Parce que les alliages en aluminium sont légers, beaux, ont une bonne résistance à la corrosion et ont une excellente conductivité thermique et des performances de traitement, ils sont largement utilisés comme composants de dissipation de chaleur dans l'industrie informatique, l'électronique et les industries automobiles, en particulier dans l'industrie LED actuellement émergente. Ces composants de dissipation de chaleur en alliage en aluminium ont de bonnes fonctions de dissipation de chaleur. En production, la clé d'une production d'extrusion efficace de ces profils de radiateur est le moule. Étant donné que ces profils ont généralement les caractéristiques des dents de dissipation de chaleur importantes et denses et des tubes de suspension longs, la structure traditionnelle de la matrice plate, la structure de la matrice divisée et la structure de la matrice de profil semi-creux ne peuvent pas bien répondre aux exigences de la résistance au moule et du moulage par extrusion.
À l'heure actuelle, les entreprises dépendent davantage de la qualité de l'acier à moule. Afin d'améliorer la résistance du moule, ils n'hésitent pas à utiliser l'acier importé coûteux. Le coût du moule est très élevé et la durée de vie moyenne réelle du moule est inférieure à 3T, ce qui entraîne le prix du marché du radiateur relativement élevé, restreignant sérieusement la promotion et la popularisation des lampes LED. Par conséquent, les décès d'extrusion pour les profils de radiateur en forme de tournesol ont attiré une grande attention de la part de l'ingénierie et du personnel technique de l'industrie.
Cet article présente les différentes technologies de la matrice d'extrusion de profil de radiateur de tournesol obtenues à travers des années de recherche minutieuse et de production répétée d'essai à travers des exemples de production réelle, pour référence par les pairs.
1. Analyse des caractéristiques structurelles des sections de profil en aluminium
La figure 1 montre la coupe transversale d'un profil d'aluminium de radiateur de tournesol typique. La zone transversale du profil est de 7773,5 mm², avec un total de 40 dents de dissipation thermique. La taille d'ouverture maximale de suspension formée entre les dents est de 4,46 mm. Après calcul, le rapport langue entre les dents est de 15,7. Dans le même temps, il y a une grande zone solide au centre du profil, avec une superficie de 3846,5 mm².
À en juger par les caractéristiques de forme du profil, l'espace entre les dents peut être considéré comme des profils semi-creux, et le profil de radiateur est composé de plusieurs profils semi-creux. Par conséquent, lors de la conception de la structure du moule, la clé est de considérer comment assurer la force du moule. Bien que pour les profils semi-creux, l'industrie ait développé une variété de structures de moisissures matures, telles que «moule à séparateur couvert», «moule de séparateur coupé», «moule de séparateur de pont suspendu», etc. Cependant, ces structures ne sont pas applicables aux produits composé de plusieurs profils semi-creux. La conception traditionnelle ne considère que les matériaux, mais lors du moulage par extrusion, le plus grand impact sur la résistance est la force d'extrusion pendant le processus d'extrusion, et le processus de formation des métaux est le principal facteur de génération de force d'extrusion.
En raison de la grande zone solide centrale du profil de radiateur solaire, il est très facile de faire en sorte que le débit global dans cette zone soit trop rapide pendant le processus d'extrusion, et la contrainte de traction supplémentaire sera générée sur la tête de la suspension interztoolaire Tube, entraînant la fracture du tube de suspension inter-cool. Par conséquent, dans la conception de la structure du moule, nous devons nous concentrer sur l'ajustement du débit métallique et du débit pour atteindre le but de réduire la pression d'extrusion et d'améliorer l'état de contrainte du tuyau en suspension entre les dents, afin d'améliorer la résistance de le moule.
2. Sélection de la structure des moisissures et de la capacité de presse d'extrusion
2.1 Forme de structure de moisissure
Pour le profil de radiateur de tournesol illustré à la figure 1, bien qu'il n'ait pas de partie creuse, il doit adopter la structure de la moisissure divisée comme le montre la figure 2. Différente de la structure de moisissure de shunt traditionnelle, la chambre de la station de soudure métallique est placée dans la tige Moule et une structure d'insert est utilisée dans le moule inférieur. Le but est de réduire les coûts des moisissures et de raccourcir le cycle de fabrication des moisissures. Les ensembles de moisissures supérieurs et de moisissures inférieurs sont universels et peuvent être réutilisés. Plus important encore, les blocs de trou de la matrice peuvent être traités indépendamment, ce qui peut mieux assurer la précision de la ceinture de travail du trou de matrice. Le trou intérieur du moule inférieur est conçu comme une étape. La partie supérieure et le bloc de trou de moule adoptent un ajustement de dégagement, et la valeur de l'espace des deux côtés est de 0,06 ~ 0,1 m; La partie inférieure adopte l'ajustement d'interférence et la quantité d'interférence des deux côtés est de 0,02 à 0,04 m, ce qui permet d'assurer la coaxialité et facilite l'assemblage, ce qui rend l'incrustation plus compacte, et en même temps, il peut éviter la déformation du moule causée par l'installation thermique Interférence ajusté.
2.2 Sélection de la capacité d'extrudeuse
La sélection de la capacité d'extrudeuse est, d'une part, pour déterminer le diamètre intérieur approprié du canon d'extrusion et la pression spécifique maximale de l'extrudeuse sur la section du canon d'extrusion pour répondre à la pression pendant la formation du métal. D'un autre côté, il s'agit de déterminer le rapport d'extrusion approprié et de sélectionner les spécifications de taille de moisissure appropriées en fonction du coût. Pour le profil en aluminium du radiateur de tournesol, le rapport d'extrusion ne peut pas être trop grand. La raison principale est que la force d'extrusion est proportionnelle au rapport d'extrusion. Plus le rapport d'extrusion est élevé, plus la force d'extrusion est grande. Ceci est extrêmement préjudiciable à la moisissure de profil de radiateur en aluminium de radiateur de tournesol.
L'expérience montre que le rapport d'extrusion des profils en aluminium pour les radiateurs de tournesol est inférieur à 25. Pour le profil illustré à la figure 1, une extrudeuse de 20,0 mN avec un diamètre intérieur du canon d'extrusion de 208 mm a été sélectionnée. Après le calcul, la pression spécifique maximale de l'extrudeuse est de 589 MPA, ce qui est une valeur plus appropriée. Si la pression spécifique est trop élevée, la pression sur le moule sera grande, ce qui est préjudiciable à la durée de vie du moule; Si la pression spécifique est trop faible, elle ne peut pas répondre aux exigences de la formation d'extrusion. L'expérience montre qu'une pression spécifique dans la plage de 550 à 750 MPa peut mieux répondre à diverses exigences de processus. Après le calcul, le coefficient d'extrusion est de 4,37. La spécification de la taille du moule est sélectionnée comme 350 mmx200 mm (diamètre extérieur x degrés).
3. Détermination des paramètres structurels des moisissures
3.1 Paramètres structurels de moisissure supérieure
(1) Nombre et arrangement des trous de divertisseurs. Pour le moule de shunt de profil de radiateur de tournesol, plus le nombre de trous de shunt, mieux c'est. Pour les profils avec des formes circulaires similaires, 3 à 4 trous de shunt traditionnels sont généralement sélectionnés. Le résultat est que la largeur du pont shunt est plus grande. Généralement, lorsqu'il est supérieur à 20 mm, le nombre de soudures est moindre. Cependant, lors de la sélection de la ceinture de travail du trou de matrice, la ceinture de travail du trou de matrice au bas du pont shunt doit être plus courte. Sous la condition qu'il n'y a pas de méthode de calcul précise pour la sélection de la ceinture de travail, elle entraînera naturellement le trou de matrice sous le pont et d'autres pièces pour ne pas atteindre exactement le même débit pendant l'extrusion en raison de la différence de ceinture de travail, Cette différence de débit produira une contrainte de traction supplémentaire sur le cantilever et provoquera une déviation des dents de dissipation thermique. Par conséquent, pour l'extrusion de radiateur de tournesol avec un nombre de dents dense, il est très essentiel de s'assurer que le débit de chaque dent est cohérent. À mesure que le nombre de trous de shunt augmente, le nombre de ponts de shunt augmentera en conséquence et le débit et la distribution de débit du métal deviendront plus uniformes. En effet, à mesure que le nombre de ponts de shunt augmente, la largeur des ponts de shunt peut être réduite en conséquence.
Les données pratiques montrent que le nombre de trous de shunt est généralement de 6 ou 8, voire plus. Bien sûr, pour certains grands profils de dissipation de chaleur de tournesol, le moule supérieur peut également organiser les trous de shunt selon le principe de la largeur du pont shunt ≤ 14 mm. La différence est qu'une plaque de séparateur avant doit être ajoutée au pré-distribution et ajuster le débit métallique. Le nombre et la disposition des trous de divertisseurs dans la plaque de divertisseur avant peuvent être effectués de manière traditionnelle.
De plus, lors de la disposition des trous de shunt, une considération doit être accordée à l'utilisation du moule supérieur pour protéger de manière appropriée la tête du cantilever de la dent de dissipation de chaleur pour empêcher le métal de frapper directement la tête du tube en porte-à-faux et ainsi d'améliorer l'état de contrainte du tube en porte-à-faux. La partie bloquée de la tête en porte-à-faux entre les dents peut être de 1/5 ~ 1/4 de la longueur du tube en porte-à-faux. La disposition des trous de shunt est illustrée à la figure 3
(2) La relation de zone du trou de shunt. Parce que l'épaisseur de paroi de la racine de la dent chaude est petite et que la hauteur est loin du centre, et que la zone physique est très différente du centre, il est la partie la plus difficile de former du métal. Par conséquent, un point clé dans la conception du moule de profil de radiateur de tournesol est de rendre le débit de la partie solide centrale aussi lente que possible pour garantir que le métal remplit d'abord la racine de la dent. Afin d'atteindre un tel effet, d'une part, c'est la sélection de la ceinture de travail, et plus important encore, la détermination de la zone du trou du divertisseur, principalement la zone de la partie centrale correspondant au trou du divertisseur. Les tests et les valeurs empiriques montrent que le meilleur effet est obtenu lorsque la zone du trou central de divertisseur S1 et la zone du trou de divertisseur unique externe S2 satisfont la relation suivante: S1 = (0,52 ~ 0,72) S2
De plus, le canal d'écoulement métallique efficace du trou de séparateur central doit être de 20 à 25 mm de plus que le canal d'écoulement métallique efficace du trou du séparateur extérieur. Cette longueur prend également en compte la marge et la possibilité de réparation de moisissures.
(3) Profondeur de la chambre de soudage. La matrice d'extrusion de profil de radiateur de tournesol est différente de la mort de shunt traditionnelle. Toute sa chambre de soudage doit être située dans la matrice supérieure. Il s'agit d'assurer la précision du traitement du bloc de trous de la matrice inférieure, en particulier la précision de la ceinture de travail. Par rapport au moule à shunt traditionnel, la profondeur de la chambre de soudage du moule de shunt de profil de radiateur de tournesol doit être augmentée. Plus la capacité de la machine d'extrusion est grande, plus l'augmentation de la profondeur de la chambre de soudage est élevée, ce qui est de 15 à 25 mm. Par exemple, si une machine d'extrusion de 20 mn est utilisée, la profondeur de la chambre de soudage de la matrice de shunt traditionnelle est de 20 à 22 mm, tandis que la profondeur de la chambre de soudage de la matrice de shunt du profil de radiateur de tournesol devrait être de 35 à 40 mm . L'avantage de cela est que le métal est complètement soudé et que la contrainte sur le tuyau suspendu est considérablement réduite. La structure de la chambre de soudage du moule supérieur est illustrée à la figure 4.
3.2 Conception de l'insert de trou de matrice
La conception du bloc de trou de matrice comprend principalement la taille du trou de la matrice, la courroie de travail, le diamètre extérieur et l'épaisseur du bloc miroir, etc.
(1) Détermination de la taille du trou de la matrice. La taille du trou de la matrice peut être déterminée de manière traditionnelle, compte tenu principalement de l'échelle du traitement thermique en alliage.
(2) Sélection de la ceinture de travail. Le principe de la sélection de la courroie de travail est de s'assurer d'abord que l'alimentation de tout le métal au bas de la racine dentaire est suffisante, de sorte que le débit au bas de la racine dentaire est plus rapide que les autres parties. Par conséquent, la ceinture de travail au bas de la racine dentaire doit être la plus courte, avec une valeur de 0,3 à 0,6 mm, et la courroie de travail aux pièces adjacentes doit être augmentée de 0,3 mm. Le principe est d'augmenter de 0,4 ~ 0,5 tous les 10 ~ 15 mm vers le centre; Deuxièmement, la ceinture de travail dans la plus grande partie solide du centre ne doit pas dépasser 7 mm. Sinon, si la différence de longueur de la courroie de travail est trop grande, de grandes erreurs se produiront dans le traitement des électrodes en cuivre et le traitement EDM de la courroie de travail. Cette erreur peut facilement provoquer la rupture de la déviation des dents pendant le processus d'extrusion. La courroie de travail est illustrée à la figure 5.
(3) le diamètre extérieur et l'épaisseur de l'insert. Pour les moules de shunt traditionnels, l'épaisseur de l'insert du trou de matrice est l'épaisseur du moule inférieur. Cependant, pour le moule du radiateur de tournesol, si l'épaisseur effective du trou de la matrice est trop grande, le profil entrera facilement entre en collision avec le moule pendant l'extrusion et la décharge, entraînant des dents, des rayures ou même du brouillage de dent. Ceux-ci feront la rupture des dents.
De plus, si l'épaisseur du trou de mat provoquer une déviation des dents pendant l'extrusion. Bien sûr, si l'épaisseur du trou de la matrice est trop petite, la force des dents ne peut être garantie. Par conséquent, en tenant compte de ces deux facteurs, l'expérience montre que le degré d'insertion du trou de la matrice de la moisissure est généralement de 40 à 50; et le diamètre extérieur de l'insert du trou de matrice doit être de 25 à 30 mm du plus grand bord du trou de la matrice au cercle extérieur de l'insert.
Pour le profil illustré à la figure 1, le diamètre extérieur et l'épaisseur du bloc de trou de la matrice sont respectivement de 225 mm et 50 mm. L'insert du trou de matrice est illustré à la figure 6. D sur la figure est la taille réelle et la taille nominale est de 225 mm. L'écart limite de ses dimensions externes est apparié en fonction du trou intérieur du moule inférieur pour garantir que l'espace unilatéral se situe dans la plage de 0,01 ~ 0,02 mm. Le bloc de trou de la matrice est illustré à la figure 6. La taille nominale du trou intérieur du bloc de trou de la matrice placée sur le moule inférieur est de 225 mm. Sur la base de la taille mesurée réelle, le bloc de trou de la matrice est apparié selon le principe de 0,01 ~ 0,02 mm par côté. Le diamètre extérieur du bloc de trou de la matrice peut être obtenu comme D, mais pour la commodité de l'installation, le diamètre extérieur du bloc de miroir du trou de matrice peut être réduit de manière appropriée dans la plage de 0,1 m à l'extrémité de l'alimentation, comme indiqué sur la figure .
4. Technologies clés de la fabrication de moisissures
L'usinage du moule de profil de radiateur de tournesol n'est pas très différent de celui des moules de profil en aluminium ordinaires. La différence évidente se reflète principalement dans le traitement électrique.
(1) En termes de coupe de fil, il est nécessaire d'empêcher la déformation de l'électrode en cuivre. Étant donné que l'électrode en cuivre utilisée pour l'EDM est lourde, les dents sont trop petites, l'électrode elle-même est douce, a une mauvaise rigidité et la température élevée locale générée par la découpe de fil provoque une déformation facilement déformée pendant le processus de coupe du fil. Lorsque vous utilisez des électrodes en cuivre déformées pour traiter les ceintures de travail et les couteaux vides, des dents asymétriques se produiront, ce qui peut facilement provoquer le retrait du moule pendant le traitement. Par conséquent, il est nécessaire d'empêcher la déformation des électrodes de cuivre pendant le processus de fabrication en ligne. Les principales mesures préventives sont les suivantes: avant la coupe du fil, nivelez le bloc de cuivre avec un lit; Utilisez un indicateur de cadran pour ajuster la verticalité au début; Lors de la coupe du fil, commencez d'abord par la partie dent et coupez enfin la pièce avec une paroi épaisse; De temps en temps, utilisez du fil d'argent de ferraille pour remplir les pièces coupées; Une fois le fil fabriqué, utilisez une machine à fil pour couper une courte section d'environ 4 mm sur la longueur de l'électrode en cuivre coupée.
(2) L'usinage de décharge électrique est évidemment différent des moules ordinaires. L'EDM est très important dans le traitement des moules de profil de radiateur de tournesol. Même si la conception est parfaite, un léger défaut dans l'EDM entraînera la mise au rebut du moule entier. L'usinage de décharge électrique ne dépend pas aussi de l'équipement que la coupe de fil. Cela dépend en grande partie des compétences et des compétences de fonctionnement de l'opérateur. L'usinage de décharge électrique fait principalement attention aux cinq points suivants:
Courant d'usinage à décharge électrique. 7 ~ 10 Un courant peut être utilisé pour l'usinage EDM initial pour raccourcir le temps de traitement; 5 ~ 7 Un courant peut être utilisé pour la finition de l'usinage. Le but d'utiliser un petit courant est d'obtenir une bonne surface;
② Assurer la planéité de la face finale du moule et la verticalité de l'électrode en cuivre. Une mauvaise planéité de la face d'extrémité du moule ou une verticalité insuffisante de l'électrode en cuivre rend difficile de s'assurer que la longueur de la courroie de travail après le traitement EDM est cohérente avec la longueur de courroie de travail conçue. Il est facile pour le processus EDM d'échouer ou même de pénétrer la ceinture de travail dentée. Par conséquent, avant le traitement, un broyeur doit être utilisé pour aplatir les deux extrémités du moule pour répondre aux exigences de précision, et un indicateur de cadran doit être utilisé pour corriger la verticalité de l'électrode en cuivre;
③ Assurez-vous que l'écart entre les couteaux vides est égal. Pendant l'usinage initial, vérifiez si l'outil vide est décalé tous les 0,2 mm tous les 3 à 4 mm de traitement. Si le décalage est grand, il sera difficile de le corriger avec des ajustements ultérieurs;
REPOSEZ LE RÉSIDE GÉNÉRÉ DANS LE PROCESSUS EDM en temps opportun. La corrosion de la décharge d'étincelles produira une grande quantité de résidus, qui doit être nettoyée dans le temps, sinon la longueur de la courroie de travail sera différente en raison des différentes hauteurs du résidu;
⑤Le moisissure doit être démagnétisé avant l'EDM.
5. Comparaison des résultats d'extrusion
Le profil illustré à la figure 1 a été testé à l'aide du moule divisé traditionnel et du nouveau schéma de conception proposé dans cet article. La comparaison des résultats est présentée dans le tableau 1.
On peut voir à partir des résultats de comparaison que la structure de la moisissure a une grande influence sur la durée de vie de la moisissure. Le moule conçu en utilisant le nouveau schéma présente des avantages évidents et améliore considérablement la durée de vie du moule.
6. Conclusion
Le moule d'extrusion de profil de radiateur de tournesol est un type de moule très difficile à concevoir et à fabriquer, et sa conception et sa fabrication sont relativement complexes. Par conséquent, pour assurer le taux de réussite de l'extrusion et la durée de vie du moule, les points suivants doivent être atteints:
(1) La forme structurelle du moule doit être sélectionnée raisonnablement. La structure du moule doit être propice à la réduction de la force d'extrusion afin de réduire la contrainte sur le cantileveur de moisissure formé par les dents de dissipation thermique, améliorant ainsi la résistance du moule. La clé est de déterminer raisonnablement le nombre et la disposition des trous de shunt et la zone des trous de shunt et d'autres paramètres: Premièrement, la largeur du pont shunt formé entre les trous de shunt ne doit pas dépasser 16 mm; Deuxièmement, la surface du trou divisé doit être déterminée afin que le rapport divisé atteigne autant que possible plus de 30% du rapport d'extrusion tout en garantissant la force du moule.
(2) Sélectionnez raisonnablement la courroie de travail et adoptez des mesures raisonnables lors de l'usinage électrique, y compris la technologie de traitement des électrodes en cuivre et les paramètres standard électriques de l'usinage électrique. Le premier point clé est que l'électrode en cuivre doit être la masse de surface avant la coupe du fil, et la méthode d'insertion doit être utilisée pendant la coupe de fil pour l'assurer. Les électrodes ne sont pas lâches ou déformées.
(3) Pendant le processus d'usinage électrique, l'électrode doit être alignée avec précision pour éviter l'écart dentaire. Bien sûr, sur la base de la conception et de la fabrication raisonnables, l'utilisation de l'acier de moisissure à chaud de haute qualité et le processus de traitement thermique sous vide de trois ou plusieurs tempéraments peuvent maximiser le potentiel du moule et obtenir de meilleurs résultats. De la conception, la fabrication à la production d'extrusion, ce n'est que si chaque liaison est précise que nous pouvons nous assurer que le moule de profil de radiateur de tournesol est extrudé.
Heure du poste: août-01-2024
