Alumiiniseosprofiileja käytetään laajalti elämässä ja tuotannossa, koska kaikki tunnustavat täysin sen edut, kuten alhaisen tiheyden, korroosionkestävyyden, erinomaisen sähkönjohtavuuden, ei-ferromagneettiset ominaisuudet, muovattavuuden ja kierrätettävyyden.
Kiinan alumiiniprofiiliteollisuus on kasvanut tyhjästä pienestä suureksi, kunnes siitä on kehittynyt merkittävä alumiiniprofiilien tuotantomaa, jonka tuotanto on maailman johtava. Alumiiniprofiilituotteiden markkinoiden vaatimusten kasvaessa alumiiniprofiilien tuotanto on kuitenkin kehittynyt monimutkaisuuden, tarkkuuden ja laajamittaisen tuotannon suuntaan, mikä on johtanut useisiin tuotanto-ongelmiin.
Alumiiniprofiilit valmistetaan enimmäkseen ekstruuderin avulla. Tuotannon aikana on ekstruuderin suorituskyvyn, muotin suunnittelun, alumiinitangon koostumuksen, lämpökäsittelyn ja muiden prosessitekijöiden lisäksi otettava huomioon myös profiilin poikkileikkaussuunnittelu. Paras profiilin poikkileikkaussuunnittelu voi paitsi vähentää prosessin vaikeutta lähteestä lähtien, myös parantaa tuotteen laatua ja käyttövaikutusta, vähentää kustannuksia ja lyhentää toimitusaikaa.
Tässä artikkelissa esitetään yhteenveto useista alumiiniprofiilien poikkileikkaussuunnittelussa yleisesti käytetyistä tekniikoista todellisten tuotantotapausten kautta.
1. Alumiiniprofiilin suunnitteluperiaatteet
Alumiiniprofiilin ekstruusio on prosessointimenetelmä, jossa lämmitetty alumiinitanko ladataan ekstruusioputkeen ja paineistetaan ekstruuderin läpi, jolloin se pursotetaan tietyn muotoisesta ja kokoisesta muottireiästä, jolloin syntyy plastinen muodonmuutos halutun tuotteen aikaansaamiseksi. Koska alumiinitankoon vaikuttavat useat tekijät, kuten lämpötila, ekstruusionopeus, muodonmuutoksen määrä ja muottiin muodonmuutosprosessin aikana, metallin virtauksen tasaisuutta on vaikea hallita, mikä tuo tiettyjä vaikeuksia muotin suunnitteluun. Muotin lujuuden varmistamiseksi ja halkeamien, romahdusten, lohkeamien jne. välttämiseksi profiiliprofiilin suunnittelussa tulisi välttää seuraavia: suuria ulokkeita, pieniä aukkoja, huokoisia, epäsymmetrisiä, ohutseinäisiä, epätasaisia seinämän paksuuksia jne. Suunnittelussa on ensin varmistettava sen suorituskyky käytön, koristelun jne. suhteen. Tuloksena oleva profiili on käyttökelpoinen, mutta ei paras ratkaisu. Koska suunnittelijoilla ei ole tietoa ekstruusioprosessista eivätkä he ymmärrä asiaankuuluvia prosessilaitteita, ja tuotantoprosessin vaatimukset ovat liian korkeat ja tiukat, pätevyysaste laskee, kustannukset nousevat eikä ihanteellista profiilia tuoteta. Siksi alumiiniprofiilien suunnittelun periaatteena on käyttää mahdollisimman yksinkertaista prosessia ja samalla täyttää sen toiminnallinen suunnittelu.
2. Vinkkejä alumiiniprofiilin rajapinnan suunnitteluun
2.1 Virheenkorjaus
Sulkeutuminen on yksi yleisimmistä profiilien valmistuksen virheistä. Tärkeimmät syyt ovat seuraavat:
(1) Syvien poikkileikkausaukkojen omaavat profiilit sulkeutuvat usein puristettaessa.
(2) Profiilien venyttäminen ja suoristaminen tehostaa sulkeutumista.
(3) Tietyillä rakenteilla liimalla injektoiduissa profiileissa esiintyy myös sulkeutumista kolloidin kutistumisen vuoksi liiman injektoinnin jälkeen.
Jos edellä mainittu sulkeutuminen ei ole vakava, se voidaan välttää säätämällä virtausnopeutta muotin suunnittelun avulla; mutta jos useita tekijöitä on päällekkäin ja muotin suunnittelu ja siihen liittyvät prosessit eivät pysty ratkaisemaan sulkeutumista, poikkileikkaussuunnittelussa voidaan antaa esikompensointi eli esiavaus.
Avaamisen edeltävän kompensaation määrä tulisi valita sen erityisen rakenteen ja aiemman sulkemiskokemuksen perusteella. Tällä hetkellä muotin avaamispiirustuksen (esiavauksen) ja valmiin piirustuksen suunnittelu eroaa toisistaan (kuva 1).
2.2 Jaa suuret osat useisiin pienempiin osiin
Suurten alumiiniprofiilien kehityksen myötä monien profiilien poikkileikkausmallit kasvavat jatkuvasti, mikä tarkoittaa, että niiden tukemiseen tarvitaan useita laitteita, kuten suuria ekstruudereita, suuria muotteja, suuria alumiinitankoja jne., ja tuotantokustannukset nousevat jyrkästi. Joidenkin liittämällä saavutettavien suurten osien osalta ne tulisi suunnittelun aikana jakaa useisiin pienempiin osiin. Tämä voi paitsi vähentää kustannuksia, myös helpottaa tasaisuuden, kaarevuuden ja tarkkuuden varmistamista (kuva 2).
2.3 Asenna vahvistusrivat parantaaksesi sen tasaisuutta
Profiilipoikkileikkauksia suunniteltaessa kohdataan usein tasaisuusvaatimuksia. Pienten jännevälien profiilien tasaisuus on helppo varmistaa niiden suuren rakenteellisen lujuuden ansiosta. Pitkän jännevälin profiilit painuvat oman painovoimansa vaikutuksesta heti puristuksen jälkeen, ja keskellä oleva suurimman taivutusjännityksen omaava osa on koverin. Koska seinäpaneeli on pitkä, siihen syntyy helposti aaltoja, jotka pahentavat tason katkonaisuutta. Siksi poikkileikkaussuunnittelussa tulisi välttää suurikokoisia litteitä levyrakenteita. Tarvittaessa keskelle voidaan asentaa vahvistusripoja sen tasaisuuden parantamiseksi. (Kuva 3)
2.4 Toissijainen käsittely
Profiilin valmistusprosessissa joitakin osia on vaikea valmistaa ekstruusiomenetelmällä. Vaikka se olisi mahdollista, käsittely- ja tuotantokustannukset olisivat liian korkeat. Tällöin voidaan harkita muita käsittelymenetelmiä.
Tapaus 1: Profiiliosassa olevat alle 4 mm:n reiät tekevät muotista riittämättömän lujuuden omaavan, helposti vaurioituvan ja vaikeasti työstettävän. On suositeltavaa poistaa pienet reiät ja käyttää porausta.
Tapaus 2: Tavallisten U-muotoisten urien valmistus ei ole vaikeaa, mutta jos uran syvyys ja leveys ylittävät 100 mm tai uran leveyden ja syvyyden suhde on kohtuuton, tuotannossa ilmenee ongelmia, kuten riittämätön muotin lujuus ja aukon varmistamisen vaikeus. Profiiliosaa suunniteltaessa aukkoa voidaan pitää suljettuna, jolloin alkuperäinen, riittämättömän lujuuden omaava kiinteä muotti voidaan muuttaa vakaaksi halkaistuksi muotiksi, eikä aukon muodonmuutoksia pursotuksen aikana esiinny, mikä helpottaa muodon ylläpitämistä. Lisäksi aukon kahden pään liitoskohtaan voidaan suunnittelun aikana tehdä joitakin yksityiskohtia. Esimerkiksi: asettaa V-muotoisia merkkejä, pieniä uria jne., jotta ne voidaan helposti poistaa lopullisen työstön aikana (kuva 4).
2.5 Ulkoa monimutkainen, mutta sisältä yksinkertainen
Alumiiniprofiilien pursotusmuotit voidaan jakaa umpimuotteihin ja shunt-muotteihin sen mukaan, onko poikkileikkauksessa ontelo. Umpimuottien käsittely on suhteellisen yksinkertaista, kun taas shunt-muottien käsittelyyn liittyy suhteellisen monimutkaisia prosesseja, kuten onteloita ja ydinkansia. Siksi profiiliosan suunnittelussa on otettava täysi huomio. Eli profiilin ulkoreuna voidaan suunnitella monimutkaisemmaksi, ja urat, ruuvinreiät jne. tulisi sijoittaa mahdollisimman paljon reunoille, kun taas sisäosan tulisi olla mahdollisimman yksinkertainen, eivätkä tarkkuusvaatimukset saisi olla liian korkeita. Tällä tavoin sekä muotin käsittely että huolto ovat paljon yksinkertaisempia ja myös saantoaste paranee.
2.6 Varattu marginaali
Alumiiniprofiileille tehdään erilaisia pintakäsittelymenetelmiä suulakepuristuksen jälkeen asiakkaan tarpeiden mukaan. Anodisointi- ja elektroforeesimenetelmillä on vain vähän vaikutusta kokoon ohuen kalvokerroksen vuoksi. Jos käytetään pulverimaalausta, jauhe kerääntyy helposti kulmiin ja uriin, ja yhden kerroksen paksuus voi olla jopa 100 μm. Jos kyseessä on kokoonpanoasento, kuten liukusäädin, ruiskupinnoitekerroksia on neljä. Jopa 400 μm:n paksuus tekee kokoonpanon mahdottomaksi ja vaikuttaa käyttöön.
Lisäksi pursotteiden määrän kasvaessa ja muotin kuluessa profiiliurien koko pienenee ja liukukappaleen koko kasvaa, mikä vaikeuttaa kokoonpanoa. Edellä mainituista syistä johtuen suunnittelussa on varattava asianmukaiset marginaalit tiettyjen olosuhteiden mukaan kokoonpanon varmistamiseksi.
2.7 Toleranssimerkintä
Poikkileikkaussuunnittelussa ensin laaditaan kokoonpanopiirustus ja sitten profiilituotteen piirustus. Oikea kokoonpanopiirustus ei tarkoita, että profiilituotteen piirustus olisi täydellinen. Jotkut suunnittelijat jättävät huomiotta mitta- ja toleranssimerkintöjen tärkeyden. Merkityt paikat ovat yleensä mittoja, jotka on varmistettava, kuten kokoonpanoasento, aukko, uran syvyys, uran leveys jne., ja ne on helppo mitata ja tarkastaa. Yleisten mittatoleranssien osalta vastaava tarkkuustaso voidaan valita kansallisen standardin mukaisesti. Jotkin tärkeät kokoonpanomitat on merkittävä piirustukseen erityisillä toleranssiarvoilla. Jos toleranssi on liian suuri, kokoonpano vaikeutuu, ja jos toleranssi on liian pieni, tuotantokustannukset nousevat. Kohtuullinen toleranssialue edellyttää suunnittelijalta päivittäistä kokemuksen kertymistä.
2.8 Yksityiskohtaiset säädöt
Yksityiskohdat ratkaisevat onnistumisen tai epäonnistumisen, ja sama pätee profiilien poikkileikkaussuunnitteluun. Pienet muutokset voivat paitsi suojata muottia ja hallita virtausnopeutta, myös parantaa pinnan laatua ja lisätä saantoa. Yksi yleisesti käytetyistä tekniikoista on kulmien pyöristäminen. Puristetut profiilit eivät voi olla täysin teräviä kulmia, koska langanleikkauksessa käytetyillä ohuilla kuparilangoilla on myös halkaisijat. Virtausnopeus kulmissa on kuitenkin hidas, kitka on suuri ja jännitys keskittynyt, usein on tilanteita, joissa puristusjäljet ovat ilmeisiä, kokoa on vaikea hallita ja muotit ovat alttiita lohkeamiselle. Siksi pyöristyssädettä tulisi suurentaa niin paljon kuin mahdollista vaikuttamatta sen käyttöön.
Vaikka se valmistettaisiin pienellä suulakepuristuskoneella, profiilin seinämän paksuuden ei tulisi olla alle 0,8 mm, eikä kunkin poikkileikkauksen osan seinämän paksuuden tulisi poiketa toisistaan yli neljä kertaa. Suunnittelussa voidaan käyttää vinoviivoja tai kaarisiirtymiä seinämän paksuuden äkillisissä muutoksissa, jotta varmistetaan säännöllinen purkausmuoto ja helppo muotin korjaus. Lisäksi ohutseinäisillä profiileilla on parempi elastisuus, ja joidenkin ulokkeiden, rimojen jne. seinämän paksuus voi olla noin 1 mm. Suunnittelussa on monia sovelluksia yksityiskohtien säätämiseen, kuten kulmien säätämiseen, suuntien muuttamiseen, ulokkeiden lyhentämiseen, rakojen lisäämiseen, symmetrian parantamiseen, toleranssien säätämiseen jne. Lyhyesti sanottuna profiilin poikkileikkaussuunnittelu vaatii jatkuvaa yhteenvetoa ja innovaatiota, ja siinä otetaan täysin huomioon suhde muotin suunnitteluun, valmistukseen ja tuotantoprosesseihin.
3. Johtopäätös
Suunnittelijana profiilituotannon parhaan taloudellisen hyödyn saavuttamiseksi on suunnittelussa otettava huomioon kaikki tuotteen koko elinkaaren tekijät, mukaan lukien käyttäjien tarpeet, suunnittelu, valmistus, laatu, kustannukset jne., ja pyrittävä saavuttamaan tuotekehityksen onnistuminen ensimmäisellä kerralla. Nämä edellyttävät päivittäistä tuotetuotannon seurantaa sekä ensi käden tiedon keräämistä ja kartuttamista suunnittelutulosten ennustamiseksi ja korjaamiseksi etukäteen.
Julkaisun aika: 10.9.2024
