Recherche sur la conception de matrices d'extrusion d'aluminium pour les profils de véhicules à énergie nouvelle
Contexte et objectif de la recherche
Profilés en aluminium pour véhicules à énergie nouvelle :Avec le développement d'une économie à faible émission de carbone, les profilés en aluminium pour les véhicules à énergie nouvelle (VEN) ont connu une adoption généralisée, accompagnée de structures de plus en plus complexes, posant des exigences plus élevées en matière de conception de matrices.
Analyse des points clés de conception :Cet article vise à élaborer les aspects critiques de la conception des matrices d'extrusion d'aluminium pour les profils NEV en analysant les processus d'extrusion et les éléments de conception des matrices.
Caractéristiques structurelles des profilés en aluminium
Profilés de sol à parois minces :Avec une épaisseur de paroi la plus fine inférieure à 2,0 mm, utilisant généralement un alliage d'aluminium 6063, ces profils sont confrontés à des problèmes liés à la planéité et à la cohérence de l'épaisseur de paroi.
Profils de cadre de poutre :Caractérisée par de multiples cavités et des nervures internes entrecroisées, souvent fabriquées en alliage d'aluminium 6005 ou 6061, la conception des matrices doit améliorer la résistance structurelle.
Profils de poutres de renforcement :Avec des épaisseurs de paroi allant de 3,0 à 18,0 mm, utilisant un alliage d'aluminium 6082, ces profils sont sujets à des écarts de perpendicularité et de planéité pendant la production.
Profils composites :Combinant des sections solides à parois épaisses avec des sections creuses à parois minces, ces profils subissent un écoulement de métal irrégulier, entraînant des problèmes de déformation et de qualité de surface.
Profilés creux à grandes parois :La qualité de soudage des cordons d'extrusion a un impact significatif sur les performances de l'alliage, ce qui nécessite des positions de cordon optimisées dans la conception de la matrice.
Procédés d'extrusion et éléments de conception de filières
Rapport d'extrusion et pression :Le rapport d'extrusion (λ) affecte la pression d'extrusion (P), une augmentation de λ entraînant une augmentation correspondante de P. Le contrôle du coefficient d'extrusion assure la stabilité de la production.
Rapport de division et conception de la matrice :Le rapport de division (K) détermine la difficulté de déformation initiale du métal. Un dimensionnement approprié des orifices de division réduit la pression d'extrusion.
Résistance des matrices et ponts diviseurs :La disposition des ponts de séparation doit tenir compte des limites de déformation des axes centraux, de l'écoulement sans entrave de l'aluminium et de la résistance à la pression d'extrusion.
Points spécifiques de conception de matrice
Disposition des trous de division :Attribuez les zones de trous de division en fonction du coefficient d'extrusion et de la distance par rapport au centre du cylindre d'extrusion, en optimisant les positions des lignes de soudure.
Conception de la cavité du profil :Réduisez les connexions du trou arrière pour accélérer l'écoulement du métal, en positionnant les sections solides des profils creux loin du centre de la matrice.
Vérification de la résistance de la matrice :Déterminez l'épaisseur de la matrice et les dimensions du pont de division grâce à des contrôles de contrainte de flexion et de contrainte de cisaillement pour garantir la résistance de la matrice.
Dimensionnement des trous de profil :Traitez les tolérances asymétriques, ajustez les tailles de trous de profil mis à l'échelle et appliquez une compensation de pré-déformation.
Conception de la longueur du roulement :Déterminez la longueur du roulement en fonction des positions des trous de profil et des différences d'épaisseur de paroi, en utilisant des chambres de soudage à deux étages pour contrôler les débits de métal.
Conclusion et perspectives
Défis de conception des matrices :La complexité des profilés en aluminium NEV pose des défis à la conception des matrices, nécessitant des conceptions rationnelles pour réduire la pression d'extrusion et améliorer l'efficacité de la production.
Orientations futures :La conception des matrices doit devenir plus sophistiquée, en utilisant des matériaux de haute qualité et des processus de traitement thermique optimisés, en conjonction avec des matériaux d'alliage de première qualité et des processus de production rationnels, pour réduire les coûts et améliorer l'efficacité de la production.
Profilés de sol à parois minces :Dotés d'une conception ultra-mince (
Profils de cadre de poutre multi-cavités :Caractérisés par de nombreuses petites cavités internes et d'importantes variations d'épaisseur de paroi (de 2,0 à 15,0 mm), ces profils affectent la résistance de la matrice. Les alliages les plus courants sont le 6005 et le 6061.
Profils de poutres de renforcement :De grande taille avec de multiples cavités internes et des variations d'épaisseur de paroi prononcées (3,0 à 18,0 mm), ces profils nécessitent des alliages hautes performances, généralement le 6082. Ils posent des défis dans le contrôle de la perpendicularité et de la planéité.
Profilés composites pleins à parois épaisses et creux à parois minces :Présentant des variations extrêmes d'épaisseur de paroi, ces profils souffrent d'un écoulement irrégulier du métal lors de l'extrusion, ce qui affecte la qualité de la surface.
Profilés creux à grandes parois :La qualité des soudures influence considérablement les performances de l'alliage. La conception de l'outillage doit optimiser les emplacements de soudure.
3.4 Procédés d'extrusion et éléments de conception des filières
Rapport d'extrusion (λ) et pression d'extrusion (P) :Positivement corrélés, ils influencent la difficulté de déformation du métal. Optimisez la pression d'extrusion en ajustant le rapport de division (K) et la structure de la filière.
Disposition des trous de division :Attribuez les zones de trous de division en fonction des coefficients d'extrusion pour garantir un flux de métal équilibré et améliorer la qualité de formage.
Position de la ligne de soudure :Optimisez les positions de soudure pour les profils « structurels » afin d'améliorer la qualité de la soudure.
Résistance de la matrice :Vérifiez les résistances à la flexion et au cisaillement et disposez les ponts de séparation de manière rationnelle pour garantir la résistance à la pression de la matrice.
3.5 Points clés de la conception des matrices
Trous de séparation et chambres de soudage :Répartissez les zones de trous de division de manière appropriée et optimisez les structures de la chambre de soudage pour contrôler les débits de métal et améliorer la précision du produit.
Trous de profil de matrice et zones de travail :Déterminez précisément les dimensions des trous de profil et ajustez la longueur des zones de travail en fonction des différences d'épaisseur de paroi. Utilisez des chambres de soudage secondaires si nécessaire pour un contrôle supplémentaire.
Matériaux de matrice et traitement thermique :Sélectionnez un acier de matrice de haute qualité et optimisez les processus de traitement thermique pour améliorer la durabilité de la matrice et l'efficacité de la production.
3.6 Conclusion
La conception des matrices d'extrusion d'aluminium pour les véhicules à énergies nouvelles doit prendre en compte les caractéristiques structurelles du produit, les exigences du procédé d'extrusion et la résistance de la matrice. Grâce à une conception précise, des matériaux de haute qualité et une intégration rationnelle des procédés, les coûts de production peuvent être réduits et l'efficacité améliorée.