Методы расчета алюминиевых профилей, используемых в строительстве, обычно включают расчет взвешиванием и теоретический расчет. Весовой расчет предполагает взвешивание продукции из алюминиевого профиля, включая упаковочные материалы, и расчет оплаты исходя из фактического веса, умноженного на цену за тонну. Теоретический расчет рассчитывается путем умножения теоретического веса профилей на цену за тонну.
При взвешивании существует разница между фактически взвешенным весом и теоретически рассчитанным весом. Существует несколько причин этой разницы. В этой статье в основном анализируются различия в весе, вызванные тремя факторами: различиями в толщине основного материала алюминиевых профилей, различиями в слоях обработки поверхности и различиями в упаковочных материалах. В этой статье рассматривается, как контролировать эти факторы, чтобы минимизировать отклонения.
1. Разница в весе вызвана разной толщиной основного материала.
Существуют различия между фактической толщиной и теоретической толщиной профилей, что приводит к разнице между взвешенным и теоретическим весом.
1.1 Расчет веса на основе отклонения толщины
Согласно китайскому стандарту GB/T5237.1, для профилей с внешним кругом не более 100 мм и номинальной толщиной менее 3,0 мм высокоточное отклонение составляет ±0,13 мм. Если взять в качестве примера профиль оконной рамы толщиной 1,4 мм, то теоретический вес на метр составит 1,038 кг/м. При положительном отклонении 0,13 мм вес на метр составляет 1,093 кг/м, разница 0,055 кг/м. При отрицательном отклонении 0,13 мм вес на метр составляет 0,982 кг/м, разница 0,056 кг/м. При расчете на 963 метра разница составляет 53 кг на тонну, см. рисунок 1.
Следует отметить, что на рисунке учитывается только отклонение толщины секции номинальной толщины 1,4 мм. Если принять во внимание все отклонения по толщине, разница между взвешенным весом и теоретическим весом составит 0,13/1,4*1000=93 кг. Наличие различий в толщине основного материала алюминиевых профилей определяет разницу между взвешенным весом и теоретическим весом. Чем ближе фактическая толщина к теоретической толщине, тем ближе взвешенный вес к теоретическому весу. При производстве алюминиевых профилей толщина постепенно увеличивается. Другими словами, взвешенный вес изделий, изготовленных с помощью одного и того же набора форм, сначала легче теоретического веса, затем становится равным, а затем становится тяжелее теоретического веса.
1.2 Методы контроля отклонений
Качество форм для алюминиевых профилей является основополагающим фактором в контроле веса на метр профиля. Во-первых, необходимо строго контролировать рабочую ленту и размеры обработки форм, чтобы гарантировать, что выходная толщина соответствует требованиям, с точностью, контролируемой в диапазоне 0,05 мм. Во-вторых, производственный процесс необходимо контролировать, правильно управляя скоростью экструзии и проводя техническое обслуживание после определенного количества проходов пресс-формы, как это предусмотрено. Дополнительно формы могут подвергаться азотированию для повышения твердости рабочего ремня и замедления увеличения толщины.
2. Теоретический вес для различных требований к толщине стенок.
Толщина стенок алюминиевых профилей имеет допуски, и разные клиенты предъявляют разные требования к толщине стенок изделия. В соответствии с требованиями допуска толщины стенки теоретический вес варьируется. Как правило, требуется иметь только положительное отклонение или только отрицательное отклонение.
2.1 Теоретический вес положительного отклонения
Для алюминиевых профилей с положительным отклонением толщины стенки критическая несущая поверхность основного материала требует, чтобы измеренная толщина стенки была не менее 1,4 мм или 2,0 мм. Метод расчета теоретического веса с положительным допуском заключается в построении диаграммы отклонений с центром толщины стены и расчете веса на метр. Например, для профиля с толщиной стенки 1,4 мм и положительным допуском 0,26 мм (отрицательным допуском 0 мм) толщина стенки при центральном отклонении составит 1,53 мм. Вес на метр этого профиля составляет 1,251 кг/м. Теоретический вес для взвешивания следует рассчитывать из расчета 1,251 кг/м. При толщине стенки профиля -0 мм вес на метр составляет 1,192 кг/м, а при +0,26 мм вес на метр составляет 1,309 кг/м, см. рисунок 2.
При толщине стены 1,53 мм, если только секция толщиной 1,4 мм увеличивается до максимального отклонения (отклонение Z-max), разница в весе между положительным отклонением Z-max и центральной толщиной стенки составляет (1,309–1,251) * 1000. = 58 кг. Если все толщины стенок соответствуют отклонению Z-max (что крайне маловероятно), разница в весе составит 0,13/1,53 * 1000 = 85 кг.
2.2 Теоретический вес отрицательного отклонения
Для алюминиевых профилей толщина стенки не должна превышать указанное значение, что означает отрицательный допуск толщины стенки. Теоретический вес в этом случае следует рассчитывать как половину отрицательного отклонения. Например, для профиля с толщиной стенки 1,4 мм и отрицательным допуском 0,26 мм (положительным допуском 0 мм) теоретический вес рассчитывается на основе половины допуска (-0,13 мм), см. рисунок 3.
При толщине стены 1,4 мм вес на метр составляет 1,192 кг/м, а при толщине стены 1,27 мм вес на метр составляет 1,131 кг/м. Разница между ними составляет 0,061 кг/м. Если длина изделия рассчитана как одна тонна (838 метров), разница в весе составит 0,061 * 838 = 51 кг.
2.3 Метод расчета веса при различной толщине стенок
Из диаграмм выше видно, что в этой статье при расчете различной толщины стены используются приращения или уменьшения номинальной толщины стены, а не применяются они ко всем секциям. Области, заполненные диагональными линиями на диаграмме, соответствуют номинальной толщине стенки 1,4 мм, тогда как другие области соответствуют толщине стенок функциональных пазов и ребер, которая отличается от номинальной толщины стенки согласно стандартам GB/T8478. Поэтому при регулировке толщины стенки основное внимание уделяется номинальной толщине стенки.
Судя по изменению толщины стенок формы во время удаления материала, можно заметить, что все толщины стенок вновь изготовленных форм имеют отрицательное отклонение. Таким образом, учет только изменений номинальной толщины стенки обеспечивает более консервативное сравнение взвешиваемой массы и теоретической массы. Толщина стенки в неноминальных зонах изменяется и может быть рассчитана на основе пропорциональной толщины стенки в пределах диапазона предельных отклонений.
Например, для окон и дверей с номинальной толщиной стенки 1,4 мм вес на метр составляет 1,192 кг/м. Для расчета веса на метр стены толщиной 1,53 мм применяется метод пропорционального расчета: 1,192/1,4 * 1,53, в результате чего вес на метр составляет 1,303 кг/м. Аналогично, для толщины стены 1,27 мм вес на метр рассчитывается как 1,192/1,4 * 1,27, в результате чего вес на метр составляет 1,081 кг/м. Тот же метод можно применить и к стенкам другой толщины.
На основе сценария с толщиной стенки 1,4 мм, когда толщина всех стенок отрегулирована, разница в весе между взвешиваемым весом и теоретическим весом составляет примерно от 7% до 9%. Например, как показано на следующей схеме:
3. Разница в весе, вызванная толщиной слоя обработки поверхности.
Алюминиевые профили, используемые в строительстве, обычно обрабатываются оксидированием, электрофорезом, напылением, фторуглеродом и другими методами. Добавление слоев обработки увеличивает вес профилей.
3.1 Увеличение веса в профилях окисления и электрофореза
После поверхностной обработки окислением и электрофорезом образуется слой оксидной пленки и композитной пленки (оксидная пленка и пленка электрофоретической краски) толщиной от 10 до 25 мкм. Пленка для обработки поверхности увеличивает вес, но в процессе предварительной обработки алюминиевые профили теряют в весе. Увеличение веса незначительно, поэтому изменение веса после обработки окислением и электрофорезом обычно незначительно. Большинство производителей алюминия обрабатывают профили без увеличения веса.
3.2 Увеличение веса профилей с напылением
Профили с напылением имеют на поверхности слой порошкового покрытия толщиной не менее 40 мкм. Вес порошкового покрытия зависит от толщины. Национальный стандарт рекомендует толщину от 60 до 120 мкм. Различные типы порошковых покрытий имеют разный вес при одинаковой толщине пленки. Для изделий массового производства, таких как оконные рамы, оконные стойки и оконные створки, по периферии напыляется пленка одной толщины, а данные по периферийной длине можно увидеть на рисунке 4. Увеличение веса после нанесения напылительного покрытия на профили можно увидеть найдено в таблице 1.
По данным таблицы, увеличение веса после окраски оконных и дверных профилей методом напыления составляет около 4–5%. На одну тонну профилей это примерно от 40 до 50 кг.
3.3 Увеличение веса профилей с фторуглеродным напылением
Средняя толщина покрытия на профилях, окрашенных фторуглеродной краской, составляет не менее 30 мкм для двух слоев, 40 мкм для трех слоев и 65 мкм для четырех слоев. Большинство продуктов, покрытых распылением фторуглеродной краски, наносятся в два или три слоя. Из-за разных разновидностей фторуглеродной краски плотность после отверждения также различается. Если взять в качестве примера обычную фторуглеродную краску, увеличение веса можно увидеть в следующей Таблице 2.
По данным таблицы, прибавка массы после напыления дверных и оконных профилей фторуглеродной краской составляет около 2,0–3,0 %. На одну тонну профилей это примерно от 20 до 30 кг.
3.4 Контроль толщины слоя поверхностной обработки в порошковых и фторуглеродных красках, напыляемых покрытиях
Контроль слоя покрытия в изделиях с порошковым и фторуглеродным покрытием является ключевым моментом управления процессом в производстве, главным образом контролируя стабильность и однородность распыления порошка или краски из распылителя, обеспечивая равномерную толщину лакокрасочной пленки. В реальном производстве одной из причин вторичного напыления является чрезмерная толщина слоя покрытия. Даже если поверхность отполирована, слой напыленного покрытия все равно может быть чрезмерно толстым. Производителям необходимо усилить контроль процесса нанесения покрытия распылением и обеспечить толщину покрытия.
4. Разница в весе, вызванная методами упаковки
Алюминиевые профили обычно упаковываются в бумажную или термоусадочную пленку, а вес упаковочных материалов варьируется в зависимости от способа упаковки.
4.1 Увеличение веса бумажной упаковки
В контракте обычно указывается предельный вес бумажной упаковки, который обычно не превышает 6%. Другими словами, вес бумаги в одной тонне профилей не должен превышать 60 кг.
4.2 Увеличение веса при упаковке в термоусадочную пленку
Увеличение веса из-за упаковки из термоусадочной пленки обычно составляет около 4%. Вес термоусадочной пленки в одной тонне профилей не должен превышать 40 кг.
4.3 Влияние стиля упаковки на вес
Принцип упаковки профилей заключается в защите профилей и облегчении обращения с ними. Вес одной упаковки профилей должен составлять от 15 до 25 кг. Количество профилей в упаковке влияет на весовой процент упаковки. Например, при упаковке профилей оконной рамы комплектами по 4 штуки длиной 6 метров вес составляет 25 кг, а упаковочная бумага весит 1,5 кг, что составляет 6 %, см. рисунок 5. При упаковке комплектами по 6 штук, вес 37 кг, упаковочная бумага весит 2 кг, что составляет 5,4%, см. рисунок 6.
Из приведенных рисунков видно, что чем больше профилей в упаковке, тем меньше весовой процент упаковочных материалов. При одинаковом количестве профилей в упаковке, чем выше вес профилей, тем меньше весовой процент упаковочных материалов. Производители могут контролировать количество профилей в упаковке и количество упаковочных материалов, чтобы соответствовать весовым требованиям, указанным в договоре.
Заключение
На основании приведенного выше анализа установлено отклонение фактического взвешивания профилей от теоретического веса. Отклонение толщины стенки является основной причиной отклонения веса. Вес слоя поверхностной обработки можно относительно легко контролировать, а вес упаковочных материалов можно контролировать. Разница веса в пределах 7% между взвешиваемой массой и расчетной массой соответствует требованиям стандарта, а разница в пределах 5% является целью производителя продукции.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 30 сентября 2023 г.
