Причината, поради която профилите от алуминиеви сплави се използват широко в бита и производството, е, че всеки напълно осъзнава техните предимства като ниска плътност, устойчивост на корозия, отлична електрическа проводимост, неферомагнитни свойства, формовъчност и рециклируемост.
Китайската индустрия за производство на алуминиеви профили се разрасна от нулата, от малка до голяма, докато се превърна в основна страна за производство на алуминиеви профили, с производство на първо място в света. Въпреки това, тъй като пазарните изисквания за алуминиеви профилни продукти продължават да се увеличават, производството на алуминиеви профили се разви в посока на сложност, висока прецизност и мащабно производство, което доведе до редица производствени проблеми.
Алуминиевите профили се произвеждат предимно чрез екструдиране. По време на производството, освен че се вземат предвид производителността на екструдера, дизайнът на матрицата, съставът на алуминиевия прът, термичната обработка и други фактори на процеса, трябва да се вземе предвид и дизайнът на напречното сечение на профила. Най-добрият дизайн на напречното сечение на профила може не само да намали трудността на процеса от източника, но и да подобри качеството и експлоатационния ефект на продукта, да намали разходите и да съкрати времето за доставка.
Тази статия обобщава няколко често използвани техники при проектиране на напречни сечения на алуминиеви профили чрез реални случаи в производството.
1. Принципи на проектиране на алуминиеви профилни сечения
Екструдирането на алуминиев профил е метод на обработка, при който нагрят алуминиев прът се зарежда в екструзионен барабан и се прилага налягане чрез екструдер, за да се екструдира от отвор на матрицата с определена форма и размер, причинявайки пластична деформация за получаване на желания продукт. Тъй като алуминиевият прът е повлиян от различни фактори като температура, скорост на екструдиране, количество деформация и форма по време на процеса на деформация, равномерността на металния поток е трудна за контролиране, което създава определени трудности при проектирането на формите. За да се гарантира здравината на формата и да се избегнат пукнатини, срутване, отчупване и др., при проектирането на профилните сечения трябва да се избягват следните: големи конзоли, малки отвори, малки дупки, порести, асиметрични, тънкостенни, неравномерна дебелина на стените и др. При проектирането първо трябва да се удовлетворят неговите характеристики по отношение на употреба, декорация и др. Полученият профил е използваем, но не е най-доброто решение. Защото, когато дизайнерите нямат познания за процеса на екструдиране и не разбират съответното технологично оборудване, а изискванията на производствения процес са твърде високи и строги, степента на квалификация ще бъде намалена, разходите ще се увеличат и няма да се произведе идеалният профил. Следователно, принципът на проектиране на алуминиеви профилни секции е да се използва възможно най-простият процес, като същевременно се удовлетворява функционалният дизайн.
2. Няколко съвета за дизайн на интерфейса на алуминиев профил
2.1 Компенсация на грешки
Затварянето е един от често срещаните дефекти при производството на профили. Основните причини са следните:
(1) Профилите с дълбоки отвори в напречното сечение често се затварят при екструдиране.
(2) Разтягането и изправянето на профилите ще засили затварянето.
(3) Профилите, инжектирани с лепило, с определени структури също ще имат затваряне поради свиването на колоида след инжектиране на лепилото.
Ако гореспоменатото затваряне не е сериозно, то може да се избегне чрез контролиране на дебита чрез проектиране на матрицата; но ако няколко фактора се наслагват и проектирането на матрицата и свързаните с нея процеси не могат да решат затварянето, може да се направи предварителна компенсация в проекта на напречното сечение, т.е. предварително отваряне.
Размерът на компенсацията за предварително отваряне трябва да се избере въз основа на специфичната структура и предишния опит със затварянето. В този случай дизайнът на чертежа на отвора на матрицата (предварително отваряне) и готовият чертеж са различни (Фигура 1).
2.2 Разделяне на големи секции на множество малки секции
С развитието на едрогабаритните алуминиеви профили, напречните сечения на много профили стават все по-големи, което означава, че за тяхното поддържане е необходима серия от оборудване, като големи екструдери, големи форми, големи алуминиеви пръти и др., а производствените разходи се увеличават рязко. Някои големи секции, които могат да бъдат получени чрез снаждане, трябва да бъдат разделени на няколко малки секции по време на проектирането. Това не само може да намали разходите, но и да улесни осигуряването на плоскост, кривина и точност (Фигура 2).
2.3 Поставете подсилващи ребра, за да подобрите неговата плоскост
При проектирането на профилни сечения често се срещат изисквания за плоскост. Профилите с малък обхват са лесни за осигуряване на плоскост поради високата им структурна якост. Профилите с голям обхват ще се огъват поради собствената си гравитация веднага след екструдиране и частта с най-голямо напрежение на огъване в средата ще бъде най-вдлъбната. Също така, тъй като стенният панел е дълъг, е лесно да се генерират вълни, което ще влоши прекъсванията на равнината. Следователно, при проектирането на напречно сечение трябва да се избягват големи плоски конструкции. Ако е необходимо, в средата могат да се монтират подсилващи ребра, за да се подобри плоскостта им. (Фигура 3)
2.4 Вторична обработка
В процеса на производство на профили, някои секции са трудни за завършване чрез екструдиране. Дори и да е възможно, разходите за обработка и производство ще бъдат твърде високи. В този случай могат да се обмислят други методи за обработка.
Случай 1: Отвори с диаметър по-малък от 4 мм върху профилната секция ще направят матрицата недостатъчна по здравина, лесно ще се повреди и ще бъде трудна за обработка. Препоръчително е да се отстранят малките отвори и вместо това да се използва пробиване.
Случай 2: Производството на обикновени U-образни канали не е трудно, но ако дълбочината на канала и ширината на канала надвишават 100 мм или съотношението между ширината на канала и дълбочината на канала е неразумно, по време на производството ще възникнат проблеми като недостатъчна здравина на формата и трудност при осигуряване на отвора. При проектирането на профилната секция отворът може да се счита за затворен, така че оригиналната плътна форма с недостатъчна здравина може да се превърне в стабилна разделителна форма и няма да има проблем с деформацията на отвора по време на екструдиране, което улеснява поддържането на формата. Освен това, по време на проектирането могат да се направят някои детайли на връзката между двата края на отвора. Например: поставяне на V-образни маркировки, малки канали и др., така че да могат лесно да се отстранят по време на окончателната обработка (Фигура 4).
2.5 Сложно отвън, но просто отвътре
Алуминиевите профилни екструдиращи форми могат да бъдат разделени на плътни форми и шунтови форми според това дали напречното сечение има кухина. Обработката на плътни форми е сравнително проста, докато обработката на шунтови форми включва сравнително сложни процеси, като например кухини и сърцевини. Следователно, трябва да се обърне пълно внимание на дизайна на профилното сечение, т.е. външният контур на сечението може да бъде проектиран по-сложен, а каналите, отворите за винтове и др. трябва да бъдат разположени възможно най-близо до периферията, докато вътрешността трябва да бъде възможно най-проста и изискванията за точност не трябва да бъдат твърде високи. По този начин обработката и поддръжката на формите ще бъдат много по-лесни, а процентът на добив също ще се подобри.
2.6 Резервиран марж
След екструдиране, алуминиевите профили се обработват с различни методи за повърхностна обработка според нуждите на клиента. Сред тях, анодирането и електрофорезата имат малко влияние върху размера поради тънкия слой филм. Ако се използва метод за повърхностна обработка чрез прахово боядисване, прахът лесно ще се натрупа в ъглите и каналите, а дебелината на един слой може да достигне 100 μm. Ако това е монтажна позиция, като например плъзгач, това ще означава, че има 4 слоя пръскано покритие. Дебелина до 400 μm ще направи монтажа невъзможен и ще повлияе на употребата.
Освен това, с увеличаването на броя на екструдираните части и износването на матрицата, размерът на профилните прорези ще става все по-малък, а размерът на плъзгача ще става все по-голям, което ще затрудни сглобяването. Поради горепосочените причини, по време на проектирането трябва да се запазят подходящи резерви според специфичните условия, за да се осигури сглобяването.
2.7 Маркировка на толеранси
За проектиране на напречно сечение първо се изготвя монтажният чертеж, а след това чертежът на профилния продукт. Правилният монтажен чертеж не означава, че чертежът на профилния продукт е перфектен. Някои проектанти пренебрегват значението на маркирането на размерите и толерансите. Маркираните позиции обикновено са размерите, които трябва да бъдат гарантирани, като например: позиция на монтажа, отвор, дълбочина на канала, ширина на канала и др., и са лесни за измерване и проверка. За общи размерни допуски може да се избере съответното ниво на точност съгласно националния стандарт. Някои важни монтажни размери трябва да бъдат маркирани със специфични стойности на толерансите в чертежа. Ако толерансът е твърде голям, монтажът ще бъде по-труден, а ако толерансът е твърде малък, производствените разходи ще се увеличат. Разумен диапазон на толеранс изисква ежедневното натрупване на опит от проектанта.
2.8 Детайлни корекции
Детайлите определят успеха или неуспеха, а същото важи и за дизайна на напречното сечение на профила. Малките промени могат не само да защитят матрицата и да контролират дебита, но и да подобрят качеството на повърхността и да увеличат добива. Една от често използваните техники е заоблянето на ъглите. Екструдираните профили не могат да имат абсолютно остри ъгли, защото тънките медни проводници, използвани при рязане с тел, също имат диаметри. Скоростта на потока в ъглите обаче е бавна, триенето е голямо и напрежението е концентрирано. Често има ситуации, в които следите от екструдиране са очевидни, размерът е труден за контролиране и матриците са склонни към нащърбване. Следователно, радиусът на заобляне трябва да се увеличи максимално, без това да повлияе на употребата му.
Дори ако се произвежда от малка екструдираща машина, дебелината на стената на профила не трябва да бъде по-малка от 0,8 мм, а дебелината на стената на всяка част от секцията не трябва да се различава повече от 4 пъти. По време на проектирането, при внезапни промени в дебелината на стената могат да се използват диагонални линии или дъгови преходи, за да се осигури правилна форма на изпускане и лесен ремонт на матрицата. Освен това, тънкостенните профили имат по-добра еластичност, а дебелината на стената на някои клинове, летви и др. може да бъде около 1 мм. Има много приложения за регулиране на детайлите в дизайна, като например регулиране на ъгли, промяна на посоките, скъсяване на конзолите, увеличаване на фугите, подобряване на симетрията, регулиране на допустимите отклонения и др. Накратко, проектирането на напречното сечение на профила изисква непрекъснато обобщаване и иновации и напълно отчита връзката между проектирането на матрицата, производството и производствените процеси.
3. Заключение
Като дизайнер, за да се получат най-добри икономически ползи от производството на профили, всички фактори от целия жизнен цикъл на продукта трябва да бъдат взети предвид по време на проектирането, включително нуждите на потребителите, дизайна, производството, качеството, разходите и др., като се стремите да постигнете успех в разработването на продукта от първия път. Това изисква ежедневно проследяване на производството на продукта и събиране и натрупване на информация от първа ръка, за да се предвидят резултатите от дизайна и да се коригират предварително.
Време на публикуване: 10 септември 2024 г.
