Powodem, dla którego profile ze stopu aluminium są szeroko stosowane w życiu codziennym i produkcji, jest to, że wszyscy w pełni zdają sobie sprawę z ich zalet, takich jak niska gęstość, odporność na korozję, doskonała przewodność elektryczna, właściwości nieferromagnetyczne, podatność na odkształcanie i możliwość recyklingu.
Chiński przemysł profili aluminiowych rozwijał się od podstaw, od małych do dużych, aż stał się głównym krajem produkującym profile aluminiowe, zajmującym pierwsze miejsce na świecie pod względem produkcji. Jednak wraz ze wzrostem wymagań rynku w zakresie produktów z profili aluminiowych, produkcja profili aluminiowych rozwinęła się w kierunku złożoności, wysokiej precyzji i produkcji na dużą skalę, co spowodowało szereg problemów produkcyjnych.
Profile aluminiowe są w większości produkowane metodą wytłaczania. Podczas produkcji, oprócz uwzględnienia wydajności wytłaczarki, konstrukcji formy, składu pręta aluminiowego, obróbki cieplnej i innych czynników procesowych, należy również wziąć pod uwagę konstrukcję przekroju poprzecznego profilu. Najlepsza konstrukcja przekroju poprzecznego profilu może nie tylko zmniejszyć trudności procesu u źródła, ale także poprawić jakość i efekt użytkowy produktu, obniżyć koszty i skrócić czas dostawy.
W artykule tym podsumowano kilka powszechnie stosowanych technik projektowania przekrojów poprzecznych profili aluminiowych, opierając się na rzeczywistych przypadkach produkcyjnych.
1. Zasady projektowania profili aluminiowych
Ekstruzja profili aluminiowych to metoda przetwarzania, w której rozgrzany pręt aluminiowy jest ładowany do bębna wytłaczającego, a ciśnienie jest przykładane przez wytłaczarkę, aby wytłoczyć go z otworu matrycy o danym kształcie i rozmiarze, powodując odkształcenie plastyczne w celu uzyskania wymaganego produktu. Ponieważ pręt aluminiowy jest poddawany działaniu różnych czynników, takich jak temperatura, prędkość wytłaczania, ilość odkształcenia i forma podczas procesu odkształcania, jednorodność przepływu metalu jest trudna do kontrolowania, co powoduje pewne trudności w projektowaniu form. Aby zapewnić wytrzymałość formy i uniknąć pęknięć, zapadnięcia się, odprysków itp., należy unikać następujących elementów w projektowaniu sekcji profilu: dużych wsporników, małych otworów, małych otworów, porowatych, asymetrycznych, cienkościennych, nierównej grubości ścianek itp. Podczas projektowania musimy najpierw spełnić jego wydajność pod względem użytkowania, dekoracji itp. Powstała sekcja jest użyteczna, ale nie jest najlepszym rozwiązaniem. Ponieważ gdy projektanci nie mają wiedzy na temat procesu wytłaczania i nie rozumieją odpowiedniego sprzętu procesowego, a wymagania procesu produkcyjnego są zbyt wysokie i rygorystyczne, wskaźnik kwalifikacji zostanie zmniejszony, koszty wzrosną, a idealny profil nie zostanie wyprodukowany. Dlatego zasadą projektowania sekcji profilu aluminiowego jest wykorzystanie najprostszego procesu, jak to możliwe, przy jednoczesnym spełnieniu funkcjonalnego projektu.
2. Kilka wskazówek dotyczących projektowania interfejsu profilu aluminiowego
2.1 Kompensacja błędów
Zamykanie jest jedną z powszechnych wad w produkcji profili. Główne powody są następujące:
(1) Profile o głębokich otworach w przekroju poprzecznym często ulegają zamknięciu podczas wytłaczania.
(2) Rozciąganie i prostowanie profili nasili zamykanie.
(3) Profile wstrzykiwane przy użyciu kleju o pewnych strukturach będą również zamykać się z powodu kurczenia się koloidu po wstrzyknięciu kleju.
Jeśli wspomniane zamknięcie nie jest poważne, można go uniknąć, kontrolując natężenie przepływu przez konstrukcję formy; jeśli jednak nałoży się kilka czynników, a konstrukcja formy i związane z nią procesy nie rozwiążą problemu zamknięcia, w konstrukcji przekroju poprzecznego można zastosować wstępną kompensację, czyli wstępne otwarcie.
Wysokość rekompensaty przed otwarciem powinna zostać wybrana na podstawie jej konkretnej struktury i wcześniejszego doświadczenia w zamykaniu. W tym momencie projekt rysunku otworu formy (przed otwarciem) i gotowego rysunku są różne (Rysunek 1).
2.2 Podziel sekcje o dużych rozmiarach na wiele mniejszych sekcji
Wraz z rozwojem profili aluminiowych na dużą skalę, przekroje poprzeczne wielu profili stają się coraz większe, co oznacza, że do ich obsługi potrzebna jest seria urządzeń, takich jak duże wytłaczarki, duże formy, duże pręty aluminiowe itp., a koszty produkcji gwałtownie rosną. W przypadku niektórych dużych sekcji, które można uzyskać przez łączenie, należy je podzielić na kilka małych sekcji podczas projektowania. Może to nie tylko obniżyć koszty, ale także ułatwić zapewnienie płaskości, krzywizny i dokładności (rysunek 2).
2.3 Zamontuj żebra wzmacniające, aby poprawić jego płaskość
Wymagania płaskości są często spotykane podczas projektowania sekcji profili. Profile o małej rozpiętości są łatwe do zapewnienia płaskości ze względu na ich wysoką wytrzymałość strukturalną. Profile o dużej rozpiętości będą się uginać z powodu własnej grawitacji zaraz po wytłaczaniu, a część o największym naprężeniu zginającym w środku będzie najbardziej wklęsła. Ponadto, ponieważ panel ścienny jest długi, łatwo jest generować fale, które pogorszą przerywaną płaszczyznę. Dlatego w projektowaniu przekroju poprzecznego należy unikać dużych płaskich konstrukcji płytowych. W razie potrzeby żebra wzmacniające można zainstalować na środku, aby poprawić jego płaskość. (Rysunek 3)
2.4 Przetwarzanie wtórne
W procesie produkcji profili niektóre sekcje są trudne do ukończenia przez obróbkę ekstruzyjną. Nawet jeśli jest to możliwe, koszty obróbki i produkcji będą zbyt wysokie. W tym momencie można rozważyć inne metody obróbki.
Przypadek 1: Otwory o średnicy mniejszej niż 4 mm na przekroju profilu sprawią, że forma będzie niewystarczająca pod względem wytrzymałości, łatwo ulegnie uszkodzeniu i będzie trudna w obróbce. Zaleca się usunięcie małych otworów i zamiast tego użycie wiertarki.
Przypadek 2: Produkcja zwykłych rowków w kształcie litery U nie jest trudna, ale jeśli głębokość rowka i szerokość rowka przekraczają 100 mm lub stosunek szerokości rowka do głębokości rowka jest nieuzasadniony, podczas produkcji napotkamy również problemy, takie jak niewystarczająca wytrzymałość formy i trudność w zapewnieniu otworu. Podczas projektowania przekroju profilu otwór można uznać za zamknięty, dzięki czemu oryginalną formę litą o niewystarczającej wytrzymałości można przekształcić w stabilną formę dzieloną, a nie będzie problemu z odkształceniem otworu podczas wytłaczania, dzięki czemu łatwiej będzie zachować kształt. Ponadto niektóre szczegóły można wykonać na połączeniu między dwoma końcami otworu podczas projektowania. Na przykład: ustawić znaki w kształcie litery V, małe rowki itp., aby można je było łatwo usunąć podczas obróbki końcowej (rysunek 4).
2.5 Złożony na zewnątrz, ale prosty w środku
Formy do wytłaczania profili aluminiowych można podzielić na formy pełne i formy bocznikowe w zależności od tego, czy przekrój poprzeczny ma wnękę. Przetwarzanie form pełnych jest stosunkowo proste, podczas gdy przetwarzanie form bocznikowych obejmuje stosunkowo złożone procesy, takie jak wnęki i głowice rdzeniowe. Dlatego należy w pełni rozważyć projekt przekroju profilu, to znaczy zewnętrzny kontur przekroju może być zaprojektowany tak, aby był bardziej złożony, a rowki, otwory na śruby itp. powinny być umieszczone na obwodzie tak bardzo, jak to możliwe, podczas gdy wnętrze powinno być tak proste, jak to możliwe, a wymagania dotyczące dokładności nie mogą być zbyt wysokie. W ten sposób zarówno przetwarzanie, jak i konserwacja formy będą znacznie prostsze, a wydajność również zostanie poprawiona.
2.6 Margines zarezerwowany
Po wytłaczaniu profile aluminiowe mają różne metody obróbki powierzchni w zależności od potrzeb klienta. Wśród nich metody anodowania i elektroforezy mają niewielki wpływ na rozmiar ze względu na cienką warstwę filmu. Jeśli zostanie zastosowana metoda obróbki powierzchni poprzez malowanie proszkowe, proszek będzie łatwo gromadził się w narożnikach i rowkach, a grubość pojedynczej warstwy może osiągnąć 100 μm. Jeśli jest to pozycja montażowa, taka jak suwak, będzie to oznaczać, że są 4 warstwy powłoki natryskowej. Grubość do 400 μm uniemożliwi montaż i wpłynie na użytkowanie.
Ponadto, w miarę jak wzrasta liczba wytłaczań i zużywa się forma, rozmiar szczelin profilowych będzie coraz mniejszy, a rozmiar suwaka będzie coraz większy, co utrudni montaż. W oparciu o powyższe powody, odpowiednie marginesy muszą być zarezerwowane zgodnie ze szczególnymi warunkami podczas projektowania, aby zapewnić montaż.
2.7 Oznaczenie tolerancji
W przypadku projektowania przekroju poprzecznego najpierw sporządza się rysunek montażowy, a następnie rysunek produktu profilowego. Prawidłowy rysunek montażowy nie oznacza, że rysunek produktu profilowego jest idealny. Niektórzy projektanci ignorują znaczenie oznaczeń wymiarów i tolerancji. Oznaczone pozycje to na ogół wymiary, które muszą być zagwarantowane, takie jak: pozycja montażu, otwór, głębokość rowka, szerokość rowka itp., i są łatwe do zmierzenia i sprawdzenia. W przypadku ogólnych tolerancji wymiarowych odpowiedni poziom dokładności można wybrać zgodnie z normą krajową. Niektóre ważne wymiary montażowe muszą być oznaczone określonymi wartościami tolerancji na rysunku. Jeśli tolerancja jest zbyt duża, montaż będzie trudniejszy, a jeśli tolerancja jest zbyt mała, koszty produkcji wzrosną. Rozsądny zakres tolerancji wymaga codziennego gromadzenia doświadczenia przez projektanta.
2.8 Szczegółowe dostosowania
Szczegóły decydują o sukcesie lub porażce, a to samo dotyczy projektu przekroju poprzecznego profilu. Małe zmiany mogą nie tylko chronić formę i kontrolować szybkość przepływu, ale także poprawiać jakość powierzchni i zwiększać wydajność. Jedną z powszechnie stosowanych technik jest zaokrąglanie narożników. Wytłaczane profile nie mogą mieć absolutnie ostrych narożników, ponieważ cienkie druty miedziane używane do cięcia drutu mają również średnice. Jednak prędkość przepływu na narożnikach jest niska, tarcie jest duże, a naprężenie jest skoncentrowane, często zdarzają się sytuacje, w których ślady wytłaczania są oczywiste, rozmiar jest trudny do kontrolowania, a formy są podatne na odpryskiwanie. Dlatego promień zaokrąglenia powinien być zwiększony tak bardzo, jak to możliwe, bez wpływu na jego zastosowanie.
Nawet jeśli jest produkowany przez małą wytłaczarkę, grubość ścianki profilu nie powinna być mniejsza niż 0,8 mm, a grubość ścianki każdej części sekcji nie powinna różnić się więcej niż 4 razy. Podczas projektowania można stosować linie skośne lub przejścia łukowe przy nagłych zmianach grubości ścianki, aby zapewnić regularny kształt wylotu i łatwą naprawę formy. Ponadto profile cienkościenne mają lepszą elastyczność, a grubość ścianki niektórych klinów, listew itp. może wynosić około 1 mm. Istnieje wiele zastosowań do dostosowywania szczegółów w projekcie, takich jak dostosowywanie kątów, zmiana kierunków, skracanie wsporników, zwiększanie szczelin, poprawa symetrii, dostosowywanie tolerancji itp. Krótko mówiąc, projektowanie przekroju poprzecznego profilu wymaga ciągłego podsumowania i innowacji oraz w pełni uwzględnia związek z projektowaniem formy, wytwarzaniem i procesami produkcyjnymi.
3. Wnioski
Jako projektant, aby uzyskać najlepsze korzyści ekonomiczne z produkcji profili, wszystkie czynniki całego cyklu życia produktu muszą być brane pod uwagę podczas projektowania, w tym potrzeby użytkownika, projekt, produkcja, jakość, koszt itp., dążąc do osiągnięcia sukcesu w rozwoju produktu za pierwszym razem. Wymaga to codziennego śledzenia produkcji produktu oraz gromadzenia i akumulacji informacji z pierwszej ręki w celu przewidywania wyników projektu i korygowania ich z wyprzedzeniem.
Czas publikacji: 10-09-2024
