Grunden til, at aluminiumslegeringsprofiler er meget udbredt i livet og produktionen, er, at alle fuldt ud anerkender dens fordele såsom lav densitet, korrosionsbestandighed, fremragende elektrisk ledningsevne, ikke-ferromagnetiske egenskaber, formbarhed og genanvendelighed.
Kinas aluminiumsprofilindustri er vokset fra bunden, fra lille til stor, indtil den har udviklet sig til et stort produktionsland for aluminiumsprofiler med en produktion, der er den førende i verden. Men i takt med at markedets krav til aluminiumsprofilprodukter fortsætter med at stige, har produktionen af aluminiumsprofiler udviklet sig i retning af kompleksitet, høj præcision og storskalaproduktion, hvilket har medført en række produktionsproblemer.
Aluminiumsprofiler produceres for det meste ved ekstrudering. Under produktionen skal man, udover at overveje ekstruderens ydeevne, formens design, aluminiumsstangens sammensætning, varmebehandling og andre procesfaktorer, også overveje profilens tværsnitsdesign. Det bedste profiltværsnitsdesign kan ikke kun reducere procesvanskeligheden fra kilden, men også forbedre produktets kvalitet og brugseffekt, reducere omkostninger og forkorte leveringstiden.
Denne artikel opsummerer adskillige almindeligt anvendte teknikker inden for tværsnitsdesign af aluminiumsprofiler gennem faktiske produktionscases.
1. Designprincipper for aluminiumsprofilsektioner
Ekstrudering af aluminiumsprofiler er en forarbejdningsmetode, hvor en opvarmet aluminiumsstang fyldes i en ekstruderingstønde, og tryk påføres gennem en ekstruder for at ekstrudere den fra et dysehul med en given form og størrelse, hvilket forårsager plastisk deformation for at opnå det ønskede produkt. Da aluminiumsstangen påvirkes af forskellige faktorer såsom temperatur, ekstruderingshastighed, deformationsmængde og form under deformationsprocessen, er ensartetheden af metalstrømmen vanskelig at kontrollere, hvilket medfører visse vanskeligheder for formdesign. For at sikre formens styrke og undgå revner, kollaps, afskalning osv. bør følgende undgås i profilsektionens design: store udkragninger, små åbninger, små huller, porøs, asymmetrisk, tyndvægget, ujævn vægtykkelse osv. Ved design skal vi først opfylde dens ydeevne med hensyn til brug, dekoration osv. Den resulterende sektion er brugbar, men ikke den bedste løsning. Fordi når designere mangler kendskab til ekstruderingsprocessen og ikke forstår det relevante procesudstyr, og produktionsprocessens krav er for høje og strenge, vil kvalifikationsraten blive reduceret, omkostningerne vil stige, og den ideelle profil vil ikke blive produceret. Derfor er princippet bag design af aluminiumsprofilsektioner at bruge den enkleste proces som muligt, samtidig med at det funktionelle design opfyldes.
2. Nogle tips til design af aluminiumsprofilgrænseflader
2.1 Fejlkompensation
Lukning er en af de almindelige defekter i profilproduktion. Hovedårsagerne er følgende:
(1) Profiler med dybe tværsnitsåbninger vil ofte lukke sig, når de ekstruderes.
(2) Udstrækning og udretning af profiler vil intensivere lukningen.
(3) Liminjicerede profiler med visse strukturer vil også have lukning på grund af kolloidets krympning efter liminjiceringen.
Hvis ovennævnte lukning ikke er alvorlig, kan den undgås ved at kontrollere strømningshastigheden gennem formdesignet; men hvis flere faktorer er overlejret, og formdesignet og relaterede processer ikke kan løse lukningen, kan der gives forudkompensation i tværsnitsdesignet, dvs. forudgående åbning.
Mængden af kompensation før åbning bør vælges ud fra dens specifikke struktur og tidligere lukningserfaring. På nuværende tidspunkt er designet af formåbningstegningen (før åbning) og den færdige tegning forskellige (figur 1).
2.2 Opdel store sektioner i flere mindre sektioner
Med udviklingen af store aluminiumsprofiler bliver tværsnitsdesignet af mange profiler større og større, hvilket betyder, at en række udstyr såsom store ekstrudere, store forme, store aluminiumsstænger osv. er nødvendige for at understøtte dem, og produktionsomkostningerne stiger kraftigt. For nogle store sektioner, der kan opnås ved splejsning, bør de opdeles i flere mindre sektioner under designprocessen. Dette kan ikke kun reducere omkostningerne, men også gøre det lettere at sikre fladhed, krumning og nøjagtighed (figur 2).
2.3 Opsæt forstærkningsribber for at forbedre dens fladhed
Krav til planhed opstår ofte ved design af profilsektioner. Profiler med lille spændvidde er nemme at sikre planhed på grund af deres høje strukturelle styrke. Profiler med langt spændvidde vil synke på grund af deres egen tyngdekraft lige efter ekstrudering, og den del med den største bøjningsspænding i midten vil være den mest konkave. Da vægpanelet er langt, er det også nemt at generere bølger, hvilket vil forværre planets intermittensitet. Derfor bør store, flade pladestrukturer undgås i tværsnitsdesign. Om nødvendigt kan forstærkningsribber installeres i midten for at forbedre dens planhed. (Figur 3)
2.4 Sekundær behandling
I profilproduktionsprocessen er nogle sektioner vanskelige at færdiggøre ved ekstrudering. Selv hvis det kan lade sig gøre, vil forarbejdnings- og produktionsomkostningerne være for høje. På nuværende tidspunkt kan andre forarbejdningsmetoder overvejes.
Tilfælde 1: Huller med en diameter på mindre end 4 mm i profilsektionen vil gøre formen utilstrækkelig i styrke, let beskadiget og vanskelig at bearbejde. Det anbefales at fjerne de små huller og i stedet bore.
Tilfælde 2: Produktionen af almindelige U-formede riller er ikke vanskelig, men hvis rilledybden og rillebredden overstiger 100 mm, eller forholdet mellem rillebredde og rilledybde er urimeligt, vil der også opstå problemer som utilstrækkelig formstyrke og vanskeligheder med at sikre åbningen under produktionen. Ved design af profilsektionen kan åbningen betragtes som lukket, således at den oprindelige solide form med utilstrækkelig styrke kan omdannes til en stabil delt form, og der vil ikke være noget problem med åbningsdeformation under ekstrudering, hvilket gør formen lettere at vedligeholde. Derudover kan der udføres nogle detaljer ved forbindelsen mellem de to ender af åbningen under designet. For eksempel: sæt V-formede mærker, små riller osv., så de let kan fjernes under den endelige bearbejdning (Figur 4).
2,5 Kompleks udefra, men simpel indeni
Ekstruderingsforme af aluminiumsprofiler kan opdeles i massive forme og shuntforme afhængigt af om tværsnittet har et hulrum. Bearbejdningen af massive forme er relativt enkel, mens bearbejdningen af shuntforme involverer relativt komplekse processer såsom hulrum og kernehoveder. Derfor skal der tages fuldt hensyn til profilsektionens design, dvs. sektionens ydre kontur kan designes til at være mere kompleks, og riller, skruehuller osv. bør placeres så meget som muligt i periferien, mens det indre skal være så enkelt som muligt, og nøjagtighedskravene må ikke være for høje. På denne måde vil både formbearbejdning og vedligeholdelse blive meget enklere, og udbyttet vil også blive forbedret.
2.6 Reserveret margin
Efter ekstrudering har aluminiumsprofiler forskellige overfladebehandlingsmetoder afhængigt af kundens behov. Blandt disse har anodisering og elektroforese ringe indflydelse på størrelsen på grund af det tynde filmlag. Hvis overfladebehandlingsmetoden pulverlakering anvendes, vil pulver let ophobes i hjørner og riller, og tykkelsen af et enkelt lag kan nå op på 100 μm. Hvis dette er en monteringsposition, såsom en skyder, vil det betyde, at der er 4 lag sprøjtebelægning. Tykkelse på op til 400 μm vil gøre montering umulig og påvirke brugen.
Derudover, efterhånden som antallet af ekstruderinger stiger og formen slides, vil størrelsen af profilspalterne blive mindre og mindre, mens størrelsen af skyderen bliver større og større, hvilket gør monteringen vanskeligere. Baseret på ovenstående årsager skal der reserveres passende marginer i henhold til specifikke forhold under design for at sikre montering.
2.7 Tolerancemærkning
Ved tværsnitsdesign udarbejdes først en samletegning, og derefter fremstilles en profilprodukttegning. En korrekt samletegning betyder ikke, at profilprodukttegningen er perfekt. Nogle designere ignorerer vigtigheden af dimensions- og tolerancemarkering. De markerede positioner er generelt de dimensioner, der skal garanteres, såsom: samleposition, åbning, rilledybde, rillebredde osv., og er lette at måle og inspicere. For generelle dimensionstolerancer kan det tilsvarende nøjagtighedsniveau vælges i henhold til den nationale standard. Nogle vigtige samledimensioner skal markeres med specifikke toleranceværdier i tegningen. Hvis tolerancen er for stor, vil monteringen være vanskeligere, og hvis tolerancen er for lille, vil produktionsomkostningerne stige. Et rimeligt toleranceområde kræver designerens daglige erfaringsopbygning.
2.8 Detaljerede justeringer
Detaljer afgør succes eller fiasko, og det samme gælder for design af profiltværsnit. Små ændringer kan ikke kun beskytte formen og kontrollere strømningshastigheden, men også forbedre overfladekvaliteten og øge udbyttet. En af de almindeligt anvendte teknikker er afrunding af hjørner. Ekstruderede profiler kan ikke have absolut skarpe hjørner, fordi de tynde kobbertråde, der bruges til trådskæring, også har diametre. Strømningshastigheden i hjørnerne er dog langsom, friktionen er stor, og spændingen er koncentreret, der er ofte situationer, hvor ekstruderingsmærker er tydelige, størrelsen er vanskelig at kontrollere, og forme er tilbøjelige til at afskalles. Derfor bør afrundingsradiusen øges så meget som muligt uden at påvirke dens anvendelse.
Selv hvis den produceres på en lille ekstruderingsmaskine, bør profilens vægtykkelse ikke være mindre end 0,8 mm, og vægtykkelsen af hver del af sektionen bør ikke afvige mere end 4 gange. Under design kan diagonale linjer eller bueovergange anvendes ved pludselige ændringer i vægtykkelsen for at sikre en regelmæssig udløbsform og nem formreparation. Derudover har tyndvæggede profiler bedre elasticitet, og vægtykkelsen af nogle kiler, lægter osv. kan være omkring 1 mm. Der er mange anvendelser til at justere detaljer i design, såsom justering af vinkler, ændring af retninger, forkortelse af udkragninger, øgning af mellemrum, forbedring af symmetri, justering af tolerancer osv. Kort sagt kræver profiltværsnitsdesign kontinuerlig justering og innovation og tager fuldt hensyn til forholdet mellem formdesign, fremstilling og produktionsprocesser.
3. Konklusion
Som designer skal man, for at opnå de bedste økonomiske fordele ved profilproduktion, tage alle faktorer i hele produktets livscyklus i betragtning under designprocessen, herunder brugerbehov, design, fremstilling, kvalitet, omkostninger osv., og stræbe efter at opnå succes med produktudviklingen fra starten. Dette kræver daglig sporing af produktproduktionen og indsamling og akkumulering af førstehåndsinformation for at kunne forudsige designresultaterne og korrigere dem på forhånd.
Opslagstidspunkt: 10. september 2024
