Aluminiozko aleazioak arinak, ederrak, korrosioarekiko erresistentzia ona eta eroankortasun termiko eta prozesatzeko errendimendu bikainak direnez, beroa xahutzeko osagai gisa erabiltzen dira IT industrian, elektronikan eta automobilgintzan, batez ere gaur egun sortzen ari den LED industrian. Aluminiozko aleaziozko beroa xahutzeko osagai hauek beroa xahutzeko funtzio onak dituzte. Ekoizpenean, erradiadore-profil hauen estrusio-ekoizpen eraginkorrerako gakoa moldea da. Profil hauek, oro har, beroa xahutzeko hortz handi eta trinkoen eta esekidura-hodi luzeen ezaugarriak dituztenez, ohiko molde lauen egiturak, molde zatituaren egiturak eta erdi-hutseko profil-moldeaketa egiturak ezin dituzte moldearen erresistentziaren eta estrusio-moldeketaren eskakizunak bete.
Gaur egun, enpresek molde-altzairuaren kalitatean gehiago fidatzen dira. Moldearen erresistentzia hobetzeko, ez dute zalantzarik inportatutako altzairu garestia erabiltzeko. Moldearen kostua oso altua da, eta moldearen batez besteko bizitza erreala 3 tona baino gutxiagokoa da, eta ondorioz, erradiadorearen merkatu-prezioa nahiko altua da, LED lanparen sustapena eta ezagutaraztea asko mugatuz. Hori dela eta, ekilore itxurako erradiadore-profiletarako estrusio-trokelek arreta handia erakarri dute industriako ingeniaritza eta teknikarien artean.
Artikulu honek ekilore erradiadorearen profilaren estrusio-trokelaren hainbat teknologia aurkezten ditu, urteetako ikerketa zorrotzaren eta errepikatutako ekoizpen-probaren bidez lortuak, benetako ekoizpeneko adibideen bidez, parekoek erreferentzia gisa erabil ditzaten.
1. Aluminiozko profil-sekzioen egitura-ezaugarrien azterketa
1. irudiak ekilore erradiadore baten aluminiozko profil tipiko baten zeharkako sekzioa erakusten du. Profilaren zeharkako sekzioaren azalera 7773,5 mm²-koa da, guztira 40 beroa xahutzeko hortz dituela. Hortzen artean sortzen den zintzilikario-irekiduraren gehienezko tamaina 4,46 mm-koa da. Kalkulua egin ondoren, hortzen arteko mihi-erlazioa 15,7 da. Aldi berean, profilaren erdian eremu solido handi bat dago, 3846,5 mm²-ko azalerarekin.
Profilaren forma-ezaugarrietatik abiatuta, hortzen arteko tartea profil erdi-huts gisa har daiteke, eta erradiadore-profila hainbat profil erdi-hutsez osatuta dago. Beraz, molde-egitura diseinatzerakoan, gakoa moldearen erresistentzia nola bermatu kontuan hartzea da. Profil erdi-hutsetarako, industriak hainbat molde-egitura heldu garatu dituen arren, hala nola "estalitako zatitzaile-moldea", "ebaki-zatitzaile-moldea", "esekidura-zubi zatitzaile-moldea", etab. Hala ere, egitura hauek ez dira aplikagarriak hainbat profil erdi-hutsez osatutako produktuetan. Diseinu tradizionalak materialak bakarrik hartzen ditu kontuan, baina estrusio-moldeketan, erresistentzian eragin handiena estrusio-prozesuan zeharreko estrusio-indarra da, eta metala eratzeko prozesua da estrusio-indarra sortzen duen faktore nagusia.
Eguzki-erradiadorearen profilaren erdiko eremu solido handia dela eta, oso erraza da eremu honetako emari orokorra azkarregia izatea estrusio-prozesuan zehar, eta hortzen arteko esekidura-hodiaren buruan trakzio-tentsio gehigarria sortuko da, eta ondorioz, hortzen arteko esekidura-hodia haustea gertatuko da. Beraz, moldearen egituraren diseinuan, metalaren emari-tasa eta -tasa doitzean jarri behar dugu arreta, estrusio-presioa murrizteko eta hortzen artean esekidura-hodiaren tentsio-egoera hobetzeko helburua lortzeko, moldearen erresistentzia hobetzeko.
2. Moldearen egituraren eta estrusio-prentsaren edukieraren hautaketa
2.1 Moldearen egituraren forma
1. irudian agertzen den ekilore erradiadorearen profilean, hutsunerik ez badu ere, 2. irudian erakusten den molde zatituaren egitura hartu behar du. Shunt molde tradizionalen egituratik desberdina, metalezko soldadura-estazioko ganbera goiko moldean jartzen da, eta txertatze-egitura bat erabiltzen da beheko moldean. Helburua moldearen kostuak murriztea eta moldearen fabrikazio-zikloa laburtzea da. Goiko eta beheko molde multzoak unibertsalak dira eta berrerabili daitezke. Garrantzitsuagoa dena, trokel-zuloen blokeak modu independentean prozesatu daitezke, eta horrek trokel-zuloen lan-uhalaren zehaztasuna hobeto berma dezake. Beheko moldearen barne-zuloa maila gisa diseinatuta dago. Goiko zatiak eta molde-zuloen blokeak tarte-doikuntza hartzen dute, eta bi aldeetako tarte-balioa 0,06~0,1m da; beheko zatiak interferentzia-doikuntza hartzen du, eta bi aldeetako interferentzia-kopurua 0,02~0,04m da, eta horrek koaxialitatea bermatzen laguntzen du eta muntaketa errazten du, inlay-doikuntza trinkoagoa eginez, eta, aldi berean, instalazio termikoaren interferentzia-doikuntzak eragindako moldearen deformazioa saihestu dezake.
2.2 Estrusorearen edukieraren hautaketa
Estrusorearen edukiera hautatzeko, alde batetik, estrusio-upelaren barne-diametro egokia eta estrusoreak estrusio-upelaren atalean duen gehienezko presio espezifikoa zehaztea da, metala eratzeko presioa asetzeko. Bestetik, estrusio-erlazio egokia zehaztea eta kostuaren arabera moldearen tamainaren zehaztapen egokiak hautatzea da helburua. Ekilore-erradiadorearen aluminiozko profilean, estrusio-erlazioa ezin da handiegia izan. Arrazoi nagusia da estrusio-indarra estrusio-erlazioarekiko proportzionala dela. Zenbat eta handiagoa izan estrusio-erlazioa, orduan eta handiagoa izango da estrusio-indarra. Hori oso kaltegarria da ekilore-erradiadorearen aluminiozko profileko moldearentzat.
Esperientziak erakusten du ekilore erradiadoreetarako aluminiozko profilei estrusio-erlazioa 25etik beherakoa dela. 1. irudian agertzen den profilerako, 208 mm-ko estrusio-upelaren barne-diametroa duen 20,0 MN-ko estrusore bat aukeratu da. Kalkuluaren ondoren, estrusorearen gehienezko presio espezifikoa 589 MPa da, balio egokiagoa dena. Presio espezifikoa altuegia bada, moldearen gaineko presioa handia izango da, eta horrek kalte egiten dio moldearen bizitzari; presio espezifikoa baxuegia bada, ezin ditu estrusio-formazioaren eskakizunak bete. Esperientziak erakusten du 550~750 MPa-ko tarteko presio espezifiko batek hobeto bete ditzakeela prozesuaren hainbat eskakizun. Kalkuluaren ondoren, estrusio-koefizientea 4,37 da. Moldearen tamainaren zehaztapena 350 mmx200 mm (kanpoko diametroa x gradu) gisa hautatzen da.
3. Moldearen egitura-parametroen zehaztapena
3.1 Goiko moldearen egitura-parametroak
(1) Desbideratze-zuloen kopurua eta antolamendua. Ekilore-erradiadorearen shunt-moldearen profilean, zenbat eta shunt-zulo gehiago izan, orduan eta hobeto. Antzeko forma zirkularrak dituzten profiletarako, normalean 3 edo 4 shunt-zulo tradizional hautatzen dira. Ondorioz, shunt-zubiaren zabalera handiagoa da. Oro har, 20 mm baino handiagoa denean, soldadura kopurua txikiagoa da. Hala ere, trokel-zuloaren lan-uhala hautatzerakoan, shunt-zubiaren behealdean dagoen trokel-zuloaren lan-uhala laburragoa izan behar da. Lan-uhala hautatzeko kalkulu-metodo zehatzik ez dagoenean, naturalki eragingo du zubiaren azpiko trokel-zuloak eta beste atal batzuek ez dutela emari-tasa bera lortuko estrusioan zehar, lan-uhalaren aldeagatik. Emari-tasaren alde horrek tentsio-tentsio gehigarria sortuko du kontsola-euskarrian eta beroa xahutzeko hortzen deformazioa eragingo du. Beraz, hortz kopuru trinkoa duen ekilore-erradiadorearen estrusio-trokelarentzat, oso garrantzitsua da hortz bakoitzaren emari-tasa koherentea dela ziurtatzea. Shunt zuloen kopurua handitzen den heinean, shunt zubien kopurua ere handituko da, eta metalaren emaria eta emaria banatzea ere berdinagoak izango dira. Hau horrela da, shunt zubien kopurua handitzen den heinean, shunt zubien zabalera ere murriztu daitekeelako.
Datu praktikoek erakusten dute shunt zuloen kopurua normalean 6 edo 8 dela, edo are gehiago. Noski, ekilore beroa xahutzeko profil handi batzuetarako, goiko moldeak shunt zuloak ere antola ditzake shunt zubiaren zabalera ≤ 14 mm-ren printzipioaren arabera. Aldea da aurrealdeko banatzaile plaka bat gehitu behar dela metalaren fluxua aurrez banatu eta doitzeko. Aurrealdeko desbideratzaile plakan dauden desbideratzaile zuloen kopurua eta antolamendua modu tradizionalean egin daitezke.
Gainera, shunt zuloak antolatzerakoan, kontuan hartu behar da goiko moldea erabiltzea beroa xahutzeko hortzaren kontsola-burua behar bezala babesteko, metalak kontsola-hodiaren burua zuzenean jo ez dezan eta, horrela, kontsola-hodiaren tentsio-egoera hobetzeko. Hortzen artean blokeatutako kontsola-buruaren zatia kontsola-hodiaren luzeraren 1/5~1/4 izan daiteke. Shunt zuloen diseinua 3. irudian ageri da.
(2) Shunt zuloaren azalera-erlazioa. Hortz beroaren erroaren hormaren lodiera txikia denez eta altuera erdigunetik urrun dagoenez, eta azalera fisikoa erdigunetik oso desberdina denez, metala eratzeko zatirik zailena da. Beraz, ekilore erradiadorearen profil-moldearen diseinuan puntu gako bat erdiko zati solidoaren fluxu-tasa ahalik eta motelena egitea da, metalak lehenik hortzaren erroa betetzen duela ziurtatzeko. Efektu hori lortzeko, alde batetik, lan-uhalaren hautaketa da, eta, are garrantzitsuagoa dena, desbideratze-zuloaren azalera zehaztea, batez ere desbideratze-zuloari dagokion erdiko zatiaren azalera. Probek eta balio enpirikoek erakusten dute efekturik onena lortzen dela erdiko desbideratze-zulo S1-ren azalerak eta kanpoko desbideratze-zulo bakarraren azalerak S2 erlazio hau betetzen dutenean: S1= (0,52 ~0,72) S2
Gainera, erdiko zatitzaile-zuloaren metal-fluxu-kanal eraginkorra kanpoko zatitzaile-zuloaren metal-fluxu-kanal eraginkorra baino 20~25 mm luzeagoa izan behar da. Luzera honek moldeak konpontzeko marjina eta aukera ere kontuan hartzen ditu.
(3) Soldadura-ganberaren sakonera. Ekilore erradiadorearen profilaren estrusio-matrizea shunt-matrize tradizionalaren desberdina da. Bere soldadura-ganbera osoa goiko matrizean egon behar da. Horrela, beheko matrizearen zulo-blokearen prozesamenduaren zehaztasuna bermatuko da, batez ere lan-uhalaren zehaztasuna. Shunt-molde tradizionalarekin alderatuta, Ekilore erradiadorearen profilaren shunt-moldearen soldadura-ganberaren sakonera handitu behar da. Zenbat eta handiagoa izan estrusio-makinaren edukiera, orduan eta handiagoa izango da soldadura-ganberaren sakonera, hau da, 15~25 mm-koa. Adibidez, 20 MN-ko estrusio-makina bat erabiltzen bada, shunt-matrize tradizionalaren soldadura-ganberaren sakonera 20~22 mm-koa da, eta ekilore erradiadorearen profilaren shunt-matrizearen soldadura-ganberaren sakonera, berriz, 35~40 mm-koa izan beharko litzateke. Honen abantaila da metala guztiz soldatuta dagoela eta hodi esekiaren gaineko tentsioa asko murrizten dela. Goiko moldearen soldadura-ganberaren egitura 4. irudian ageri da.
3.2 Trokel-zuloaren txertaketaren diseinua
Trokel-zulo blokearen diseinuak batez ere trokel-zuloaren tamaina, lan-uhala, kanpoko diametroa eta ispilu-blokearen lodiera, etab. hartzen ditu barne.
(1) Trokelaren zuloaren tamaina zehaztea. Trokelaren zuloaren tamaina modu tradizionalean zehaztu daiteke, batez ere aleazioen prozesamendu termikoaren eskalatzea kontuan hartuta.
(2) Lan-uhalaren hautaketa. Lan-uhalaren hautaketaren printzipioa, lehenik eta behin, hortz-sustraiaren behealdean metal guztiaren hornidura nahikoa dela ziurtatzea da, hortz-sustraiaren behealdean dagoen emaria beste ataletan baino azkarragoa izan dadin. Beraz, hortz-sustraiaren behealdean dagoen lan-uhala laburrena izan behar da, 0,3~0,6 mm-ko balioarekin, eta ondoko ataletan dagoen lan-uhala 0,3 mm handitu behar da. Printzipioa da 0,4~0,5 handitzea 10~15 mm-ko tarte bakoitzean erdigunerantz; bigarrenik, erdiguneko zati solido handienean dagoen lan-uhalak ez luke 7 mm baino gehiago izan behar. Bestela, lan-uhalaren luzera-aldea handiegia bada, errore handiak gertatuko dira kobrezko elektrodoen prozesamenduan eta lan-uhalaren EDM prozesamenduan. Errore honek erraz eragin dezake hortzaren deformazioa estrusio-prozesuan. Lan-uhala 5. irudian ageri da.
(3) Txertatuaren kanpoko diametroa eta lodiera. Shunt molde tradizionaletan, trokelaren zuloaren lodiera beheko moldearen lodiera da. Hala ere, ekilore erradiadorearen moldean, trokelaren zuloaren lodiera eraginkorra handiegia bada, profila erraz talka egingo du moldearekin estrusioan eta deskargatzean, hortz irregularrak, marradurak edo baita hortzak trabatuta ere sortuz. Horrek hortzak haustea eragingo du.
Gainera, trokelaren zuloaren lodiera luzeegia bada, alde batetik, prozesatzeko denbora luzea da EDM prozesuan, eta bestetik, erraza da korrosio elektrikoaren desbideratzea eragitea, eta baita hortzen desbideratzea ere estrusioan zehar. Jakina, trokelaren zuloaren lodiera txikiegia bada, hortzen erresistentzia ezin da bermatu. Beraz, bi faktore hauek kontuan hartuta, esperientziak erakusten du beheko moldearen trokelaren zuloaren txertatze-maila normalean 40 eta 50 artekoa dela; eta trokelaren zuloaren txertatze-diametroa 25 eta 30 mm artekoa izan behar da trokelaren zuloaren ertz handienetik txertatze-kanpoko zirkuluraino.
1. irudian erakusten den profilean, trokel-zulo blokearen kanpoko diametroa eta lodiera 225 mm eta 50 mm dira, hurrenez hurren. Trokel-zulo txertatua 6. irudian ageri da. Irudiko D benetako tamaina da eta tamaina nominala 225 mm da. Bere kanpoko dimentsioen desbideratze muga beheko moldearen barne-zuloaren arabera egokitzen da, aldebakarreko tartea 0,01~0,02 mm-ko tartean egon dadin ziurtatzeko. Trokel-zulo blokea 6. irudian ageri da. Beheko moldean jarritako trokel-zulo blokearen barne-zuloaren tamaina nominala 225 mm da. Neurtutako benetako tamainan oinarrituta, trokel-zulo blokea alde bakoitzeko 0,01~0,02 mm-ko printzipioaren arabera egokitzen da. Trokel-zulo blokearen kanpoko diametroa D gisa lor daiteke, baina instalazioa errazteko, trokel-zulo ispilu blokearen kanpoko diametroa behar bezala murriztu daiteke elikadura-muturrean 0,1 m-ko tartean, irudian erakusten den bezala.
4. Moldeen fabrikazioaren teknologia nagusiak
Ekilore erradiadorearen profil-moldearen mekanizazioa ez da oso desberdina aluminiozko profil-molde arruntekin alderatuta. Desberdintasun nabarmena batez ere prozesamendu elektrikoan islatzen da.
(1) Alanbrea mozteari dagokionez, kobrezko elektrodoaren deformazioa saihestea beharrezkoa da. EDMrako erabiltzen den kobrezko elektrodoa astuna denez, hortzak txikiegiak dira, elektrodoa bera biguna da, zurruntasun eskasa du, eta alanbrea mozteak sortutako tokiko tenperatura altuak elektrodoa erraz deformatzea eragiten du alanbrea mozteko prozesuan. Lan-uhalak eta labana hutsak prozesatzeko kobrezko elektrodo deformatuak erabiltzean, hortz okertuak sortuko dira, eta horrek moldea erraz hondatzea eragin dezake prozesamenduan zehar. Beraz, kobrezko elektrodoen deformazioa saihestea beharrezkoa da online fabrikazio prozesuan. Prebentzio neurri nagusiak hauek dira: alanbrea moztu aurretik, kobrezko blokea ohe batekin berdindu; markagailu bat erabili bertikaltasuna doitzeko hasieran; alanbrea moztean, hortz-zatitik hasi lehenik, eta azkenik horma lodia duen zatia moztu; Noizean behin, zilarrezko alanbre hondarra erabili moztutako zatiak betetzeko; alanbrea egin ondoren, alanbre-makina bat erabili moztutako kobrezko elektrodoaren luzeran 4 mm inguruko zati labur bat mozteko.
(2) Deskarga elektrikoaren mekanizazioa, jakina, molde arruntetatik desberdina da. EDM oso garrantzitsua da ekilore erradiadoreen profil moldeen prozesamenduan. Diseinua perfektua izan arren, EDM-n akats txiki batek molde osoa txatarra eragingo du. Deskarga elektrikoaren mekanizazioa ez dago ekipamenduaren menpe, alanbrea moztea bezainbeste. Operadorearen trebetasun eta trebetasun operatiboen menpe dago neurri handi batean. Deskarga elektrikoaren mekanizazioak batez ere bost puntu hauetan jartzen du arreta:
①Deskarga elektrikoaren bidezko mekanizazio-korrontea. 7~10 A-ko korrontea erabil daiteke hasierako EDM mekanizaziorako prozesatzeko denbora laburtzeko; 5~7 A-ko korrontea erabil daiteke akabera-mekanizaziorako. Korronte txikia erabiltzearen helburua gainazal ona lortzea da;
② Ziurtatu moldearen muturraren aurpegiaren lautasuna eta kobrezko elektrodoaren bertikaltasuna. Moldearen muturraren aurpegiaren lautasun eskasa edo kobrezko elektrodoaren bertikaltasun nahikoa ez bada, zaildu egiten da EDM prozesamenduaren ondoren lan-uhalaren luzera diseinatutako lan-uhalaren luzerarekin bat datorrela ziurtatzea. EDM prozesuak huts egitea edo baita hortzdun lan-uhala zeharkatzea ere. Beraz, prozesatu aurretik, artezgailu bat erabili behar da moldearen bi muturrak lautzeko zehaztasun-eskakizunak betetzeko, eta markagailu bat erabili behar da kobrezko elektrodoaren bertikaltasuna zuzentzeko;
③ Ziurtatu labana hutsen arteko tartea berdina dela. Hasierako mekanizazioan, egiaztatu tresna hutsa 0,2 mm-ko desplazamenduan dagoen 3-4 mm-ko prozesamendu bakoitzean. Desplazamendua handia bada, zaila izango da ondorengo doikuntzekin zuzentzea;
④EDM prozesuan sortutako hondakinak garaiz kendu. Txinga-deskargako korrosioak hondakin kopuru handia sortuko du, eta hori garaiz garbitu beharko da, bestela lan-uhalaren luzera desberdina izango da hondakinen altuera desberdinengatik;
⑤ Moldea desmagnetizatu behar da elektrohigadura bidezko mekanizazioa egin aurretik.
5. Estrusio-emaitzen alderaketa
1. irudian agertzen den profila molde zatitu tradizionala eta artikulu honetan proposatutako diseinu-eskema berria erabiliz probatu zen. Emaitzen alderaketa 1. taulan ageri da.
Konparazio emaitzetatik ikus daiteke moldearen egiturak eragin handia duela moldearen iraupenean. Eskema berria erabiliz diseinatutako moldeak abantaila nabarmenak ditu eta moldearen iraupena asko hobetzen du.
6. Ondorioa
Ekilore-erradiadorearen profilaren estrusio-moldea diseinatzeko eta fabrikatzeko oso zaila den molde mota bat da, eta bere diseinua eta fabrikazioa nahiko konplexuak dira. Beraz, estrusioaren arrakasta-tasa eta moldearen bizitza erabilgarria bermatzeko, puntu hauek bete behar dira:
(1) Moldearen egitura-forma arrazoiz aukeratu behar da. Moldearen egiturak estrusio-indarra murrizteko modukoa izan behar du, beroa xahutzeko hortzek eratutako molde-kantileberrean jasaten duten tentsioa murrizteko, eta horrela moldearen erresistentzia hobetzeko. Gakoa shunt-zuloen kopurua eta antolamendua, eta shunt-zuloen azalera eta beste parametro batzuk arrazoiz zehaztea da: lehenik eta behin, shunt-zuloen artean eratutako shunt-zubiaren zabalera ez da 16 mm-koa izan behar; Bigarrenik, zatitutako zuloaren azalera zehaztu behar da, zatiketa-erlazioa estrusio-erlazioaren % 30 baino gehiago izan dadin ahalik eta gehien, moldearen erresistentzia bermatuz.
(2) Aukeratu lan-uhal egokia arrazoiz eta hartu neurri egokiak mekanizazio elektrikoan zehar, kobrezko elektrodoen prozesatzeko teknologia eta mekanizazio elektrikoaren parametro estandar elektrikoak barne. Lehenengo puntu garrantzitsua da kobrezko elektrodoaren gainazala leundu behar dela alanbrea moztu aurretik, eta txertatze-metodoa erabili behar dela alanbrea moztean hori ziurtatzeko. Elektrodoak ez daudela solte edo deformatuta.
(3) Mekanizazio elektrikoaren prozesuan, elektrodoa zehatz-mehatz lerrokatu behar da hortzen desbideratzea saihesteko. Noski, diseinu eta fabrikazio arrazoizkoetan oinarrituta, kalitate handiko bero-lanerako molde-altzairua eta hiru tenperatura edo gehiagoko hutsean egindako tratamendu termiko prozesuak moldearen potentziala maximizatu eta emaitza hobeak lor ditzake. Diseinutik, fabrikaziotik estrusio-ekoizpenera, lotura bakoitza zehatza bada bakarrik ziurtatu dezakegu ekilore erradiadorearen profilaren moldea estrusioa dela.
Argitaratze data: 2024ko abuztuaren 1a
