PL219498B1 - Sposób kształtowania półswobodnego radiatora - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania półswobodnego radiatora, zwłaszcza metodą kucia na gorąco w trójsuwakowej prasie kuźniczej.

Istnieje wiele znanych i stosowanych metod wytwarzania radiatorów między innymi przez wyciskanie, wytłaczanie, prasowanie, odlewanie, spajanie, składanie lub obróbkę skrawaniem.

Do kształtowania plastycznego radiatorów wykorzystuje się wytłaczanie oraz wyciskanie przedstawione w literaturze specjalistycznej przez S. Lee „How to select a heat sink” Electronics Cooling, nr 1, 1995 r. Radiatory wytłaczane otrzymywane są poprzez tłoczenie w pasku głęboko tłocznej blachy. Technologią wyciskania kształtuje się plastycznie profile na radiatory. Radiator otrzymuje się przez pocięcie wyciskanego profilu na dany wymiar, a następnie wykonuje się w nim otwory gładkie lub gwintowane do przyłączenia elementów elektroniki.

Do wytwarzania radiatorów stosuje się również prasowanie opisane przez E. Raj „Jednofazowe systemy chłodzenia cieczowego do zastosowań w elektronice”. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, nr 75, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2012 r. Radiatory wykonywane są z ponacinanej i odpowiednio ukształtowanej blaszki.

Ukształtowane radiatory w postaci wyprasek wykorzystywane są na elementy małej mocy.

Inną metodę wytwarzania radiatorów opisano w patencie amerykańskim nr 006564458B1, która bazuje na technikach spajania. Podany w patencie sposób polega na łączeniu poprzez lutowanie w niskiej temperaturze części radiatora, to jest żeber do podstawy o przekroju prostokątnym. Technologia ta charakteryzuje się niskimi kosztami wytwarzania oraz zapobiega termicznemu odkształceniu żebra poprzez realizację lutowania w niskiej temperaturze.

Przy wytwarzaniu radiatorów stosowana jest technologia spajania oraz metoda obróbki skrawaniem, które opisano w pracy M. Kowalik, T. Trzepieciński „Badanie wpływu parametrów zaprasowania na jakość połączenia aluminiowej płyty radiatora z żebrami”, Rudy Metale nr 6, Wydawnictwo SIGMA-NOT, Warszawa 2010 r. Sposób spajania radiatorów polega na połączeniu żeber z płytą metodą klejenia termoprzewodzącym środkiem na bazie proszków srebra. Do łączenia żeber do podstawy stosowane są kleje bazujące na żywicach epoksydowych. Obróbka skrawaniem radiatorów polega na nadaniu powierzchniom żądanego kształtu, wymiarów oraz jakości powierzchni poprzez usuwanie materiału z wsadu w postaci prostopadłościanu przy użyciu narzędzi skrawających. Jest to przede wszystkim frezowanie kanałów pomiędzy żebrami.

Do sposobów wytwarzania radiatorów należy również składanie. Tego typu rozwiązania wykonywane są z płyt, w których frezowane są kanały do osadzenia żeber w postaci blaszek. Przykładowy sposób montażu tego typu systemów chłodzenia przedstawiono w patencie amerykańskim nr 20120227952 A1.

Znany jest również sposób wytwarzania radiatorów polegający na metodzie odlewania przedstawiony w opracowaniu T. Fuxiang, W. Mingrong „Design of die casting die for radiator component”, Journal of Special Casting & Nonferrous Alloys , Chiny 2004 r. Odlana konstrukcja radiatora o gęstym upakowaniu żeber o kształcie szpilkowym umożliwia uzyskanie bardzo dobrych parametrów termicznych przy chłodzeniu uderzeniowym.

Istotą sposobu kształtowania półswobodnego radiatora, zwłaszcza metodą kucia na gorąco w trójsuwakowej prasie kuźniczej jest to, że półfabrykat w kształcie płyty nagrzewa się w piecu do temperatury kucia na gorąco, następnie nagrzany półfabrykat umieszcza się na matrycy dolnej pomiędzy narzędziem bocznym stałym i narzędziem bocznym przesuwnym, po czym wprawia się narzędzie boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością w kierunku narzędzia bocznego stałego i spęcza się odcinek półfabrykatu oraz kształtuje się pierwsze żebro w przestrzeni ograniczonej czołowymi powierzchniami narzędzia bocznego stałego oraz narzędzia bocznego przesuwnego, następnie zmienia się ruch narzędzia bocznego przesuwnego na przeciwny i wycofuje się z ukształtowanego półfabrykatu z jednym żebrem, po czym powtórnie dogrzewa się półfabrykat w piecu i umieszcza się półfabrykat w przestrzeni roboczej oraz wstawia się bloczek uzupełniający pomiędzy ukształtowanym półfabrykatem i narzędziem bocznym przesuwnym, następnie przy bocznej ścianie ukształtowanego żebra wstawia się przekładkę, po czym przemieszcza się narzędzie górne przesuwne ruchem postępowym ze stałą prędkością w kierunku matrycy dolnej i dociska się przekładkę do półfabrykatu, następnie wprawia się narzędzie boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością w kierunku narzędzia bocznego stałego i spęcza się kolejny odcinek półfabrykatu oraz kształtuje się drugie żebro w przestrzeni ograniczonej powierzchnią bocznej ścianki przekładki oraz powierzchnią czołową narzędzia bocznego przesuwnego, następnie zmienia się ruch narzędzia bocznego przesuwnego

PL 219 498 B1 i narzędzia górnego przesuwnego na przeciwny i wycofuje się z ukształtowanego półfabrykatu z dwoma żebrami, po czym ponownie dogrzewa się półfabrykat wraz z przekładką w piecu i umieszcza się półfabrykat w przestrzeni roboczej, następnie wstawia się dwa bloczki uzupełniające pomiędzy ukształtowanym półfabrykatem i narzędziem bocznym przesuwnym, następnie przy bocznej ścianie ukształtowanego drugiego żebra wstawia się drugą przekładkę, po czym przemieszcza się narzędzie górne przesuwne ruchem postępowym ze stałą prędkością w kierunku matrycy dolnej i dociska się przekładki do półfabrykatu, następnie wprawia się narzędzie boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością w kierunku narzędzia bocznego stałego i spęcza się kolejny odcinek półfabrykatu oraz kształtuje się trzecie żebro w przestrzeni ograniczonej powierzchnią bocznej ścianki przekładki oraz powierzchnią czołową narzędzia bocznego przesuwnego, przy czym kolejne żebra radiatora kształtuje się poprzez wykonywanie czynności jak przy kształtowaniu trzeciego żebra. Przy bocznych ścianach ukształtowanych żeber umieszcza się przekładki.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na plastyczne kształtowanie na gorąco radiatorów o dobrych własnościach mechanicznych i użytkowych wynikających z korzystniejszej struktury w stosunku do uzyskiwanych w procesach: obróbki skrawaniem, spajania, składania oraz odlewania. Wynalazek umożliwia znaczne oszczędności materiałowe w stosunku do radiatorów uzyskiwanych metodą obróbki skrawaniem. Zaletą wynalazku jest niski koszt wykonania prostych narzędzi kształtujących. Kolejnym korzystnym skutkiem wynalazku jest uniwersalność metody kształtowania, która może być stosowana do wytwarzania radiatorów z różnych materiałów wykorzystywanych w przeróbce plastycznej. Sposób kształtowania plastycznego półswobodnego radiatorów metodą kucia pozwala uzyskać wyroby z żebrami o zarysie półokrągłym.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój izometryczny narzędzi oraz półfabrykatu w początkowym etapie procesu kształtowania pierwszego żebra, fig. 1a - widok izometryczny użytego półfabrykatu, fig. 2 - przekrój izometryczny narzędzi i ukształtowanego półfabrykatu z jednym żebrem po pierwszej operacji, fig. 2a - widok izometryczny ukształtowanego półfabrykatu z jednym żebrem, fig. 3 - przekrój izometryczny początkowego etapu kucia półfabrykatu z dwoma żebrami, fig. 4 - przekrój izometryczny końcowego etapu kucia półfabrykatu z dwoma żebrami, fig. 4a - widok izometryczny ukształtowanego półfabrykatu z dwoma żebrami, fig. 5 - przekrój izometryczny początkowego etapu kucia półfabrykatu z trzema żebrami, fig. 6 - przekrój izometryczny końcowego etapu kucia radiatora, fig. 6a - widok izometryczny ukształtowanego radiatora.

Sposób kształtowania półswobodnego radiatora, zwłaszcza metodą kucia na gorąco w trójsuwakowej prasie kuźniczej w przykładzie wykonania dla stopu aluminium polega na tym, że półfabrykat 1 w kształcie płyty nagrzewa się w piecu do temperatury kucia na gorąco wynoszącej dla stopu aluminium PA11 480°C. Następnie nagrzany półfabrykat 1 umieszcza się na matrycy 2 dolnej pomiędzy narzędziem 3 bocznym stałym i narzędziem 4 bocznym przesuwnym. Po czym wprawia się narzędzie 4 boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością V1, która wynosi 6 mm/s w kierunku narzędzia 3 bocznego stałego i spęcza się odcinek półfabrykatu 1 oraz kształtuje się pierwsze żebro w przestrzeni ograniczonej czołowymi powierzchniami narzędzia 3 bocznego stałego oraz narzędzia 4 bocznego przesuwnego. Następnie zmienia się ruch narzędzia 4 bocznego przesuwnego na przeciwny i wycofuje się z ukształtowanego półfabrykatu 5 z jednym żebrem. Po czym powtórnie dogrzewa się półfabrykat 5 w piecu i umieszcza się półfabrykat 5 w przestrzeni roboczej oraz wstawia się bloczek 6a uzupełniający pomiędzy ukształtowanym półfabrykatem 5 i narzędziem 4 bocznym przesuwnym. Następnie przy bocznej ścianie ukształtowanego żebra wstawia się przekładkę 7. Po czym przemieszcza się narzędzie 8 górne przesuwne ruchem postępowym ze stałą prędkością V2, która wynosi 6 mm/s w kierunku matrycy 2 dolnej i dociska się przekładkę 7 do półfabrykatu 5. Następnie wprawia się narzędzie 4 boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością V1, która wynosi 6 mm/s w kierunku narzędzia 3 bocznego stałego i spęcza się kolejny odcinek półfabrykatu 5 oraz kształtuje się drugie żebro w przestrzeni ograniczonej powierzchnią bocznej ścianki przekładki 7 oraz powierzchnią czołową narzędzia 4 bocznego przesuwnego. Następnie zmienia się ruch narzędzia 4 bocznego przesuwnego i narzędzia 8 górnego przesuwnego na przeciwny i wycofuje się z ukształtowanego półfabrykatu 9 z dwoma żebrami. Po czym ponownie dogrzewa się półfabrykat 9 wraz z przekładką 7 w piecu i umieszcza się półfabrykat 9 w przestrzeni roboczej. Następnie wstawia się dwa bloczki 6a i 6b uzupełniające pomiędzy ukształtowanym półfabrykatem 9 i narzędziem 4 bocznym przesuwnym. Następnie przy bocznej ścianie ukształtowanego drugiego żebra wstawia się drugą przekładkę 10a. Po czym przemieszcza się narzędzie 8 górne przesuwne ruchem postępowym ze

PL 219 498 B1 stałą prędkością V2, która wynosi 6 mm/s w kierunku matrycy 2 dolnej i dociska się przekładki 7 i 10a do półfabrykatu. Następnie wprawia się narzędzie 4 boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością V1, która wynosi 6 mm/s w kierunku narzędzia 3 bocznego stałego i spęcza się kolejny odcinek półfabrykatu 9 oraz kształtuje się trzecie żebro w przestrzeni ograniczonej powierzchnią bocznej ścianki przekładki 10a oraz powierzchnią czołową narzędzia 4 bocznego przesuwnego. Przy czym kolejne żebra radiatora 11 kształtuje się poprzez wykonywanie czynności jak przy kształtowaniu trzeciego żebra. Przy bocznych ścianach ukształtowanych żeber umieszcza się przekładki 10b, 10c, 10d, 10e.

Claims (2)

1. Sposób kształtowania półswobodnego radiatora, zwłaszcza metodą kucia na gorąco w trójsuwakowej prasie kuźniczej, znamienny tym, że półfabrykat (1) w kształcie płyty nagrzewa się w piecu do temperatury kucia na gorąco, następnie nagrzany półfabrykat (1) umieszcza się na matrycy (2) dolnej pomiędzy narzędziem (3) bocznym stałym i narzędziem (4) bocznym przesuwnym, po czym wprawia się narzędzie (4) boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością (V1) w kierunku narzędzia (3) bocznego stałego i spęcza się odcinek półfabrykatu (1) oraz kształtuje się pierwsze żebro w przestrzeni ograniczonej czołowymi powierzchniami narzędzia (3) bocznego stałego oraz narzędzia (4) bocznego przesuwnego, następnie zmienia się ruch narzędzia (4) bocznego przesuwnego na przeciwny i wycofuje się z ukształtowanego półfabrykatu (5) z jednym żebrem, po czym powtórnie dogrzewa się półfabrykat (5) w piecu i umieszcza się półfabrykat (5) w przestrzeni roboczej oraz wstawia się bloczek (6a) uzupełniający pomiędzy ukształtowanym półfabrykatem (5) i narzędziem (4) bocznym przesuwnym, następnie przy bocznej ścianie ukształtowanego żebra wstawia się przekładkę (7), po czym przemieszcza się narzędzie (8) górne przesuwne ruchem postępowym ze stałą prędkością (V2) w kierunku matrycy (2) dolnej i dociska się przekładkę (7) do półfabrykatu (5), następnie wprawia się narzędzie (4) boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością (V1) w kierunku narzędzia (3) bocznego stałego i spęcza się kolejny odcinek półfabrykatu (5) oraz kształtuje się drugie żebro w przestrzeni ograniczonej powierzchnią bocznej ścianki przekładki (7) oraz powierzchnią czołową narzędzia (4) bocznego przesuwnego, następnie zmienia się ruch narzędzia (4) bocznego przesuwnego i narzędzia (8) górnego przesuwnego na przeciwny i wycofuje się z ukształtowanego półfabrykatu (9) z dwoma żebrami, po czym ponownie dogrzewa się półfabrykat (9) wraz z przekładką (7) w piecu i umieszcza się półfabrykat (9) w przestrzeni roboczej, następnie wstawia się dwa bloczki (6a) i (6b) uzupełniające pomiędzy ukształtowanym półfabrykatem (9) i narzędziem (4) bocznym przesuwnym, następnie przy bocznej ścianie ukształtowanego drugiego żebra wstawia się drugą przekładkę (10a), po czym przemieszcza się narzędzie (8) górne przesuwne ruchem postępowym ze stałą prędkością (V2) w kierunku matrycy (2) dolnej i dociska się przekładki (7) i (10a) do półfabrykatu (9), następnie wprawia się narzędzie (4) boczne przesuwne w ruch postępowy ze stałą prędkością (V1) w kierunku narzędzia (3) bocznego stałego i spęcza się kolejny odcinek półfabrykatu (9) oraz kształtuje się trzecie żebro w przestrzeni ograniczonej powierzchnią bocznej ścianki przekładki (10a) oraz powierzchnią czołową narzędzia (4) bocznego przesuwnego, przy czym kolejne żebra radiatora (11) kształtuje się poprzez wykonywanie czynności jak przy kształtowaniu trzeciego żebra.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy bocznych ścianach ukształtowanych żeber umieszcza się przekładki (7), (10a), (10b), (10c), (10d), (10e).