Powodem, dla którego profile ze stopów aluminium są szeroko stosowane w życiu i produkcji, jest to, że wszyscy w pełni rozpoznają ich zalety, takie jak niska gęstość, odporność na korozję, doskonała przewodność elektryczna, właściwości nieferromagnetyczne, odkształcalność i możliwość recyklingu.
Chiński przemysł profili aluminiowych rozwijał się od zera, od małego do dużego, aż stał się głównym krajem produkującym profile aluminiowe, którego produkcja zajmuje pierwsze miejsce na świecie. Jednakże, w miarę jak wymagania rynku dotyczące profili aluminiowych stale rosną, produkcja profili aluminiowych rozwinęła się w kierunku złożoności, wysokiej precyzji i produkcji na dużą skalę, co spowodowało szereg problemów produkcyjnych.
Profile aluminiowe produkowane są najczęściej 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. Najlepszy projekt przekroju profilu może nie tylko zmniejszyć trudność procesu u źródła, ale także poprawić jakość i efekt użytkowy produktu, obniżyć koszty i skrócić czas dostawy.
W artykule podsumowano kilka powszechnie stosowanych technik projektowania przekrojów profili aluminiowych na podstawie rzeczywistych przypadków produkcyjnych.
1. Zasady projektowania profili aluminiowych
Wytłaczanie profili aluminiowych to metoda przetwarzania, w której podgrzany pręt aluminiowy ładuje się do cylindra wytłaczarki, a za pomocą wytłaczarki wywierane jest ciśnienie w celu wytłoczenia go z otworu matrycy o zadanym kształcie i rozmiarze, powodując odkształcenie plastyczne w celu uzyskania wymaganego produktu. Ponieważ na pręt aluminiowy wpływają różne czynniki, takie jak temperatura, prędkość wytłaczania, wielkość odkształcenia i pleśń podczas procesu odkształcania, trudno jest kontrolować równomierność przepływu metalu, co powoduje pewne trudności w projektowaniu form. Aby zapewnić wytrzymałość formy i uniknąć pęknięć, zapadnięć, odprysków itp., przy projektowaniu przekroju profilu należy unikać: dużych wsporników, małych otworów, małych otworów, porowatych, asymetrycznych, cienkościennych, nierównych ścian grubość itp. Projektując musimy najpierw spełnić jego wymagania użytkowe, dekoracyjne itp. Powstały przekrój jest użyteczny, ale nie jest najlepszym rozwiązaniem. Ponieważ gdy projektantom brakuje wiedzy na temat procesu wytłaczania i nie rozumieją odpowiedniego sprzętu procesowego, a wymagania procesu produkcyjnego są zbyt wysokie i rygorystyczne, wskaźnik kwalifikacji zostanie obniżony, koszty wzrosną, a idealny profil nie zostanie wyprodukowany. Dlatego też zasadą projektowania profili aluminiowych jest możliwie najprostsza metoda przy jednoczesnym zapewnieniu funkcjonalności.
2. Kilka wskazówek dotyczących projektowania interfejsu profili aluminiowych
2.1 Kompensacja błędów
Zamknięcie jest jedną z częstych wad produkcji profili. Główne powody są następujące:
(1) Profile z głębokimi otworami w przekroju poprzecznym często zamykają się po wytłaczaniu.
(2) Rozciąganie i prostowanie profili intensyfikuje zamykanie.
(3) Profile wtryskiwane klejem o określonych strukturach również będą zamykane w wyniku skurczu koloidu po wtryśnięciu kleju.
Jeżeli wyżej wymienione zamknięcie nie jest poważne, można go uniknąć kontrolując natężenie przepływu przez konstrukcję formy; jeśli jednak nałoży się kilka czynników, a konstrukcja formy i powiązane procesy nie będą w stanie rozwiązać problemu zamknięcia, w projekcie przekroju można uwzględnić wstępną kompensację, to znaczy wstępne otwarcie.
Wysokość rekompensaty przedotwarciowej należy dobierać w oparciu o jej specyfikę i dotychczasowe doświadczenia związane z zamknięciem. W tym momencie projekt rysunku otwarcia formy (otwarcie wstępne) i rysunek gotowy są różne (rysunek 1).
2.2 Podziel duże sekcje na wiele małych sekcji
Wraz z rozwojem wielkogabarytowych profili aluminiowych, konstrukcje przekrojów poprzecznych wielu profili stają się coraz większe, co oznacza, że do ich podparcia potrzebny jest szereg urządzeń, takich jak duże wytłaczarki, duże formy, duże pręty aluminiowe itp. , a koszty produkcji gwałtownie rosną. W przypadku niektórych sekcji o dużych rozmiarach, które można uzyskać poprzez 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
Podczas projektowania przekrojów profili często spotyka się wymagania dotyczące płaskości. Profile o małej rozpiętości są łatwe do zapewnienia płaskości ze względu na ich dużą wytrzymałość konstrukcyjną. Profile o dużej rozpiętości zaraz po wytłaczaniu uginają się pod wpływem własnego ciężaru, a część o największym naprężeniu zginającym w środku będzie najbardziej wklęsła. Ponadto, ponieważ panel ścienny jest długi, łatwo jest wygenerować fale, które pogorszą nieciągłość samolotu. Dlatego przy projektowaniu przekrojów należy unikać dużych konstrukcji z płaskich płyt. W razie potrzeby na środku można zamontować żebra wzmacniające, aby poprawić jego płaskość. (Rysunek 3)
2.4 Przetwarzanie wtórne
W procesie produkcji profili niektóre sekcje są trudne do uzupełnienia metodą wytłaczania. Nawet jeśli uda się to zrobić, koszty przetwarzania i produkcji będą zbyt wysokie. W tym momencie można rozważyć inne metody przetwarzania.
Przypadek 1: Otwory w przekroju profilu o średnicy mniejszej niż 4 mm spowodują, że forma będzie niewystarczająca pod względem wytrzymałości, będzie łatwo uszkodzona i trudna w obróbce. Zaleca się usunięcie małych otworów i zamiast tego zastosowanie wiercenia.
Przypadek 2: Produkcja zwykłych rowków w kształcie litery U nie jest trudna, ale jeśli głębokość i szerokość rowka przekraczają 100 mm lub stosunek szerokości rowka do głębokości rowka jest nieuzasadniony, pojawiają się problemy, takie jak niewystarczająca wytrzymałość formy i trudności w zapewnieniu otworu zostaną również napotkane podczas produkcji. Projektując kształt profilu, otwór można uznać za zamknięty, dzięki czemu pierwotną solidną formę o niewystarczającej wytrzymałości można zamienić w stabilną formę dzieloną i nie będzie problemu z deformacją otworu podczas wytłaczania, co ułatwi kształtowanie utrzymywać. Ponadto podczas projektowania można wykonać pewne szczegóły na połączeniu między dwoma końcami otworu. Przykładowo: ustaw znaki w kształcie litery V, małe rowki itp., aby można je było łatwo usunąć podczas obróbki końcowej (Rysunek 4).
2.5 Złożone na zewnątrz, ale proste w środku
Formy do wytłaczania profili aluminiowych można podzielić na formy pełne i formy bocznikowe w zależności od tego, czy przekrój poprzeczny ma wnękę. Obróbka form pełnych jest stosunkowo prosta, natomiast obróbka form bocznikowych obejmuje stosunkowo złożone procesy, takie jak gniazda i głowice rdzeniowe. Dlatego należy w pełni uwzględnić konstrukcję przekroju profilu, to znaczy zewnętrzny kontur przekroju może być bardziej złożony, a rowki, otwory na śruby itp. powinny być możliwie jak najbardziej umieszczone na obwodzie , natomiast wnętrze powinno być możliwie proste, a wymagania dotyczące dokładności nie mogą być zbyt wysokie. W ten sposób zarówno obróbka form, jak i konserwacja będą znacznie prostsze, a wydajność również ulegnie poprawie.
2.6 Marża zastrzeżona
Po wytłoczeniu profile aluminiowe poddawane są różnym metodom obróbki powierzchni w zależności od potrzeb klienta. Wśród nich metody anodowania i elektroforezy mają niewielki wpływ na rozmiar ze względu na cienką warstwę folii. W przypadku zastosowania metody obróbki powierzchni polegającej na malowaniu proszkowym proszek będzie łatwo gromadził się w narożnikach i rowkach, a grubość pojedynczej warstwy może osiągnąć 100 μm. Jeżeli jest to pozycja montażowa np. slider będzie to oznaczać 4 warstwy powłoki natryskowej. Grubość do 400 μm uniemożliwia montaż i wpływa na użytkowanie.
Ponadto, w miarę wzrostu liczby wytłoczek i zużycia formy, rozmiar szczelin profilowych będzie coraz mniejszy, a rozmiar suwaka będzie coraz większy, co utrudnia montaż. Z powyższych powodów należy zachować odpowiednie marginesy zgodnie ze specyficznymi warunkami podczas projektowania, aby zapewnić montaż.
2.7 Oznaczenie tolerancji
W przypadku projektowania przekroju najpierw tworzony jest rysunek złożeniowy, a następnie tworzony jest rysunek produktu profilu. Prawidłowy rysunek montażowy nie oznacza, że rysunek produktu profilowego jest doskonały. Niektórzy projektanci ignorują znaczenie oznaczania wymiarów i tolerancji. Zaznaczone pozycje to zazwyczaj wymiary, które należy zagwarantować, takie jak: położenie montażowe, otwór, głębokość rowka, szerokość rowka itp., które można łatwo zmierzyć i sprawdzić. W przypadku ogólnych tolerancji wymiarowych można wybrać odpowiedni poziom dokładności zgodnie z normą krajową. Niektóre ważne wymiary montażowe należy oznaczyć na rysunku określonymi wartościami tolerancji. Jeśli tolerancja jest zbyt duża, montaż będzie trudniejszy, a jeśli tolerancja jest zbyt mała, koszt produkcji wzrośnie. Rozsądny zakres tolerancji wymaga codziennego gromadzenia doświadczeń projektanta.
2.8 Szczegółowe regulacje
Szczegóły decydują o sukcesie lub porażce, to samo dotyczy projektowania przekroju profilu. Małe zmiany mogą nie tylko chronić formę i kontrolować natężenie przepływu, ale także poprawić jakość powierzchni i zwiększyć wydajność. Jedną z powszechnie stosowanych technik jest zaokrąglanie narożników. Profile wytłaczane nie mogą mieć absolutnie ostrych narożników, ponieważ cienkie druty miedziane używane do cięcia drutu również mają średnice. Jednakże prędkość przepływu w narożach jest mała, tarcie duże, a naprężenia skoncentrowane. Często zdarzają się sytuacje, w których ślady wytłaczania są oczywiste, wielkość jest trudna do kontrolowania, a formy są podatne na odpryskiwanie. Dlatego promień zaokrąglenia należy zwiększyć tak bardzo, jak to możliwe, bez wpływu na jego użytkowanie.
Nawet jeśli jest on wytwarzany na małej wytłaczarce, grubość ścianki profilu nie powinna być mniejsza niż 0,8 mm, a grubość ścianki każdej części przekroju nie powinna różnić się więcej niż 4-krotnie. Podczas projektowania można zastosować linie ukośne lub przejścia łukowe przy nagłych zmianach grubości ścianki, aby zapewnić regularny kształt wypływu i łatwą naprawę formy. Dodatkowo profile cienkościenne charakteryzują się większą sprężystością, a grubość ścianki niektórych klinów, łat itp. może wynosić około 1mm. Istnieje wiele zastosowań dostosowywania szczegółów projektu, takich jak regulacja kątów, zmiana kierunków, skracanie wsporników, zwiększanie odstępów, poprawianie symetrii, dostosowywanie tolerancji itp. Krótko mówiąc, projektowanie przekrojów profili wymaga ciągłego podsumowania i innowacji oraz w pełni uwzględnia związek z projektowaniem form, produkcją i procesami produkcyjnymi.
3. Wniosek
Jako projektant, aby uzyskać jak najlepsze korzyści ekonomiczne z produkcji profili, podczas projektowania należy wziąć pod uwagę wszystkie czynniki całego cyklu życia produktu, w tym potrzeby użytkownika, projekt, produkcję, jakość, koszt itp., dążyć do osiągnięcia sukces w rozwoju produktu za pierwszym razem. Wymagają one codziennego śledzenia produkcji produktu oraz gromadzenia i gromadzenia informacji z pierwszej ręki, aby przewidzieć wyniki projektu i skorygować je z wyprzedzeniem.
Czas publikacji: 10 września 2024 r
