Kuinka suunnitella auringonkukan jäähdyttimen suulakepuristussuulake alumiiniprofiilille?

1. Alumiiniprofiilien rakenteellisten ominaisuuksien analyysi

Kuvassa 1 on poikkileikkaus tyypillisestä auringonkukan jäähdyttimen alumiiniprofiilista. Profiilin poikkileikkauspinta-ala on 7773,5mm², ja siinä on yhteensä 40 lämmönpoistohammasta. Suurin hampaiden väliin muodostuva ripustusaukon koko on 4,46 mm. Laskennan jälkeen hampaiden välinen kielisuhde on 15,7. Samalla profiilin keskellä on suuri kiinteä alue, jonka pinta-ala on 3846,5 mm².

Profiilin muotoominaisuuksista päätellen hampaiden välistä tilaa voidaan pitää puolionttoina profiileina ja patteriprofiili koostuu useista puoliontoista profiileista. Siksi muotin rakennetta suunniteltaessa on tärkeää pohtia, miten muotin lujuus varmistetaan. Vaikka puolionttoja profiileja varten teollisuus on kehittänyt erilaisia ​​kypsiä muottirakenteita, kuten "päällystetty halkaisumuotti", "leikattu halkaisumuotti", "riippusillan halkaisumuotti" jne. Näitä rakenteita ei kuitenkaan voida soveltaa tuotteisiin. koostuu useista puoliontoista profiileista. Perinteisessä suunnittelussa huomioidaan vain materiaalit, mutta ekstruusiomuovauksessa suurin vaikutus lujuuteen on puristusvoimalla suulakepuristusprosessin aikana, ja metallin muovausprosessi on tärkein ekstruusiovoimaa synnyttävä tekijä.

Aurinkosäteilijän profiilin suuren keskimmäisen kiinteän alueen ansiosta on erittäin helppo saada tämän alueen kokonaisvirtausnopeus liian suureksi suulakepuristusprosessin aikana ja ylimääräinen vetojännitys syntyy hammasvälisen jousituksen päähän. putkeen, mikä johtaa hampaiden välisen ripustusputken murtumiseen. Siksi muottirakenteen suunnittelussa meidän tulisi keskittyä metallin virtausnopeuden ja virtausnopeuden säätöön, jotta saavutetaan tarkoitus vähentää suulakepuristuspainetta ja parantaa ripustetun putken jännitystilaa hampaiden välillä, jotta voidaan parantaa hampaiden lujuutta. muotti.

2. Muotin rakenteen ja ekstruusiopuristimen kapasiteetin valinta

2.1 Muotin rakennemuoto

Kuvassa 1 esitetyssä auringonkukkapatteriprofiilissa, vaikka siinä ei ole onttoa osaa, sen on omaksuttava kuvan 2 mukainen jaettu muottirakenne. Perinteisestä shunttimuottirakenteesta poiketen metallisen juotosaseman kammio on sijoitettu yläosaan. muotti, ja alemmassa muotissa käytetään inserttirakennetta. Tarkoituksena on vähentää muotin kustannuksia ja lyhentää muotin valmistussykliä. Sekä ylämuotti että alempi muottisarja ovat yleiskäyttöisiä ja niitä voidaan käyttää uudelleen. Vielä tärkeämpää on, että muottireiän lohkoja voidaan käsitellä itsenäisesti, mikä voi paremmin varmistaa suutinreiän työhihnan tarkkuuden. Alemman muotin sisäreikä on suunniteltu askelmaksi. Yläosa ja muottireikälohko sopivat välyssovitukseen, ja raon arvo molemmilla puolilla on 0,06 ~ 0,1 m; alaosassa on häiriösovitus, ja häiriön määrä molemmilla puolilla on 0,02–0,04 m, mikä auttaa varmistamaan koaksiaalisuuden ja helpottaa kokoamista, mikä tekee upotuksesta kompaktimman, ja samalla se voi välttää lämpöasennuksen aiheuttaman muotin muodonmuutoksen. häiriösovitus.

2.2 Ekstruuderin kapasiteetin valinta

Ekstruuderin kapasiteetin valinta on toisaalta määrittää suulakepuristimen sopiva sisähalkaisija ja suulakepuristimen suurin ominaispaine suulakepuristimen tynnyriosaan, jotta se vastaa painetta metallin muovauksen aikana. Toisaalta on määritettävä sopiva suulakepuristussuhde ja valittava sopivat muotin kokovaatimukset kustannusten perusteella. Auringonkukkapatterin alumiiniprofiilissa puristussuhde ei voi olla liian suuri. Pääsyynä on se, että puristusvoima on verrannollinen ekstruusiosuhteeseen. Mitä suurempi suulakepuristussuhde, sitä suurempi suulakepuristusvoima. Tämä on erittäin haitallista auringonkukan jäähdyttimen alumiiniprofiilimuotille.

Kokemus osoittaa, että auringonkukkapatterien alumiiniprofiilien suulakepuristussuhde on alle 25. Kuvassa 1 esitetylle profiilille valittiin 20,0 MN:n suulakepuristin, jonka suulakepuristimen sisähalkaisija on 208 mm. Laskennan jälkeen ekstruuderin suurin ominaispaine on 589 MPa, mikä on sopivampi arvo. Jos ominaispaine on liian korkea, muottiin kohdistuva paine on suuri, mikä on haitallista muotin käyttöikään; jos ominaispaine on liian alhainen, se ei voi täyttää ekstruusiomuovauksen vaatimuksia. Kokemus osoittaa, että 550–750 MPa:n ominaispaine voi paremmin täyttää eri prosessivaatimukset. Laskennan jälkeen pursotuskerroin on 4,37. Muotin kokospesifikaatioksi on valittu 350 mmx200 mm (ulkohalkaisija x astetta).

3. Muotin rakenteellisten parametrien määritys

3.1 Ylemmän muotin rakenneparametrit

(1) Vaihtimen reikien lukumäärä ja järjestely. Auringonkukan jäähdyttimen profiilin shunttimuotissa mitä enemmän shunttireikiä on, sitä parempi. Samanmuotoisille pyöreille profiileille valitaan yleensä 3-4 perinteistä shunttireikää. Tuloksena on, että shunttisillan leveys on suurempi. Yleensä, kun se on suurempi kuin 20 mm, hitsien määrä on pienempi. Muotinreiän työhihnaa valittaessa on kuitenkin shunttisillan pohjassa olevan muotinreiän työhihnan oltava lyhyempi. Edellytyksenä on, että työhihnan valinnassa ei ole tarkkaa laskentamenetelmää, se luonnollisesti aiheuttaa sen, että sillan alla oleva suutinreikä ja muut osat eivät saavuta täsmälleen samaa virtausnopeutta ekstruusion aikana työhihnan eron vuoksi, Tämä ero virtausnopeudessa saa aikaan lisävetolujuuden ulokkeessa ja aiheuttaa lämmönpoistohampaiden taipumista. Siksi auringonkukan jäähdyttimen suulakepuristussuuttimessa, jossa on tiheä määrä hampaita, on erittäin tärkeää varmistaa, että kunkin hampaan virtausnopeus on tasainen. Shunttireikien määrän kasvaessa shunttisiltojen määrä kasvaa vastaavasti ja metallin virtausnopeus ja virtauksen jakautuminen tasaantuu. Tämä johtuu siitä, että shunttisiltojen määrän kasvaessa shunttisiltojen leveyttä voidaan pienentää vastaavasti.

Käytännön tiedot osoittavat, että shunttireikien määrä on yleensä 6 tai 8 tai jopa enemmän. Tietysti joissakin suurissa auringonkukan lämmönpoistoprofiileissa ylempi muotti voi myös järjestää shunttireiät shunttisillan leveyden ≤ 14 mm periaatteen mukaisesti. Erona on, että etujakajalevy on lisättävä esijakamaan ja säätämään metallivirtausta. Etuvaihdelevyn tehonreikien lukumäärä ja järjestely voidaan tehdä perinteisellä tavalla.

Lisäksi shunttireikiä järjestettäessä tulee harkita ylemmän muotin käyttämistä suojaamaan sopivasti lämmönpoistohampaan ulokkeen päätä, jotta metalli ei osuisi suoraan ulokeputken päähän ja siten parantaa jännitystilaa. ulokeputkesta. Ulokepään tukkeutunut osa hampaiden välissä voi olla 1/5 ~ 1/4 ulokeputken pituudesta. Shunttireikien sijoittelu on esitetty kuvassa 3

(2) Shuntin reiän pinta-alasuhde. Koska kuuman hampaan juuren seinämän paksuus on pieni ja korkeus kaukana keskustasta ja fyysinen alue on hyvin erilainen kuin keskusta, metallin muodostaminen on vaikeinta. Siksi auringonkukan jäähdyttimen profiilimuotin suunnittelussa keskeinen kohta on tehdä keskeisen kiinteän osan virtausnopeudesta mahdollisimman hidas, jotta metalli täyttää ensin hampaan juuren. Tällaisen vaikutuksen saavuttamiseksi se on toisaalta työhihnan valinta, ja mikä tärkeämpää, vaihtoreiän pinta-alan määrittäminen, pääasiassa taittoreikää vastaavan keskiosan alueen määrittäminen. Testit ja empiiriset arvot osoittavat, että paras vaikutus saavutetaan, kun keskimmäisen tehonreiän S1 pinta-ala ja ulkoisen yksittäisen vaijerireiän S2 pinta-ala täyttävät seuraavan suhteen: S1= (0,52 ~ 0,72) S2

Lisäksi keskijakoreiän tehokkaan metallin virtauskanavan tulisi olla 20–25 mm pidempi kuin ulomman jakoreiän tehollinen metallivirtauskanava. Tämä pituus ottaa huomioon myös marginaalin ja muotin korjausmahdollisuuden.

(3) Hitsauskammion syvyys. Sunflower-jäähdyttimen profiilin suulakepuristussuulake eroaa perinteisestä shunttimuotista. Sen koko hitsauskammion on sijaittava ylemmässä suulakkeessa. Tällä varmistetaan alemman muotin reikälohkokäsittelyn tarkkuus, erityisesti työhihnan tarkkuus. Perinteiseen shunttimuotiin verrattuna Sunflower-patteriprofiilin shunttimuotin hitsauskammion syvyyttä on lisättävä. Mitä suurempi suulakepuristuskoneen kapasiteetti, sitä suurempi on hitsauskammion syvyys, joka on 15-25 mm. Esimerkiksi jos käytetään 20 MN:n suulakepuristuskonetta, perinteisen shunttisuuttimen hitsauskammion syvyyden tulee olla 20-22 mm, kun taas auringonkukkapatteriprofiilin shunttisuuttimen hitsauskammion syvyyden tulee olla 35-40 mm. . Tämän etuna on, että metalli on täysin hitsattu ja ripustettuun putkeen kohdistuva jännitys vähenee huomattavasti. Ylemmän muotin hitsauskammion rakenne on esitetty kuvassa 4.

3.2 Muotinreiän sisäosan suunnittelu

Muottireikälohkon suunnittelu sisältää pääasiassa suuttimen reiän koon, työhihnan, peililohkon ulkohalkaisijan ja paksuuden jne.

(1) Suulakkeen reiän koon määrittäminen. Suulakkeen reiän koko voidaan määrittää perinteisellä tavalla, pääasiassa metalliseoksen lämpökäsittelyn skaalaus huomioon ottaen.

(2) Työhihnan valinta. Työvyön valinnan periaatteena on ensin varmistaa, että kaiken metallin saanti hampaan juuren pohjassa on riittävä, jotta virtausnopeus hampaan juuren pohjassa on muita osia nopeampi. Siksi hampaan juuren alaosassa olevan työhihnan tulee olla lyhin, arvolla 0,3–0,6 mm, ja vierekkäisten osien työhihnaa tulisi suurentaa 0,3 mm. Periaatteena on lisätä 0,4–0,5 10–15 mm välein kohti keskustaa; toiseksi, työhihna keskikohdan suurimmassa kiinteässä osassa ei saa ylittää 7 mm. Muuten, jos työhihnan pituusero on liian suuri, tapahtuu suuria virheitä kuparielektrodien käsittelyssä ja työhihnan EDM-käsittelyssä. Tämä virhe voi helposti saada hampaan taipuman katkeamaan ekstruusioprosessin aikana. Työhihna näkyy kuvassa 5.

 

(3) Sisäosan ulkohalkaisija ja paksuus. Perinteisissä shunttimuoteissa suutinreiän sisäosan paksuus on alemman muotin paksuus. Auringonkukan jäähdyttimen muotin tapauksessa kuitenkin, jos suuttimen reiän tehollinen paksuus on liian suuri, profiili törmää helposti muottiin suulakepuristuksen ja purkamisen aikana, mikä johtaa epätasaisiin hampaisiin, naarmuihin tai jopa hampaiden jumiutumiseen. Nämä aiheuttavat hampaiden katkeamisen.

Lisäksi, jos suulakkeen reiän paksuus on liian pitkä, toisaalta käsittelyaika on pitkä EDM-prosessin aikana, ja toisaalta on helppo aiheuttaa sähköistä korroosiopoikkeamaa, ja se on myös helppo aiheuttaa hampaiden poikkeaman ekstruusion aikana. Tietenkään, jos meistinreiän paksuus on liian pieni, hampaiden lujuutta ei voida taata. Siksi, kun nämä kaksi tekijää otetaan huomioon, kokemus osoittaa, että alemman muotin suuttimen reiän sijoitteluaste on yleensä 40-50; ja suutinreiän sisäosan ulkohalkaisijan tulee olla 25-30 mm suutinreiän suurimmasta reunasta sisäkkeen ulkoympyrään.

Kuvassa 1 esitetyssä profiilissa suutinreikälohkon ulkohalkaisija on 225 mm ja paksuus 50 mm. Muotinreiän sisäosa on esitetty kuvassa 6. Kuvassa D on todellinen koko ja nimelliskoko on 225 mm. Sen ulkomittojen rajapoikkeama sovitetaan alemman muotin sisäreiän mukaan sen varmistamiseksi, että yksipuolinen rako on alueella 0,01–0,02 mm. Muotinreikälohko on esitetty kuvassa 6. Alemumuottiin sijoitetun muottireikälohkon sisäreiän nimelliskoko on 225 mm. Todellisen mitatun koon perusteella muottireikälohko sovitetaan periaatteen mukaisesti 0,01–0,02 mm per sivu. Suulakkeen reikälohkon ulkohalkaisija voidaan saada D:nä, mutta asennuksen helpottamiseksi meistinreiän peililohkon ulkohalkaisijaa voidaan pienentää sopivasti 0,1 m syöttöpäässä kuvan osoittamalla tavalla. .

4. Muottien valmistuksen keskeiset teknologiat

Sunflower-jäähdyttimen profiilimuotin työstö ei juurikaan eroa tavallisten alumiiniprofiilimuottien työstöstä. Ilmeinen ero heijastuu pääasiassa sähköiseen käsittelyyn.

(1) Lankaleikkauksen kannalta on välttämätöntä estää kuparielektrodin muodonmuutos. Koska EDM:ssä käytetty kuparielektrodi on painava, hampaat ovat liian pieniä, elektrodi itsessään on pehmeä, sen jäykkyys on huono ja langan leikkaamisen aiheuttama paikallinen korkea lämpötila saa elektrodin helposti muotoutumaan langanleikkausprosessin aikana. Käytettäessä vääntyneitä kuparielektrodeja työhihnojen ja tyhjien veitsien käsittelyyn, syntyy vinoja hampaita, mikä voi helposti aiheuttaa muotin romutuksen käsittelyn aikana. Siksi on välttämätöntä estää kuparielektrodien muodonmuutos online-valmistusprosessin aikana. Tärkeimmät ehkäisevät toimenpiteet ovat: ennen langan leikkaamista kuparilohko tasoitetaan sängyllä; käytä valitsinta säätääksesi pystysuoraa alusta; lankaleikkauksessa aloita ensin hammasosasta ja leikkaa lopuksi paksuseinämäinen osa; Täytä leikatut osat aina silloin tällöin hopealankalla; kun lanka on tehty, leikkaa lankakoneella noin 4 mm:n osa leikatusta kuparielektrodista.

(2) Sähköpurkauskoneistus eroaa selvästi tavallisista muoteista. EDM on erittäin tärkeä auringonkukan patteriprofiilimuottien käsittelyssä. Vaikka muotoilu olisi täydellinen, pieni vika EDM:ssä aiheuttaa koko muotin romutuksen. Sähköpurkaustyöstö ei ole niin riippuvainen laitteista kuin langanleikkaus. Se riippuu pitkälti operaattorin toimintataidoista ja pätevyydestä. Sähköpurkauskoneistuksessa kiinnitetään pääasiassa huomiota seuraaviin viiteen kohtaan:

①Sähköpurkaustyöstövirta. 7 ~ 10 A virtaa voidaan käyttää EDM-työstössä käsittelyajan lyhentämiseksi; 5~7 A virtaa voidaan käyttää viimeistelyyn. Pienen virran käytön tarkoituksena on saada hyvä pinta;

② Varmista muotin päätypinnan tasaisuus ja kuparielektrodin pystysuuntaisuus. Muotin päätypinnan huono tasaisuus tai kuparielektrodin riittämätön pystysuunnassa on vaikea varmistaa, että työhihnan pituus EDM-käsittelyn jälkeen on yhdenmukainen suunnitellun työhihnan pituuden kanssa. EDM-prosessi on helppo epäonnistua tai jopa tunkeutua hammastetun työhihnan läpi. Siksi ennen käsittelyä on käytettävä hiomakonetta muotin molempien päiden tasoittamiseksi tarkkuusvaatimusten täyttämiseksi, ja kellomittaria on käytettävä kuparielektrodin pystysuoran korjaamiseen;

③ Varmista, että tyhjien veitsien välinen rako on tasainen. Tarkista alkukoneistuksen aikana, onko tyhjä työkalu siirtynyt 0,2 mm:n välein 3-4 mm:n työstökerran välein. Jos offset on suuri, sitä on vaikea korjata myöhemmillä säädöillä;

④Poista EDM-prosessin aikana syntyneet jäännökset ajoissa. Kipinäpurkauskorroosio tuottaa suuren määrän jäämiä, jotka on puhdistettava ajoissa, muuten työhihnan pituus on erilainen jäämien eri korkeuksien vuoksi;

⑤Muotin on demagnetisoitava ennen EDM:ää.

5. Ekstruusiotulosten vertailu

Kuvassa 1 näkyvä profiili testattiin käyttämällä perinteistä jaettua muottia ja tässä artikkelissa ehdotettua uutta suunnittelumallia. Tulosten vertailu on esitetty taulukossa 1.

Vertailutuloksista voidaan nähdä, että muotin rakenteella on suuri vaikutus muotin käyttöikään. Uuden mallin mukaan suunnitellulla muotilla on ilmeisiä etuja ja se parantaa huomattavasti muotin käyttöikää.

6. Johtopäätös

Auringonkukan jäähdyttimen profiilin ekstruusiomuotti on muottityyppi, jota on erittäin vaikea suunnitella ja valmistaa, ja sen suunnittelu ja valmistus ovat suhteellisen monimutkaisia. Siksi suulakepuristuksen onnistumisasteen ja muotin käyttöiän varmistamiseksi on saavutettava seuraavat kohdat:

(1) Muotin rakennemuoto on valittava järkevästi. Muotin rakenteen tulee olla suotuisa vähentämään suulakepuristusvoimaa lämmönpoistohampaiden muodostaman muotin ulokkeen jännityksen vähentämiseksi, mikä parantaa muotin lujuutta. Tärkeintä on järkevästi määrittää shunttireikien lukumäärä ja järjestely sekä shunttireikien pinta-ala ja muut parametrit: ensinnäkin shunttireikien väliin muodostetun shunttisillan leveys ei saa ylittää 16 mm; Toiseksi jaetun reiän pinta-ala tulisi määrittää siten, että jakosuhde saavuttaa mahdollisimman paljon yli 30 % suulakepuristussuhteesta samalla kun varmistetaan muotin lujuus.

(2) Valitse kohtuudella työhihna ja ryhdy kohtuullisiin toimenpiteisiin sähkötyöstön aikana, mukaan lukien kuparielektrodien käsittelytekniikka ja sähkötyöstön sähköiset standardiparametrit. Ensimmäinen keskeinen kohta on, että kuparielektrodi on pintahiottava ennen langan leikkaamista, ja sen varmistamiseksi tulisi käyttää langan katkaisun aikana asennusmenetelmää. Elektrodit eivät ole löystyneet tai vääntyneet.

(3) Sähkötyöstöprosessin aikana elektrodi on kohdistettava tarkasti hampaiden poikkeaman välttämiseksi. Tietysti järkevän suunnittelun ja valmistuksen perusteella korkealaatuisen kuumatyömuottiteräksen käyttö ja kolmen tai useamman temperin tyhjiölämpökäsittely voi maksimoida muotin potentiaalin ja saavuttaa parempia tuloksia. Suunnittelusta valmistuksesta ekstruusiotuotantoon, vain jos jokainen linkki on tarkka, voimme varmistaa, että auringonkukan jäähdyttimen profiilimuotti pursotetaan.