Причина, по которой профили из алюминиевого сплава так широко используются в быту и производстве, заключается в том, что все в полной мере признают его преимущества, такие как низкая плотность, коррозионная стойкость, отличная электропроводность, неферромагнитные свойства, формуемость и пригодность к вторичной переработке.
Китайская промышленность алюминиевых профилей росла с нуля, от малого к большому, пока не превратилась в крупную страну-производителя алюминиевых профилей, занимающую первое место в мире по объему производства. Однако, поскольку требования рынка к продукции из алюминиевых профилей продолжают расти, производство алюминиевых профилей развивалось в направлении сложности, высокой точности и крупномасштабного производства, что привело к ряду производственных проблем.
Алюминиевые профили в основном производятся методом экструзии. В процессе производства, помимо учета производительности экструдера, конструкции пресс-формы, состава алюминиевого стержня, термообработки и других технологических факторов, необходимо также учитывать конструкцию поперечного сечения профиля. Лучшая конструкция поперечного сечения профиля может не только снизить сложность процесса от источника, но и улучшить качество и эффект использования продукта, снизить затраты и сократить время доставки.
В данной статье обобщены несколько наиболее часто используемых методов проектирования поперечного сечения алюминиевого профиля на основе реальных случаев производства.
1. Принципы проектирования алюминиевых профилей
Экструзия алюминиевого профиля — это метод обработки, при котором нагретый алюминиевый пруток загружается в экструзионную камеру, и через экструдер подается давление для его выдавливания из отверстия матрицы заданной формы и размера, вызывая пластическую деформацию для получения требуемого продукта. Поскольку на алюминиевый пруток в процессе деформации влияют различные факторы, такие как температура, скорость экструзии, величина деформации и форма, равномерность течения металла трудно контролировать, что создает определенные трудности при проектировании пресс-формы. Чтобы обеспечить прочность пресс-формы и избежать трещин, смятия, сколов и т. д., в конструкции профиля следует избегать следующего: большие консоли, небольшие проемы, небольшие отверстия, пористость, асимметричность, тонкостенность, неравномерная толщина стенки и т. д. При проектировании мы должны в первую очередь удовлетворить его эксплуатационные характеристики с точки зрения использования, декорирования и т. д. Полученное сечение пригодно к использованию, но не является лучшим решением. Потому что, когда проектировщики не знают процесс экструзии и не понимают соответствующее технологическое оборудование, а требования к производственному процессу слишком высоки и строги, уровень квалификации будет снижен, стоимость увеличится, а идеальный профиль не будет произведен. Поэтому принцип проектирования алюминиевого профиля заключается в использовании максимально простого процесса, удовлетворяя его функциональному дизайну.
2. Несколько советов по проектированию интерфейса алюминиевого профиля
2.1 Компенсация ошибок
Закрытие является одним из распространенных дефектов в производстве профилей. Основные причины следующие:
(1) Профили с глубокими поперечными отверстиями часто закрываются при экструзии.
(2) Растяжение и выпрямление профилей усилит закрытие.
(3) Профили с клеевым инжектированием, имеющие определенные структуры, также будут иметь закрытие из-за усадки коллоида после инъекции клея.
Если вышеупомянутое закрытие не является серьезным, его можно избежать, контролируя скорость потока посредством конструкции пресс-формы; но если накладывается несколько факторов и конструкция пресс-формы и связанные с ней процессы не могут решить проблему закрытия, можно задать предварительную компенсацию в конструкции поперечного сечения, то есть предварительное открытие.
Величина компенсации предварительного открытия должна выбираться на основе ее конкретной конструкции и предыдущего опыта закрытия. В это время конструкция чертежа открытия формы (предварительного открытия) и готового чертежа различаются (рисунок 1).
2.2 Разделение больших разделов на несколько маленьких разделов
С развитием крупногабаритных алюминиевых профилей конструкции поперечного сечения многих профилей становятся все больше и больше, а это означает, что для их поддержки требуется ряд оборудования, такого как большие экструдеры, большие формы, большие алюминиевые стержни и т. д., и производственные затраты резко возрастают. Для некоторых крупногабаритных секций, которые могут быть получены путем сращивания, их следует разделить на несколько небольших секций во время проектирования. Это может не только снизить затраты, но и облегчить обеспечение плоскостности, кривизны и точности (рисунок 2).
2.3 Установите ребра жесткости для улучшения плоскостности
Требования к плоскостности часто встречаются при проектировании сечений профилей. Профили с малым пролетом легко обеспечить плоскостность благодаря их высокой структурной прочности. Профили с большим пролетом будут провисать из-за собственной тяжести сразу после экструзии, а часть с наибольшим изгибающим напряжением в середине будет наиболее вогнутой. Кроме того, поскольку стеновая панель длинная, в ней легко образуются волны, что ухудшит прерывистость плоскости. Поэтому следует избегать крупногабаритных плоских пластинчатых конструкций при проектировании поперечного сечения. При необходимости в середине можно установить усиливающие ребра для улучшения ее плоскостности. (Рисунок 3)
2.4 Вторичная переработка
В процессе производства профилей некоторые секции трудно завершить экструзионной обработкой. Даже если это возможно, затраты на обработку и производство будут слишком высокими. В это время можно рассмотреть другие методы обработки.
Случай 1: Отверстия диаметром менее 4 мм на профиле сделают форму недостаточно прочной, легко повреждаемой и трудно поддающейся обработке. Рекомендуется удалить мелкие отверстия и вместо этого использовать сверление.
Случай 2: Изготовление обычных U-образных пазов несложно, но если глубина паза и ширина паза превышают 100 мм или соотношение ширины паза к глубине паза необоснованно, то в процессе производства также возникнут такие проблемы, как недостаточная прочность формы и сложность обеспечения открытия. При проектировании сечения профиля отверстие можно считать закрытым, так что исходную сплошную форму с недостаточной прочностью можно превратить в стабильную разъемную форму, и не будет проблем с деформацией открытия во время экструзии, что облегчит поддержание формы. Кроме того, некоторые детали можно сделать на соединении между двумя концами отверстия во время проектирования. Например: установить V-образные отметки, небольшие канавки и т. д., чтобы их можно было легко удалить во время окончательной обработки (рисунок 4).
2.5 Сложный снаружи, но простой внутри
Формы для экструзии алюминиевого профиля можно разделить на сплошные и шунты в зависимости от того, имеет ли поперечное сечение полость. Обработка сплошных форм относительно проста, в то время как обработка шунтов включает в себя относительно сложные процессы, такие как полости и головки стержней. Поэтому необходимо полностью рассмотреть конструкцию сечения профиля, то есть внешний контур сечения может быть спроектирован более сложным, а пазы, отверстия для винтов и т. д. должны быть размещены на периферии как можно больше, в то время как внутренняя часть должна быть как можно проще, а требования к точности не могут быть слишком высокими. Таким образом, как обработка, так и обслуживание формы будут намного проще, а также будет улучшена производительность.
2.6 Зарезервированная маржа
После экструзии алюминиевые профили имеют различные методы обработки поверхности в соответствии с потребностями заказчика. Среди них методы анодирования и электрофореза мало влияют на размер из-за тонкого слоя пленки. Если используется метод обработки поверхности порошковым покрытием, порошок будет легко скапливаться в углах и канавках, а толщина одного слоя может достигать 100 мкм. Если это монтажная позиция, например, слайдер, это будет означать, что имеется 4 слоя распыляемого покрытия. Толщина до 400 мкм сделает сборку невозможной и повлияет на использование.
Кроме того, по мере увеличения количества экструзии и износа пресс-формы размер пазов профиля будет становиться все меньше и меньше, в то время как размер ползуна будет становиться все больше и больше, что затрудняет сборку. Исходя из вышеизложенных причин, необходимо зарезервировать соответствующие запасы в соответствии с конкретными условиями во время проектирования, чтобы обеспечить сборку.
2.7 Маркировка допусков
Для проектирования поперечного сечения сначала создается сборочный чертеж, а затем чертеж профильного изделия. Правильный сборочный чертеж не означает, что чертеж профильного изделия идеален. Некоторые проектировщики игнорируют важность маркировки размеров и допусков. Отмеченные позиции, как правило, представляют собой размеры, которые необходимо гарантировать, такие как: положение сборки, отверстие, глубина канавки, ширина канавки и т. д., и их легко измерить и проверить. Для общих размерных допусков соответствующий уровень точности может быть выбран в соответствии с национальным стандартом. Некоторые важные размеры сборки должны быть отмечены конкретными значениями допусков на чертеже. Если допуск слишком большой, сборка будет сложнее, а если допуск слишком маленький, увеличится стоимость производства. Разумный диапазон допусков требует ежедневного накопления опыта проектировщика.
2.8 Подробные корректировки
Детали определяют успех или неудачу, и то же самое относится к конструкции поперечного сечения профиля. Небольшие изменения могут не только защитить форму и контролировать скорость потока, но и улучшить качество поверхности и увеличить выход годного. Одним из часто используемых методов является скругление углов. Экструдированные профили не могут иметь абсолютно острые углы, поскольку тонкие медные проволоки, используемые при резке проволоки, также имеют диаметры. Однако скорость потока на углах низкая, трение большое, а напряжение сосредоточено, часто возникают ситуации, когда следы экструзии очевидны, размер трудно контролировать, а формы склонны к сколам. Поэтому радиус скругления следует максимально увеличить, не влияя на его использование.
Даже если он производится на небольшой экструзионной машине, толщина стенки профиля не должна быть менее 0,8 мм, а толщина стенки каждой части сечения не должна отличаться более чем в 4 раза. Во время проектирования диагональные линии или дуговые переходы могут использоваться при резких изменениях толщины стенки, чтобы обеспечить правильную форму выгрузки и легкий ремонт пресс-формы. Кроме того, тонкостенные профили обладают лучшей эластичностью, а толщина стенки некоторых косынок, планок и т. д. может составлять около 1 мм. Существует множество приложений для корректировки деталей в конструкции, таких как корректировка углов, изменение направлений, укорачивание консолей, увеличение зазоров, улучшение симметрии, корректировка допусков и т. д. Короче говоря, проектирование поперечного сечения профиля требует постоянного обобщения и инноваций и полностью учитывает связь с проектированием пресс-формы, производством и производственными процессами.
3. Заключение
Как проектировщик, для получения наилучших экономических выгод от производства профилей, необходимо учитывать все факторы всего жизненного цикла продукта при проектировании, включая потребности пользователя, проектирование, производство, качество, стоимость и т. д., стремиться к достижению успеха в разработке продукта с первого раза. Это требует ежедневного отслеживания производства продукта, а также сбора и накопления информации из первых рук для прогнозирования результатов проектирования и их заблаговременной корректировки.
Время публикации: 10-сен-2024
