Grunnen til at aluminiumslegeringsprofiler er mye brukt i livet og produksjonen er at alle fullt ut anerkjenner fordelene som lav tetthet, korrosjonsbestandighet, utmerket elektrisk ledningsevne, ikke-ferromagnetiske egenskaper, formbarhet og resirkulerbarhet.
Kinas aluminiumsprofilindustri har vokst fra bunnen av, fra liten til stor, helt til den har utviklet seg til et stort aluminiumsprofilproduksjonsland, med en produksjon som er rangert først i verden. Men etter hvert som markedets behov for aluminiumsprofilprodukter fortsetter å øke, har produksjonen av aluminiumsprofiler utviklet seg i retning av kompleksitet, høy presisjon og storskala produksjon, noe som har ført til en rekke produksjonsproblemer.
Aluminiumsprofiler produseres hovedsakelig ved ekstrudering. Under produksjonen må man i tillegg til å vurdere ekstruderens ytelse, formens design, aluminiumsstangens sammensetning, varmebehandling og andre prosessfaktorer, også vurdere profilens tverrsnittsdesign. Den beste profiltverrsnittsdesignen kan ikke bare redusere prosessvanskeligheten fra kilden, men også forbedre produktets kvalitet og brukseffekt, redusere kostnader og forkorte leveringstiden.
Denne artikkelen oppsummerer flere vanlige teknikker i tverrsnittsdesign av aluminiumsprofiler gjennom faktiske tilfeller i produksjon.
1. Prinsipper for design av aluminiumsprofilseksjon
Ekstrudering av aluminiumsprofiler er en prosesseringsmetode der en oppvarmet aluminiumsstang lastes inn i en ekstruderingsfat, og trykk påføres gjennom en ekstruder for å ekstrudere den fra et dysehull med en gitt form og størrelse, noe som forårsaker plastisk deformasjon for å oppnå det nødvendige produktet. Siden aluminiumsstangen påvirkes av ulike faktorer som temperatur, ekstruderingshastighet, deformasjonsmengde og form under deformasjonsprosessen, er ensartetheten av metallstrømmen vanskelig å kontrollere, noe som medfører visse vanskeligheter for formdesign. For å sikre formens styrke og unngå sprekker, kollaps, avskalling osv., bør følgende unngås i profilseksjonsdesignet: store utkragninger, små åpninger, små hull, porøs, asymmetrisk, tynnvegget, ujevn veggtykkelse osv. Ved design må vi først tilfredsstille dens ytelse når det gjelder bruk, dekorasjon osv. Den resulterende seksjonen er brukbar, men ikke den beste løsningen. Fordi når designere mangler kunnskap om ekstruderingsprosessen og ikke forstår det relevante prosessutstyret, og produksjonsprosesskravene er for høye og strenge, vil kvalifiseringsraten reduseres, kostnadene vil øke, og den ideelle profilen vil ikke bli produsert. Derfor er prinsippet for design av aluminiumsprofilseksjoner å bruke den enkleste prosessen som mulig, samtidig som den funksjonelle designen tilfredsstiller.
2. Noen tips om grensesnittdesign for aluminiumsprofiler
2.1 Feilkompensasjon
Lukking er en av de vanligste feilene i profilproduksjon. Hovedårsakene er som følger:
(1) Profiler med dype tverrsnittsåpninger vil ofte lukke seg når de ekstruderes.
(2) Strekking og retting av profiler vil intensivere lukkingen.
(3) Liminjiserte profiler med visse strukturer vil også lukke på grunn av krymping av kolloiden etter at limet er injisert.
Hvis den ovennevnte lukkingen ikke er alvorlig, kan den unngås ved å kontrollere strømningshastigheten gjennom formdesignet; men hvis flere faktorer legges over hverandre og formdesignet og relaterte prosesser ikke kan løse lukkingen, kan det gis forhåndskompensasjon i tverrsnittsdesignet, det vil si forhåndsåpning.
Mengden av kompensasjon før åpning bør velges basert på den spesifikke strukturen og tidligere lukkingserfaring. På dette tidspunktet er utformingen av formåpningstegningen (før åpning) og den ferdige tegningen forskjellig (figur 1).
2.2 Del store seksjoner inn i flere mindre seksjoner
Med utviklingen av storskala aluminiumsprofiler blir tverrsnittsdesignene til mange profiler stadig større. Dette betyr at det kreves en rekke utstyr som store ekstrudere, store former, store aluminiumstenger osv. for å støtte dem, og produksjonskostnadene øker kraftig. For noen store seksjoner som kan oppnås ved skjøting, bør de deles inn i flere mindre seksjoner under design. Dette kan ikke bare redusere kostnadene, men også gjøre det lettere å sikre flathet, krumning og nøyaktighet (figur 2).
2.3 Sett opp forsterkningsribber for å forbedre flatheten
Krav til flathet oppstår ofte ved utforming av profilseksjoner. Profiler med lite spenn er enkle å sikre flathet på grunn av deres høye strukturelle styrke. Profiler med langt spenn vil sige på grunn av sin egen tyngdekraft rett etter ekstrudering, og delen med størst bøyespenning i midten vil være den mest konkave. Fordi veggpanelet er langt, er det også lett å generere bølger, noe som vil forverre planets intermittensitet. Derfor bør store, flate platekonstruksjoner unngås i tverrsnittsdesign. Om nødvendig kan forsterkningsribber installeres i midten for å forbedre flatheten. (Figur 3)
2.4 Sekundær prosessering
I profilproduksjonsprosessen er noen seksjoner vanskelige å fullføre med ekstrudering. Selv om det er mulig, vil prosesserings- og produksjonskostnadene være for høye. På dette tidspunktet kan andre prosesseringsmetoder vurderes.
Tilfelle 1: Hull med en diameter på mindre enn 4 mm på profilseksjonen vil gjøre formen utilstrekkelig i styrke, lett skadet og vanskelig å bearbeide. Det anbefales å fjerne de små hullene og bruke boring i stedet.
Tilfelle 2: Produksjon av vanlige U-formede spor er ikke vanskelig, men hvis spordybden og sporbredden overstiger 100 mm, eller forholdet mellom sporbredde og spordybde er urimelig, vil det også oppstå problemer som utilstrekkelig formstyrke og vanskeligheter med å sikre åpningen under produksjonen. Ved utforming av profilseksjonen kan åpningen betraktes som lukket, slik at den opprinnelige solide formen med utilstrekkelig styrke kan omdannes til en stabil delt form, og det vil ikke være noe problem med åpningsdeformasjon under ekstrudering, noe som gjør formen lettere å opprettholde. I tillegg kan noen detaljer gjøres ved forbindelsen mellom de to endene av åpningen under design. For eksempel: sett V-formede merker, små spor osv., slik at de enkelt kan fjernes under endelig maskinering (figur 4).
2,5 Kompleks på utsiden, men enkel på innsiden
Ekstruderingsformer av aluminiumsprofiler kan deles inn i solide former og shuntformer, avhengig av om tverrsnittet har et hulrom. Bearbeidingen av solide former er relativt enkel, mens bearbeidingen av shuntformer involverer relativt komplekse prosesser som hulrom og kjernehoder. Derfor må det tas full hensyn til utformingen av profilseksjonen, det vil si at den ytre konturen av seksjonen kan utformes for å være mer kompleks, og spor, skruehull osv. bør plasseres i periferien så mye som mulig, mens innsiden bør være så enkel som mulig, og nøyaktighetskravene kan ikke være for høye. På denne måten vil både formbehandling og vedlikehold bli mye enklere, og utbyttet vil også forbedres.
2.6 Reservert margin
Etter ekstrudering har aluminiumsprofiler forskjellige overflatebehandlingsmetoder i henhold til kundens behov. Blant disse har anodisering og elektroforese liten innvirkning på størrelsen på grunn av det tynne filmlaget. Hvis overflatebehandlingsmetoden pulverlakkering brukes, vil pulver lett samle seg i hjørner og spor, og tykkelsen på et enkelt lag kan nå 100 μm. Hvis dette er en monteringsposisjon, for eksempel en glider, vil det bety at det er 4 lag med sprøytebelegg. Tykkelse opptil 400 μm vil gjøre montering umulig og påvirke bruken.
I tillegg, etter hvert som antallet ekstruderinger øker og formen slites, vil størrelsen på profilsporene bli mindre og mindre, mens størrelsen på glideren vil bli større og større, noe som gjør montering vanskeligere. Basert på de ovennevnte årsakene må det reserveres passende marginer i henhold til spesifikke forhold under design for å sikre montering.
2.7 Toleransemerking
For tverrsnittsdesign produseres først monteringstegningen, og deretter produseres profilprodukttegningen. Riktig monteringstegning betyr ikke at profilprodukttegningen er perfekt. Noen designere ignorerer viktigheten av dimensjons- og toleransemerking. De merkede posisjonene er generelt dimensjonene som må garanteres, for eksempel: monteringsposisjon, åpning, spordybde, sporbredde osv., og er enkle å måle og inspisere. For generelle dimensjonstoleranser kan det tilsvarende nøyaktighetsnivået velges i henhold til nasjonal standard. Noen viktige monteringsdimensjoner må merkes med spesifikke toleranseverdier i tegningen. Hvis toleransen er for stor, vil monteringen være vanskeligere, og hvis toleransen er for liten, vil produksjonskostnadene øke. Et rimelig toleranseområde krever designerens daglige erfaringsakkumulering.
2.8 Detaljjusteringer
Detaljer avgjør suksess eller fiasko, og det samme gjelder for design av profiltverrsnitt. Små endringer kan ikke bare beskytte formen og kontrollere strømningshastigheten, men også forbedre overflatekvaliteten og øke utbyttet. En av de vanligste teknikkene er avrunding av hjørner. Ekstruderte profiler kan ikke ha absolutt skarpe hjørner fordi de tynne kobbertrådene som brukes i trådkutting også har diametre. Strømningshastigheten i hjørnene er imidlertid lav, friksjonen er stor og spenningen er konsentrert, det er ofte situasjoner der ekstruderingsmerkene er tydelige, størrelsen er vanskelig å kontrollere, og formene er utsatt for avskalling. Derfor bør avrundingsradiusen økes så mye som mulig uten å påvirke bruken.
Selv om den produseres av en liten ekstruderingsmaskin, bør profilens veggtykkelse ikke være mindre enn 0,8 mm, og veggtykkelsen på hver del av seksjonen bør ikke avvike mer enn 4 ganger. Under design kan diagonale linjer eller bueoverganger brukes ved plutselige endringer i veggtykkelse for å sikre regelmessig utløpsform og enkel formreparasjon. I tillegg har tynnveggede profiler bedre elastisitet, og veggtykkelsen på noen kiler, lekter osv. kan være omtrent 1 mm. Det finnes mange bruksområder for å justere detaljer i design, for eksempel justering av vinkler, endring av retninger, forkorting av utkragninger, økning av mellomrom, forbedring av symmetri, justering av toleranser osv. Kort sagt krever profiltverrsnittsdesign kontinuerlig justering og innovasjon, og tar fullt hensyn til forholdet mellom formdesign, produksjon og produksjonsprosesser.
3. Konklusjon
Som designer må man, for å oppnå best mulig økonomisk fordel av profilproduksjon, vurdere alle faktorer i hele produktets livssyklus under designprosessen, inkludert brukerbehov, design, produksjon, kvalitet, kostnader osv., og strebe etter å oppnå suksess med produktutviklingen fra første stund. Dette krever daglig sporing av produktproduksjonen og innsamling og akkumulering av førstehåndsinformasjon for å forutsi designresultatene og korrigere dem på forhånd.
Publisert: 10. september 2024
