש עליון

(1) מספר וסידור חורי מפנה. עבור תבנית ה-shunt של פרופיל רדיאטור החמניות, ככל שמספר חורי ה-shunt גדול יותר, כך ייטב. עבור פרופילים בעלי צורות מעגליות דומות, נבחרים בדרך כלל 3 עד 4 חורי shunt מסורתיים. התוצאה היא שהרוחב של גשר ה-shunt גדול יותר. בדרך כלל, כאשר הוא גדול מ-20 מ"מ, מספר הריתוכים קטן. עם זאת, בעת בחירת חגורת העבודה של חור התבנית, חגורת העבודה של חור התבנית בתחתית גשר ה-shunt חייבת להיות קצרה יותר. בתנאי שאין שיטת חישוב מדויקת לבחירת חגורת העבודה, זה יגרום באופן טבעי לחור התבנית מתחת לגשר ולחלקים אחרים לא להשיג בדיוק את אותו קצב זרימה במהלך האקסטרוזיה בגלל ההבדל בחגורת העבודה, הבדל זה בקצב הזרימה יגרום ללחץ מתיחה נוסף על הזרוע ויגרום להסטה של ​​שיניים פיזור החום. לכן, עבור מתת שחול רדיאטור חמניות עם מספר צפוף של שיניים, חשוב מאוד להבטיח שקצב הזרימה של כל שן יהיה עקבי. ככל שמספר חורי ה-shunt יגדל, מספר גשרי ה-shunt יגדל בהתאם, וקצב הזרימה ופיזור הזרימה של המתכת יהפכו אחידים יותר. הסיבה לכך היא שככל שמספר גשרי המחסום גדל, ניתן להקטין את רוחב גשרי המחלף בהתאם.

נתונים מעשיים מראים שמספר חורי ה-shunt הוא בדרך כלל 6 או 8, או אפילו יותר. כמובן, עבור כמה פרופילים גדולים של פיזור חום של חמניות, התבנית העליונה יכולה גם לסדר את חורי ה-shunt לפי העיקרון של רוחב גשר ה-shunt ≤ 14 מ"מ. ההבדל הוא שיש להוסיף פלטת מפצל קדמית כדי להפיץ מראש ולהתאים את זרימת המתכת. ניתן לבצע את מספר וסידור חורי ההסטה בצלחת ההסבה הקדמית באופן מסורתי.

בנוסף, בעת סידור חורי ה-shunt, יש לשקול שימוש בתבנית העליונה כדי להגן כראוי על ראש הזרוע של שן פיזור החום כדי למנוע מהמתכת לפגוע ישירות בראש הצינור שלו ובכך לשפר את מצב הלחץ. של הצינור שלוחה. החלק החסום של ראש שלוחה בין השיניים יכול להיות 1/5 ~ 1/4 מאורך הצינור שלוחה. הפריסה של חורי ה-shunt מוצגת באיור 3

(2) יחסי השטח של חור השאנט. מכיוון שעובי הדופן של שורש השן החמה קטן והגובה רחוק מהמרכז, והשטח הפיזי שונה מאוד מהמרכז, זה החלק הקשה ביותר ליצור מתכת. לכן, נקודת מפתח בעיצוב תבנית פרופיל רדיאטור החמניות היא להפוך את קצב הזרימה של החלק המוצק המרכזי לאט ככל האפשר כדי להבטיח שהמתכת תמלא תחילה את שורש השן. על מנת להשיג אפקט כזה, מצד אחד, מדובר בבחירת חגורת העבודה, וחשוב מכך, קביעת שטח חור ההסטה, בעיקר השטח של החלק המרכזי המתאים לחור ההסטה. בדיקות וערכים אמפיריים מראים שהאפקט הטוב ביותר מושג כאשר השטח של חור ההסטה המרכזי S1 והשטח של חור ההסטה הבודד החיצוני S2 עומדים בקשר הבא: S1= (0.52 ~0.72) S2

בנוסף, תעלת זרימת המתכת האפקטיבית של חור המפצל המרכזי צריכה להיות ארוכה ב-20 ~ 25 מ"מ מתעלת זרימת המתכת האפקטיבית של חור המפצל החיצוני. אורך זה לוקח בחשבון גם את השוליים והאפשרות לתיקון עובש.

(3) עומק תא הריתוך. תבנית השחול של פרופיל רדיאטור החמניות שונה מתבנית השאנט המסורתית. כל תא הריתוך שלו חייב להיות ממוקם בתבנית העליונה. זה כדי להבטיח את הדיוק של עיבוד בלוק החורים של התבנית התחתונה, במיוחד את הדיוק של חגורת העבודה. בהשוואה לתבנית ה-shunt המסורתית, יש להגדיל את עומק תא הריתוך של תבנית ה-shunt פרופיל רדיאטור החמניות. ככל שקיבולת מכונת האקסטרוזיה גדולה יותר, כך הגידול בעומק תא הריתוך גדול יותר, שהוא 15 ~ 25 מ"מ. לדוגמה, אם נעשה שימוש במכונת אקסטרוזיה של 20 MN, עומק תא הריתוך של תבנית השאנט המסורתית הוא 20~22 מ"מ, בעוד שעומק תא הריתוך של תבנית השאנט של פרופיל רדיאטור החמניות צריך להיות 35~40 מ"מ. . היתרון בכך הוא שהמתכת מרותכת במלואה והלחץ על הצינור התלוי מופחת מאוד. המבנה של תא ריתוך התבנית העליון מוצג באיור 4.

3.2 עיצוב של הכנס חור למות

העיצוב של בלוק החור כולל בעיקר את גודל חור התבנית, חגורת העבודה, הקוטר החיצוני והעובי של בלוק המראה וכו'.

(1) קביעת גודל חור התבנית. ניתן לקבוע את גודל חור התבנית בצורה מסורתית, בעיקר בהתחשב בקנה המידה של עיבוד תרמי סגסוגת.

(2) בחירת חגורת עבודה. העיקרון של בחירת חגורת עבודה הוא לוודא תחילה שהאספקה ​​של כל המתכת בתחתית שורש השן מספיקה, כך שקצב הזרימה בתחתית שורש השן יהיה מהיר יותר מאשר חלקים אחרים. לכן, חגורת העבודה בתחתית שורש השן צריכה להיות הקצרה ביותר, עם ערך של 0.3~0.6 מ"מ, וחגורת העבודה בחלקים הסמוכים צריכה להיות מוגדלת ב-0.3 מ"מ. העיקרון הוא להגדיל ב-0.4~0.5 כל 10~15 מ"מ לכיוון המרכז; שנית, חגורת העבודה בחלק המוצק הגדול ביותר של המרכז לא תעלה על 7 מ"מ. אחרת, אם הפרש האורך של חגורת העבודה גדול מדי, יתרחשו שגיאות גדולות בעיבוד של אלקטרודות נחושת ועיבוד EDM של חגורת העבודה. שגיאה זו עלולה לגרום בקלות להסטת השן להישבר במהלך תהליך האקסטרוזיה. חגורת העבודה מוצגת באיור 5.

 

(3) הקוטר והעובי החיצוניים של התוספת. עבור תבניות shunt מסורתיות, עובי חור התבנית הוא העובי של התבנית התחתונה. עם זאת, עבור תבנית רדיאטור החמניות, אם העובי האפקטיבי של חור התבנית גדול מדי, הפרופיל יתנגש בקלות בתבנית במהלך האקסטרוזיה והפריקה, וכתוצאה מכך שיניים לא אחידות, שריטות או אפילו חסימת שיניים. אלו יגרמו לשבירת השיניים.

בנוסף, אם עובי חור התבנית ארוך מדי, מצד אחד, זמן העיבוד ארוך במהלך תהליך ה-EDM, ומצד שני, קל לגרום לסטיית קורוזיה חשמלית, וקל גם לגרום לסטייה בשיניים במהלך האקסטרוזיה. כמובן שאם עובי החור קטן מדי, לא ניתן להבטיח את חוזק השיניים. לכן, תוך התחשבות בשני הגורמים הללו, הניסיון מראה שמידת ההכנסה של חור התבנית של התבנית התחתונה היא בדרך כלל 40 עד 50; והקוטר החיצוני של חור התבנית צריך להיות 25 עד 30 מ"מ מהקצה הגדול ביותר של חור התבנית למעגל החיצוני של התוספת.

עבור הפרופיל המוצג באיור 1, הקוטר והעובי החיצוניים של בלוק החור הם 225 מ"מ ו-50 מ"מ בהתאמה. הוספת חור התבנית מוצגת באיור 6. D באיור הוא הגודל האמיתי והגודל הנומינלי הוא 225 מ"מ. סטיית הגבול של הממדים החיצוניים שלו מותאמת לפי החור הפנימי של התבנית התחתונה כדי להבטיח שהפער החד צדדי יהיה בטווח של 0.01~0.02 מ"מ. גוש חור התבנית מוצג באיור 6. הגודל הנומינלי של החור הפנימי של גוש חור התבנית המוצב על התבנית התחתונה הוא 225 מ"מ. בהתבסס על הגודל הנמדד בפועל, בלוק חור התבנית מותאם לפי העיקרון של 0.01 ~ 0.02 מ"מ לכל צד. ניתן לקבל את הקוטר החיצוני של בלוק חור התבנית כ-D, אך לנוחות ההתקנה, ניתן להקטין את הקוטר החיצוני של בלוק מראה חור התבנית בטווח של 0.1 מ' בקצה ההזנה, כפי שמוצג באיור .

4. טכנולוגיות מפתח של ייצור תבניות

העיבוד של תבנית פרופיל הרדיאטור של Sunflower אינו שונה בהרבה מזה של תבניות פרופיל אלומיניום רגילות. ההבדל הברור בא לידי ביטוי בעיקר בעיבוד החשמלי.

(1) במונחים של חיתוך תיל, יש צורך למנוע את העיוות של אלקטרודת הנחושת. מכיוון שאלקטרודת הנחושת המשמשת ל-EDM כבדה, השיניים קטנות מדי, האלקטרודה עצמה רכה, בעלת קשיחות ירודה, והטמפרטורה הגבוהה המקומית שנוצרת מחיתוך תיל גורמת לעיוות קל של האלקטרודה במהלך תהליך חיתוך החוט. בעת שימוש באלקטרודות נחושת מעוותות לעיבוד חגורות עבודה וסכינים ריקות, יתרחשו שיניים מוטות, שעלולות לגרום בקלות לגירוד התבנית במהלך העיבוד. לכן, יש צורך למנוע את העיוות של אלקטרודות הנחושת במהלך תהליך הייצור המקוון. אמצעי המניעה העיקריים הם: לפני חיתוך חוט, יש ליישר את גוש הנחושת עם מיטה; השתמש במחוון חיוג כדי להתאים את האנכיות בהתחלה; בעת חיתוך חוט, התחל תחילה מחלק השן, ולבסוף חתך את החלק בעל הקיר העבה; מדי פעם, השתמש בחוטי כסף כדי למלא את החלקים החתוכים; לאחר יצירת החוט, השתמשו במכונת תיל כדי לחתוך קטע קצר של כ-4 מ"מ לאורך אלקטרודת הנחושת החתוכה.

(2) עיבוד פריקה חשמלי שונה כמובן מתבניות רגילות. EDM חשוב מאוד בעיבוד של תבניות פרופיל רדיאטור חמניות. גם אם העיצוב מושלם, פגם קל ב-EDM יגרום לגריטה של ​​כל התבנית. עיבוד פריקה חשמלי אינו תלוי בציוד כמו חיתוך תיל. זה תלוי במידה רבה בכישורי התפעול ובמיומנותו של המפעיל. עיבוד פריקה חשמלי מקדיש בעיקר תשומת לב לחמש הנקודות הבאות:

① זרם עיבוד פריקה חשמלי. ניתן להשתמש בזרם של 7 ~ 10 A עבור עיבוד EDM ראשוני כדי לקצר את זמן העיבוד; ניתן להשתמש בזרם של 5 ~ 7 לגימור עיבוד שבבי. מטרת השימוש בזרם קטן היא להשיג משטח טוב;

② ודא את השטיחות של קצה התבנית ואת האנכיות של אלקטרודת הנחושת. שטוחות ירודה של קצה התבנית או אנכיות לא מספקת של אלקטרודת הנחושת מקשים להבטיח שאורך חגורת העבודה לאחר עיבוד EDM תואם את אורך חגורת העבודה המתוכננת. קל לתהליך ה-EDM להיכשל או אפילו לחדור לחגורת העבודה עם השיניים. לכן, לפני העיבוד, יש להשתמש במטחנה כדי לשטח את שני קצוות התבנית כדי לעמוד בדרישות הדיוק, ויש להשתמש במחוון חיוג כדי לתקן את האנכיות של אלקטרודת הנחושת;

③ ודא שהרווח בין הסכינים הריקות שווה. במהלך העיבוד הראשוני, בדוק אם הכלי הריק מוסט כל 0.2 מ"מ כל 3 עד 4 מ"מ של עיבוד. אם הקיזוז גדול, יהיה קשה לתקן אותו בהתאמות הבאות;

④הסר את השאריות שנוצרו במהלך תהליך ה-EDM בזמן. קורוזיה של פריקת ניצוץ תייצר כמות גדולה של שאריות, שאותן יש לנקות בזמן, אחרת אורך חגורת העבודה יהיה שונה בגלל הגבהים השונים של השאריות;

⑤יש לבטל את התבנית לפני EDM.

5. השוואה בין תוצאות האקסטרוזיה

הפרופיל המוצג באיור 1 נבדק באמצעות התבנית המפוצלת המסורתית וערכת העיצוב החדשה המוצעת במאמר זה. השוואת התוצאות מוצגת בטבלה 1.

מתוצאות ההשוואה ניתן לראות כי למבנה העובש יש השפעה רבה על חיי העובש. לתבנית שתוכננה באמצעות הסכימה החדשה יש יתרונות ברורים ומשפרת מאוד את חיי התבנית.

6. מסקנה

תבנית שחול פרופיל רדיאטור חמניות היא סוג של תבנית שקשה מאוד לתכנן וייצור, והעיצוב והייצור שלה מורכבים יחסית. לכן, כדי להבטיח את שיעור הצלחת האקסטרוזיה ואת חיי השירות של התבנית, יש להשיג את הנקודות הבאות:

(1) יש לבחור בצורה סבירה את הצורה המבנית של התבנית. מבנה התבנית חייב להיות מועיל להפחתת כוח האקסטרוזיה כדי להפחית את הלחץ על שלוחת התבנית שנוצרת על ידי שיני פיזור החום, ובכך לשפר את חוזק התבנית. המפתח הוא לקבוע באופן סביר את המספר והסידור של חורי ה-shunt ואת שטח חורי ה-shunt ופרמטרים נוספים: ראשית, רוחב גשר ה-shunt שנוצר בין חורי ה-shunt לא יעלה על 16 מ"מ; שנית, יש לקבוע את שטח החור המפוצל כך שיחס הפיצול יגיע ליותר מ-30% מיחס האקסטרוזיה ככל האפשר תוך הקפדה על חוזק התבנית.

(2) בחר באופן סביר את חגורת העבודה ואמץ אמצעים סבירים במהלך עיבוד חשמלי, כולל טכנולוגיית העיבוד של אלקטרודות נחושת ופרמטרי התקן החשמלי של עיבוד חשמלי. נקודת המפתח הראשונה היא שאלקטרודת הנחושת צריכה להיות הקרקע לפני חיתוך החוט, ויש להשתמש בשיטת ההחדרה במהלך חיתוך החוט כדי להבטיח זאת. האלקטרודות אינן רופפות או מעוותות.

(3) במהלך תהליך העיבוד החשמלי, האלקטרודה חייבת להיות מיושרת במדויק כדי למנוע סטייה בשיניים. כמובן, על בסיס תכנון וייצור סבירים, השימוש בפלדת תבנית עבודה חמה איכותית ותהליך טיפול בחום בוואקום של שלושה מזגנים או יותר יכולים למקסם את הפוטנציאל של התבנית ולהשיג תוצאות טובות יותר. מעיצוב, ייצור ועד ייצור אקסטרוזיה, רק אם כל חוליה מדויקת נוכל להבטיח שתבנית פרופיל רדיאטור החמניות תחול.