Forschung zum Design von Aluminium-Extrusionsdüsen für Profile von Fahrzeugen mit neuer Antriebsart

Forschungshintergrund und -zweck

Aluminiumprofile für Fahrzeuge mit neuer Energie:Mit der Entwicklung einer kohlenstoffarmen Wirtschaft haben Aluminiumprofile für Fahrzeuge mit neuer Energie (NEVs) eine breite Verbreitung gefunden, einhergehend mit zunehmend komplexeren Strukturen, die höhere Anforderungen an die Formkonstruktion stellen.

Analyse der wichtigsten Designpunkte:In diesem Dokument werden die kritischen Aspekte der Konstruktion von Aluminium-Extrusionswerkzeugen für NEV-Profile erläutert, indem Extrusionsprozesse und Werkzeugkonstruktionselemente analysiert werden.

Strukturelle Eigenschaften von Aluminiumprofilen

Dünnwandige Bodenprofile:Da die dünnste Wandstärke weniger als 2,0 mm beträgt und üblicherweise die Aluminiumlegierung 6063 verwendet wird, treten bei diesen Profilen Probleme hinsichtlich der Ebenheit und der Wandstärkenkonsistenz auf.

Balkenrahmenprofile:Charakteristisch für die Form sind mehrere Hohlräume und sich kreuzende Innenrippen, die oft aus der Aluminiumlegierung 6005 oder 6061 bestehen. Das Design der Form muss die strukturelle Festigkeit verbessern.

Profile der Verstärkungsträger:Bei Wandstärken von 3,0 bis 18,0 mm und der Verwendung der Aluminiumlegierung 6082 neigen diese Profile während der Produktion zu Abweichungen in der Rechtwinkligkeit und Ebenheit.

Verbundprofile:Durch die Kombination dickwandiger Vollprofile mit dünnwandigen Hohlprofilen kommt es bei diesen Profilen zu einem ungleichmäßigen Metallfluss, was zu Verformungen und Problemen mit der Oberflächenqualität führt.

Großwandige Hohlprofile:Die Schweißqualität der Extrusionsnähte hat erhebliche Auswirkungen auf die Leistung der Legierung und erfordert optimierte Nahtpositionen bei der Matrizenkonstruktion.

Extrusionsverfahren und Matrizendesignelemente 

Extrusionsverhältnis und Druck:Das Extrusionsverhältnis (λ) beeinflusst den Extrusionsdruck (P), wobei eine Erhöhung von λ zu einem entsprechenden Anstieg von P führt. Durch die Kontrolle des Extrusionskoeffizienten wird die Produktionsstabilität gewährleistet.

Teilungsverhältnis und Matrizendesign:Das Teilungsverhältnis (K) bestimmt die Schwierigkeit der anfänglichen Metallverformung. Durch die entsprechende Dimensionierung der Öffnungsflächen der Teilungslöcher wird der Extrusionsdruck reduziert.

Matrizenstärke und Trennbrücken:Bei der Auslegung der Trennbrücken müssen die Verformungsgrenzen der Kernstifte, der ungehinderte Aluminiumfluss und die Beständigkeit gegen Extrusionsdruck berücksichtigt werden.

Spezifische Punkte beim Matrizendesign

Anordnung der Trennlöcher:Ordnen Sie die Teilungslochbereiche basierend auf dem Extrusionskoeffizienten und dem Abstand vom Mittelpunkt des Extrusionszylinders zu und optimieren Sie so die Positionen der Schweißlinien.

Profilhohlraumdesign:Reduzieren Sie die Hinterlochverbindungen, um den Metallausfluss zu beschleunigen, indem Sie die massiven Abschnitte der Hohlprofile von der Matrizenmitte weg positionieren.

Überprüfung der Matrizenfestigkeit:Bestimmen Sie die Matrizendicke und die Abmessungen der Trennbrücke durch Biegespannungs- und Scherspannungsprüfungen, um die Matrizenfestigkeit sicherzustellen.

Profillochgröße:Berücksichtigen Sie asymmetrische Toleranzen, passen Sie skalierte Profillochgrößen an und wenden Sie eine Vorverformungskompensation an.

Lagerlängenausführung:Bestimmen Sie die Lagerlänge anhand der Profillochpositionen und Wanddickenunterschiede und verwenden Sie zweistufige Schweißkammern zur Steuerung der Metallflussraten.

Fazit und Ausblick

Herausforderungen beim Matrizendesign:Die Komplexität der Aluminiumprofile für NEVs stellt eine Herausforderung für die Matrizenkonstruktion dar und erfordert rationale Konstruktionen, um den Extrusionsdruck zu reduzieren und die Produktionseffizienz zu steigern.

Zukünftige Richtungen:Um die Kosten zu senken und die Produktionseffizienz zu verbessern, muss die Matrizenkonstruktion ausgefeilter werden. Dabei müssen hochwertige Materialien und optimierte Wärmebehandlungsverfahren in Verbindung mit erstklassigen Legierungsmaterialien und rationellen Produktionsprozessen zum Einsatz kommen.

Dünnwandige Bodenprofile:Aufgrund ihrer ultradünnen Bauweise (

Mehrfachhohlraum-Trägerrahmenprofile:Diese Profile zeichnen sich durch zahlreiche kleine Hohlräume im Inneren und erhebliche Wandstärkenunterschiede (2,0 bis 15,0 mm) aus und beeinträchtigen die Festigkeit der Matrize. Gängige Legierungen sind 6005 und 6061.

Profile der Verstärkungsträger:Diese Profile sind groß und weisen zahlreiche Hohlräume im Inneren sowie deutliche Unterschiede in der Wandstärke (3,0 bis 18,0 mm) auf. Sie erfordern Hochleistungslegierungen, typischerweise 6082. Die Kontrolle der Rechtwinkligkeit und Ebenheit ist eine Herausforderung.

Dickwandige Voll- und dünnwandige Hohlkammer-Verbundprofile:Diese Profile weisen extreme Unterschiede in der Wandstärke auf und leiden während der Extrusion unter einem ungleichmäßigen Metallfluss, was sich auf die Oberflächenqualität auswirkt.

Großwandige Hohlprofile:Die Qualität der Schweißnähte beeinflusst die Leistung der Legierung erheblich. Die Formkonstruktion muss die Schweißstellen optimieren.

3.4 Extrusionsverfahren und Formgestaltungselemente

Extrusionsverhältnis (λ) und Extrusionsdruck (P):Sie stehen in positiver Korrelation und beeinflussen die Schwierigkeit der Metallverformung. Optimieren Sie den Extrusionsdruck durch Anpassung des Teilungsverhältnisses (K) und der Matrizenstruktur.

Anordnung der Trennlöcher:Ordnen Sie die Bereiche der Trennlöcher auf der Grundlage der Extrusionskoeffizienten zu, um einen ausgeglichenen Metallfluss sicherzustellen und die Formqualität zu verbessern.

Position der Schweißnaht:Optimieren Sie die Schweißpositionen für „strukturelle“ Profile, um die Schweißqualität zu verbessern.

Matrizenstärke:Überprüfen Sie die Biege- und Scherfestigkeit und ordnen Sie Trennbrücken sinnvoll an, um die Druckfestigkeit der Form sicherzustellen.

3.5 Wichtige Punkte der Matrizenkonstruktion

Trennbohrungen und Schweißkammern:Ordnen Sie die Bereiche der Trennlöcher entsprechend zu und optimieren Sie die Schweißkammerstrukturen, um die Metallflussraten zu steuern und die Produktpräzision zu verbessern.

Matrizenprofillöcher und Arbeitsbereiche:Bestimmen Sie die Profillochgrößen präzise und passen Sie die Arbeitsbereichslängen an Wandstärkenunterschiede an. Nutzen Sie bei Bedarf sekundäre Schweißkammern für zusätzliche Kontrolle.

Matrizenmaterialien und Wärmebehandlung:Wählen Sie hochwertigen Matrizenstahl und optimieren Sie die Wärmebehandlungsprozesse, um die Haltbarkeit der Matrizen und die Produktionseffizienz zu verbessern.

3.6 Fazit

Bei der Konstruktion von Aluminium-Strangpresswerkzeugen für Fahrzeuge mit alternativem Antrieb müssen die strukturellen Produkteigenschaften, die Anforderungen des Strangpressprozesses und die Werkzeugfestigkeit umfassend berücksichtigt werden. Durch präzises Design, hochwertige Materialien und eine sinnvolle Prozessintegration können die Produktionskosten gesenkt und die Produktionseffizienz verbessert werden.