Detaillierte Analyse und Optimierungspraktiken für das Design poröser Matrizen für Aluminiumprofile

01 Einleitung
Mit der dynamischen Entwicklung der Weltwirtschaft finden Aluminiumprofile als leichtes und hochfestes Material breite Anwendung in verschiedenen Bereichen wie Bauwesen, Transport und Elektronik.

02 Hintergrund und Herausforderungen des Porenformdesigns für Aluminiumprofile
Im aktuellen Produktionsprozess von Aluminiumprofilen ist der Einsatz von porösen Matrizen zu einem wichtigen Mittel zur Verbesserung der Produktionseffizienz geworden. Laut Statistik liegt der Einsatz von porösen Matrizen bei über 60 %. Die Konstruktion und Herstellung poröser Matrizen ist jedoch keine leichte Aufgabe. Sie erfordert von den Formenbauern hohe Präzision in verschiedenen Bereichen, wie der Anordnung der divergierenden Löcher, der Durchflussregelung und der Formfestigkeit. Insbesondere in der „Niedertemperatur-Hochgeschwindigkeits“-Produktionsumgebung sind Qualität und Stabilität der Form entscheidend.

03 Fallstudie zum Design

(1) Probleme mit dem herkömmlichen alten System
Am Beispiel des Produktmodells 17-BGY4505A-Q22210 weist das traditionelle Design Probleme auf, wie beispielsweise die asymmetrische Anordnung divergierender Löcher und ungleichmäßige Durchflussraten. Dies führt zu hohem Druck, ungleichmäßigen Halspositionen des Stempels, großen Totzonen in den Brückenpositionen und Defekten wie Rissen und Verdrehungen der Materialproben nach Geschwindigkeitserhöhung. Diese Probleme beeinträchtigen nicht nur die Produktqualität, sondern erhöhen auch die Anzahl der Formversuche und die Produktionskosten.

(2) Versuch eines optimierten Schemas II
Um die oben genannten Probleme zu lösen, schlug das Designteam das optimierte Schema II vor, das eine „kreuzförmige Brücke“ und ein unidirektionales Design verwendet. Dieses Schema bietet Vorteile wie niedrigen Druck und hohe Extrusionsgeschwindigkeit während des „Niedrigtemperatur-Hochgeschwindigkeits“-Extrusionsprozesses. Es weist jedoch auch Mängel wie starke elastische Verformungen und starke Wandabweichungen auf. Insbesondere bei Profilen mit freitragenden Abschnitten, die zu starken elastischen Verformungen neigen, ist die Festigkeit des Stempels bei diesem Schema unzureichend, was zu elastischen Verformungen und Schattenbildung an den T-förmigen Positionen führt. Daher wird für solche Profile das „kreuzförmige Brücken“-Design nicht empfohlen.

(3) Weitere Untersuchung des optimierten Schemas III
Das Designteam nahm die Probleme von Schema II an, nahm weitere Verbesserungen vor und schlug das optimierte Schema III vor, bei dem von vier Löchern auf fünf Löcher umgestellt wird. Dieses Schema soll das Problem starker elastischer Verformungen beheben, doch die Ergebnisse der Formversuche waren weiterhin unbefriedigend und wiesen Mängel wie unebene Oberflächen, Einschnürungen, Schatten an T-förmigen Stellen und starke Wandabweichungen auf. Die Analyse ergab, dass das Fünf-Loch-Schema zu hohem Druck im Extrusionszentrum, ungleichmäßiger Krafteinwirkung auf den Matrizenkern und geringer Matrizenfestigkeit führt. Daher ist das Fünf-Loch-Schema für Profile, die zu starken elastischen Verformungen neigen, ebenfalls nicht zu empfehlen.

(4) Umfassend optimiertes Schema IV
Basierend auf der Zusammenfassung der ersten beiden Schemata schlug das Designteam das umfassend optimierte Schema IV vor. Dieses Schema bringt Verbesserungen in mehreren Aspekten: Änderung der Designplatzierung und der Ausstoßrichtung des Profils, um elastische Verformung während des Extrusionsprozesses zu reduzieren; Anpassung der Dicke der oberen Form, um die Druckentlastung für die Zuführbrücke zu optimieren; Erhöhung der Anzahl divergierender Löcher, um eine ausgeglichene Kraft auf den Matrizenkern zu erzielen; Anpassung des Brückenwinkels und der Matrizenhalsposition, um die Extrusionsgeschwindigkeit zu erhöhen; Verbesserung des Basisblockierungsdesigns, um die Qualität der dekorativen Oberfläche zu verbessern; Optimierung des Designs des Dichtungsstreifens und der Arbeitszone, um Einschnürungen und Risse zu reduzieren. Nach der praktischen Verifizierung hat dieses Schema den Formtest einmal bestanden und eine stabile Produktion erreicht, wodurch viele vorherige Probleme effektiv gelöst wurden.

04 Zusammenfassung der Designstrategien für poröse Düsen bei der „Niedrigtemperatur-Hochgeschwindigkeits“-Extrusion
Durch eine eingehende Analyse der oben genannten vier Entwurfsfälle können die folgenden Schlussfolgerungen gezogen werden:

1. Die Anordnung divergierender Löcher und die Durchflussregelung sind entscheidend für die Konstruktion poröser Matrizen. Eine sinnvolle Lochanordnung und Durchflussregelung gewährleisten einen gleichmäßigen und stabilen Aluminiumfluss durch die Form und verbessern so die Produktqualität und Produktionseffizienz.
2. Die Festigkeit und Stabilität der Form bilden die Grundlage für eine Produktion bei niedrigen Temperaturen und hoher Geschwindigkeit. Bei der Konstruktion müssen die Spannung und Verformung der Form umfassend berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Form während des Extrusionsprozesses stabil bleibt.
3. Details entscheiden über Erfolg oder Misserfolg. Bei der Formenkonstruktion kann jedes Detail einen erheblichen Einfluss auf die Produktqualität und die Produktionskosten haben. Daher sollten Konstrukteure jedes Detail der Form genau überwachen und das Konstruktionsschema kontinuierlich optimieren.

05 Fazit
Dieser Artikel analysiert eingehend verschiedene Fälle des porösen Matrizendesigns für Aluminiumprofile und fasst Strategien und Methoden zur Optimierung des Designs zusammen. Die Praxis hat gezeigt, dass durch verbesserte Konstruktionsschemata, die Verbesserung der Formfestigkeit und -stabilität sowie die Beachtung von Details die Produktionseffizienz und die Qualifikationsrate poröser Matrizen deutlich verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden können.