Anledningen till att aluminiumlegeringsprofiler används i stor utsträckning i livet och produktionen är att alla fullt ut inser dess fördelar såsom låg densitet, korrosionsbeständighet, utmärkt elektrisk ledningsförmåga, icke-ferromagnetiska egenskaper, formbarhet och återvinningsbarhet.
Kinas aluminiumprofilindustri har vuxit från grunden, från liten till stor, tills den har utvecklats till ett stort produktionsland för aluminiumprofiler, med en produktion som rankas först i världen. Men i takt med att marknadens krav på aluminiumprofilprodukter fortsätter att öka har produktionen av aluminiumprofiler utvecklats i riktning mot komplexitet, hög precision och storskalig produktion, vilket har lett till en rad produktionsproblem.
Aluminiumprofiler tillverkas mestadels genom extrudering. Under produktionen måste man, förutom extruderns prestanda, formens design, aluminiumstångens sammansättning, värmebehandling och andra processfaktorer, även ta hänsyn till profilens tvärsnittsdesign. Den bästa profilens tvärsnittsdesign kan inte bara minska processvårigheter från källan, utan också förbättra produktens kvalitet och användningseffekt, minska kostnaderna och förkorta leveranstiden.
Den här artikeln sammanfattar flera vanligt förekommande tekniker inom tvärsnittsdesign av aluminiumprofiler genom faktiska fall i produktion.
1. Designprinciper för aluminiumprofilsektioner
Extrudering av aluminiumprofiler är en bearbetningsmetod där en uppvärmd aluminiumstång laddas i en extruderingscylinder, och tryck appliceras genom en extruder för att extrudera den från ett formhål med en given form och storlek, vilket orsakar plastisk deformation för att erhålla den önskade produkten. Eftersom aluminiumstången påverkas av olika faktorer som temperatur, extruderingshastighet, deformationsmängd och form under deformationsprocessen, är metallflödets enhetlighet svår att kontrollera, vilket medför vissa svårigheter vid formdesign. För att säkerställa formens styrka och undvika sprickor, kollaps, flisning etc. bör följande undvikas vid profilsektionens design: stora utskjutande delar, små öppningar, små hål, porösa, asymmetriska, tunnväggiga, ojämn väggtjocklek etc. Vid design måste vi först tillgodose dess prestanda vad gäller användning, dekoration etc. Den resulterande sektionen är användbar, men inte den bästa lösningen. För när konstruktörer saknar kunskap om extruderingsprocessen och inte förstår relevant processutrustning, och produktionsprocessens krav är för höga och strikta, kommer kvalificeringsgraden att minska, kostnaden kommer att öka och den ideala profilen kommer inte att produceras. Därför är principen för design av aluminiumprofilsektioner att använda den enklaste processen som möjligt samtidigt som dess funktionella design tillgodoses.
2. Några tips om gränssnittsdesign för aluminiumprofiler
2.1 Felkompensation
Stängning är ett av de vanligaste defekterna vid profilproduktion. De främsta orsakerna är följande:
(1) Profiler med djupa tvärsnittsöppningar kommer ofta att stängas vid extrudering.
(2) Sträckning och rätning av profiler kommer att intensifiera stängningen.
(3) Liminjicerade profiler med vissa strukturer kommer också att sluta på grund av kolloidens krympning efter att limmet injicerats.
Om ovannämnda stängning inte är allvarlig kan den undvikas genom att kontrollera flödeshastigheten genom formkonstruktionen; men om flera faktorer överlagras och formkonstruktionen och relaterade processer inte kan lösa stängningen kan förkompensering ges i tvärsnittskonstruktionen, det vill säga föröppning.
Mängden kompensation före öppning bör väljas baserat på dess specifika struktur och tidigare stängningserfarenhet. För närvarande är utformningen av formöppningsritningen (föröppning) och den färdiga ritningen olika (Figur 1).
2.2 Dela upp stora sektioner i flera mindre sektioner
Med utvecklingen av storskaliga aluminiumprofiler blir tvärsnittsdesignen för många profiler större och större, vilket innebär att en serie utrustning som stora extrudrar, stora formar, stora aluminiumstänger etc. behövs för att stödja dem, och produktionskostnaderna ökar kraftigt. För vissa stora sektioner som kan uppnås genom skarvning bör de delas upp i flera mindre sektioner under designen. Detta kan inte bara minska kostnaderna, utan också göra det lättare att säkerställa planhet, krökning och noggrannhet (Figur 2).
2.3 Montera förstärkningsribbor för att förbättra planheten
Krav på planhet uppstår ofta vid dimensionering av profilsektioner. Profiler med kort spännvidd är enkla att säkerställa planhet på grund av deras höga strukturella hållfasthet. Profiler med lång spännvidd kommer att böja sig på grund av sin egen tyngdkraft strax efter extrudering, och den del med störst böjspänning i mitten kommer att vara den mest konkava. Eftersom väggpanelen är lång är det också lätt att generera vågor, vilket försämrar planets intermittensitet. Därför bör stora plana plattstrukturer undvikas vid tvärsnittsdimensionering. Vid behov kan förstärkningsribbor installeras i mitten för att förbättra dess planhet. (Figur 3)
2.4 Sekundär bearbetning
I profilproduktionsprocessen är vissa sektioner svåra att färdigställa med extrudering. Även om det är möjligt kommer bearbetnings- och produktionskostnaderna att bli för höga. Vid denna tidpunkt kan andra bearbetningsmetoder övervägas.
Fall 1: Hål med en diameter mindre än 4 mm på profilsektionen gör formen otillräcklig i styrka, lätt skadad och svår att bearbeta. Det rekommenderas att ta bort de små hålen och istället använda borrning.
Fall 2: Det är inte svårt att tillverka vanliga U-formade spår, men om spårdjupet och spårbredden överstiger 100 mm, eller om förhållandet mellan spårbredd och spårdjup är orimligt, kommer problem som otillräcklig formstyrka och svårigheter att säkerställa öppningen också att uppstå under produktionen. Vid konstruktionen av profilsektionen kan öppningen betraktas som stängd, så att den ursprungliga solida formen med otillräcklig styrka kan omvandlas till en stabil delad form, och det kommer inte att finnas några problem med öppningsdeformation under extrudering, vilket gör formen lättare att bibehålla. Dessutom kan vissa detaljer göras vid anslutningen mellan öppningens två ändar under konstruktionen. Till exempel: sätt V-formade markeringar, små spår etc. så att de lätt kan tas bort under den slutliga bearbetningen (Figur 4).
2,5 Komplex på utsidan men enkel på insidan
Aluminiumprofilformar kan delas in i solida formar och shuntformar beroende på om tvärsnittet har ett hålrum. Bearbetningen av solida formar är relativt enkel, medan bearbetningen av shuntformar involverar relativt komplexa processer som hålrum och kärnhuvuden. Därför måste full hänsyn tas till profilsektionens utformning, det vill säga att sektionens yttre kontur kan utformas för att vara mer komplex, och spår, skruvhål etc. bör placeras i periferin så mycket som möjligt, medan insidan bör vara så enkel som möjligt, och noggrannhetskraven får inte vara för höga. På så sätt blir både formbearbetning och underhåll mycket enklare, och utbytesgraden kommer också att förbättras.
2.6 Reserverad marginal
Efter extrudering har aluminiumprofiler olika ytbehandlingsmetoder beroende på kundens behov. Bland dessa har anodisering och elektroforesmetoder liten inverkan på storleken på grund av det tunna filmskiktet. Om ytbehandlingsmetoden pulverlackering används kommer pulver lätt att samlas i hörn och spår, och tjockleken på ett enda lager kan nå 100 μm. Om detta är en monteringsposition, såsom en slider, innebär det att det finns fyra lager sprutbeläggning. Tjocklek upp till 400 μm kommer att göra montering omöjlig och påverka användningen.
Dessutom, allt eftersom antalet extruderingar ökar och formen slits, kommer profilspåren att bli mindre och mindre, medan slidens storlek blir större och större, vilket gör monteringen svårare. Baserat på ovanstående skäl måste lämpliga marginaler reserveras enligt specifika förhållanden under konstruktionen för att säkerställa montering.
2.7 Toleransmärkning
För tvärsnittsdesign produceras först monteringsritningen och sedan profilproduktritningen. En korrekt monteringsritning betyder inte att profilproduktritningen är perfekt. Vissa konstruktörer ignorerar vikten av dimensions- och toleransmarkering. De markerade positionerna är i allmänhet de dimensioner som måste garanteras, såsom: monteringsposition, öppning, spårdjup, spårbredd etc., och är lätta att mäta och inspektera. För allmänna dimensionstoleranser kan motsvarande noggrannhetsnivå väljas enligt nationell standard. Vissa viktiga monteringsdimensioner måste markeras med specifika toleransvärden i ritningen. Om toleransen är för stor blir monteringen svårare, och om toleransen är för liten ökar produktionskostnaden. Ett rimligt toleransområde kräver konstruktörens dagliga erfarenhetsackumulering.
2.8 Detaljjusteringar
Detaljer avgör framgång eller misslyckande, och detsamma gäller för profilens tvärsnittsdesign. Små förändringar kan inte bara skydda formen och kontrollera flödeshastigheten, utan också förbättra ytkvaliteten och öka utbytet. En av de vanligaste teknikerna är att runda hörn. Extruderade profiler kan inte ha absolut skarpa hörn eftersom de tunna koppartrådarna som används vid trådskärning också har diametrar. Flödeshastigheten i hörnen är dock långsam, friktionen är stor och spänningen är koncentrerad, det finns ofta situationer där extruderingsmärken är uppenbara, storleken är svår att kontrollera och formar är benägna att flisas. Därför bör rundningsradien ökas så mycket som möjligt utan att påverka dess användning.
Även om den tillverkas av en liten extruderingsmaskin bör profilens väggtjocklek inte vara mindre än 0,8 mm, och väggtjockleken för varje del av sektionen bör inte skilja sig mer än 4 gånger. Under konstruktionen kan diagonala linjer eller bågövergångar användas vid plötsliga förändringar i väggtjocklek för att säkerställa regelbunden utloppsform och enkel formreparation. Dessutom har tunnväggiga profiler bättre elasticitet, och väggtjockleken på vissa vinkelstycken, läktar etc. kan vara cirka 1 mm. Det finns många tillämpningar för att justera detaljer i konstruktionen, såsom att justera vinklar, ändra riktningar, förkorta utskjutande delar, öka mellanrum, förbättra symmetrin, justera toleranser etc. Kort sagt kräver profilens tvärsnittsdesign kontinuerlig sammanfattning och innovation, och tar fullt hänsyn till förhållandet mellan formkonstruktion, tillverkning och produktionsprocesser.
3. Slutsats
Som designer måste man, för att få bästa möjliga ekonomiska fördelar med profilproduktion, beakta alla faktorer under produktens hela livscykel under designprocessen, inklusive användarbehov, design, tillverkning, kvalitet, kostnad etc., och sträva efter att uppnå framgångsrik produktutveckling från början. Detta kräver daglig uppföljning av produktproduktionen och insamling och ackumulering av förstahandsinformation för att kunna förutsäga designresultaten och korrigera dem i förväg.
Publiceringstid: 10 sep-2024
