De reden waarom profielen van aluminiumlegeringen op grote schaal worden gebruikt in het leven en de productie, is dat iedereen de voordelen ervan volledig erkent, zoals lage dichtheid, corrosieweerstand, uitstekende elektrische geleidbaarheid, niet-ferromagnetische eigenschappen, vervormbaarheid en recycleerbaarheid.
De Chinese aluminiumprofielindustrie is vanuit het niets gegroeid, van klein naar groot, totdat het zich heeft ontwikkeld tot een belangrijk land voor de productie van aluminiumprofielen, met een productie die op de eerste plaats ter wereld staat. Naarmate de eisen van de markt voor aluminiumprofielproducten blijven toenemen, heeft de productie van aluminiumprofielen zich echter ontwikkeld in de richting van complexiteit, hoge precisie en grootschalige productie, wat een reeks productieproblemen heeft veroorzaakt.
Aluminium profielen worden meestal geproduceerd door middel van extrusie. Tijdens de productie moet naast de prestaties van de extruder, het ontwerp van de mal, de samenstelling van de aluminium staaf, de warmtebehandeling en andere procesfactoren ook rekening worden gehouden met het dwarsdoorsnedeontwerp van het profiel. Het beste profieldwarsdoorsnedeontwerp kan niet alleen de procesmoeilijkheden vanaf de bron verminderen, maar ook de kwaliteit en het gebruikseffect van het product verbeteren, de kosten verlagen en de levertijd verkorten.
Dit artikel vat een aantal veelgebruikte technieken samen bij het ontwerpen van dwarsdoorsneden van aluminium profielen aan de hand van praktijkvoorbeelden in de productie.
1. Ontwerpprincipes van aluminium profielsecties
Extrusie van aluminiumprofielen is een verwerkingsmethode waarbij een verwarmde aluminium staaf in een extrusievat wordt geladen en druk wordt uitgeoefend via een extruder om deze uit een matrijsgat van een bepaalde vorm en grootte te extruderen, waardoor plastische vervorming ontstaat om het vereiste product te verkrijgen. Omdat de aluminium staaf tijdens het vervormingsproces wordt beïnvloed door verschillende factoren zoals temperatuur, extrusiesnelheid, mate van vervorming en schimmel, is de uniformiteit van de metaalstroom moeilijk te controleren, wat bepaalde problemen met zich meebrengt bij het ontwerp van de matrijs. Om de sterkte van de mal te garanderen en scheuren, instorten, afbrokkelen enz. te voorkomen, moet bij het profielsectieontwerp het volgende worden vermeden: grote uitkragingen, kleine openingen, kleine gaten, poreus, asymmetrisch, dunwandig, oneffen wand dikte, etc. Bij het ontwerpen moeten we eerst kijken naar de prestaties op het gebied van gebruik, decoratie, etc. Het resulterende gedeelte is bruikbaar, maar niet de beste oplossing. Omdat wanneer ontwerpers geen kennis hebben van het extrusieproces en de relevante procesapparatuur niet begrijpen, en de eisen aan het productieproces te hoog en streng zijn, zal het kwalificatiepercentage worden verlaagd, zullen de kosten stijgen en zal het ideale profiel niet worden geproduceerd. Daarom is het principe van het ontwerpen van aluminium profielsecties het gebruik van het eenvoudigst mogelijke proces en tegelijkertijd voldoen aan het functionele ontwerp.
2. Enkele tips voor het ontwerp van de aluminium profielinterface
2.1 Foutcompensatie
Sluiting is een van de meest voorkomende fouten bij de productie van profielen. De belangrijkste redenen zijn als volgt:
(1) Profielen met diepe dwarsdoorsnedeopeningen zullen vaak sluiten wanneer ze worden geëxtrudeerd.
(2) Het uitrekken en rechttrekken van profielen zal het sluiten intensiveren.
(3) Met lijm geïnjecteerde profielen met bepaalde structuren zullen ook sluiten als gevolg van het krimpen van het colloïd nadat de lijm is geïnjecteerd.
Als de bovengenoemde sluiting niet ernstig is, kan deze worden vermeden door de stroomsnelheid door het matrijsontwerp te regelen; maar als verschillende factoren over elkaar heen worden gelegd en het matrijsontwerp en de daarmee samenhangende processen het sluiten niet kunnen oplossen, kan pre-compensatie worden gegeven in het dwarsdoorsnedeontwerp, dat wil zeggen, pre-opening.
Het bedrag van de pre-openingscompensatie moet worden gekozen op basis van de specifieke structuur en eerdere sluitingservaring. Op dit moment zijn het ontwerp van de malopeningstekening (vooropening) en de voltooide tekening verschillend (Figuur 1).
2.2 Splits grote secties in meerdere kleine secties
Met de ontwikkeling van grootschalige aluminiumprofielen worden de dwarsdoorsnedeontwerpen van veel profielen steeds groter, wat betekent dat een reeks apparatuur zoals grote extruders, grote mallen, grote aluminium staven, enz. nodig is om ze te ondersteunen. en de productiekosten stijgen sterk. Voor sommige grote secties die kunnen worden bereikt door splitsing, moeten ze tijdens het ontwerp in verschillende kleine secties worden gesplitst. Dit kan niet alleen de kosten verlagen, maar het ook gemakkelijker maken om vlakheid, kromming en nauwkeurigheid te garanderen (Figuur 2).
2.3 Plaats verstevigingsribben om de vlakheid te verbeteren
Bij het ontwerpen van profielsecties worden vaak eisen aan vlakheid gesteld. Profielen met kleine overspanningen zijn gemakkelijk vlakheid te garanderen vanwege hun hoge structurele sterkte. Profielen met grote overspanningen zullen door hun eigen zwaartekracht vlak na extrusie doorbuigen, en het onderdeel met de grootste buigspanning in het midden zal het meest concaaf zijn. Omdat het wandpaneel lang is, kunnen er bovendien gemakkelijk golven worden gegenereerd, waardoor de intermittentie van het vlak wordt verergerd. Daarom moeten grote vlakke plaatconstructies worden vermeden bij het ontwerpen van dwarsdoorsneden. Indien nodig kunnen in het midden verstevigingsribben worden aangebracht om de vlakheid te verbeteren. (Figuur 3)
2.4 Secundaire verwerking
In het profielproductieproces zijn sommige secties moeilijk te voltooien door middel van extrusieverwerking. Zelfs als dit mogelijk is, zullen de verwerkings- en productiekosten te hoog zijn. Op dit moment kunnen andere verwerkingsmethoden worden overwogen.
Geval 1: Gaten met een diameter van minder dan 4 mm in het profielgedeelte zorgen ervoor dat de mal onvoldoende sterk is, gemakkelijk beschadigd en moeilijk te verwerken is. Het wordt aanbevolen om de kleine gaten te verwijderen en in plaats daarvan te boren.
Geval 2: De productie van gewone U-vormige groeven is niet moeilijk, maar als de groefdiepte en groefbreedte groter zijn dan 100 mm, of als de verhouding tussen groefbreedte en groefdiepte onredelijk is, ontstaan er problemen zoals onvoldoende malsterkte en problemen bij het garanderen van de opening zullen ook tijdens de productie worden aangetroffen. Bij het ontwerpen van het profielgedeelte kan de opening als gesloten worden beschouwd, zodat de originele massieve mal met onvoldoende sterkte kan worden omgezet in een stabiele gespleten mal en er geen probleem zal zijn van openingsvervorming tijdens extrusie, waardoor de vorm gemakkelijker te maken is. behouden. Bovendien kunnen tijdens het ontwerp enkele details worden aangebracht aan de verbinding tussen de twee uiteinden van de opening. Bijvoorbeeld: plaats V-vormige markeringen, kleine groeven enz., zodat deze tijdens de eindbewerking gemakkelijk kunnen worden verwijderd (Figuur 4).
2.5 Complex van buiten, maar eenvoudig van binnen
Extrusiematrijzen voor aluminium profielen kunnen worden onderverdeeld in massieve mallen en shuntmallen, afhankelijk van het feit of de doorsnede een holte heeft. De verwerking van massieve mallen is relatief eenvoudig, terwijl bij de bewerking van shuntmatrijzen relatief complexe processen betrokken zijn, zoals holtes en kernkoppen. Daarom moet er volledige aandacht worden besteed aan het ontwerp van het profielgedeelte, dat wil zeggen dat de buitencontour van het profiel complexer kan worden ontworpen en dat groeven, schroefgaten enz. zoveel mogelijk op de omtrek moeten worden geplaatst. , terwijl het interieur zo eenvoudig mogelijk moet zijn en de nauwkeurigheidseisen niet te hoog mogen zijn. Op deze manier zullen zowel de matrijsverwerking als het onderhoud veel eenvoudiger zijn en zal ook de opbrengst worden verbeterd.
2.6 Gereserveerde marge
Na extrusie hebben aluminiumprofielen verschillende oppervlaktebehandelingsmethoden, afhankelijk van de behoeften van de klant. Onder hen hebben anodisatie- en elektroforesemethoden weinig invloed op de grootte vanwege de dunne filmlaag. Als de oppervlaktebehandelingsmethode poedercoating wordt gebruikt, zal poeder zich gemakkelijk ophopen in hoeken en groeven en kan de dikte van een enkele laag 100 μm bereiken. Als dit een montagepositie is, zoals een schuif, betekent dit dat er 4 lagen spuitcoating zijn. Diktes tot 400 μm maken montage onmogelijk en beïnvloeden het gebruik.
Bovendien zal, naarmate het aantal extrusies toeneemt en de mal verslijt, de maat van de profielsleuven steeds kleiner worden, terwijl de maat van de schuif steeds groter zal worden, waardoor de montage moeilijker wordt. Op basis van de bovenstaande redenen moeten tijdens het ontwerp passende marges worden gereserveerd volgens specifieke omstandigheden om de montage te garanderen.
2.7 Tolerantiemarkering
Voor het dwarsdoorsnedeontwerp wordt eerst de montagetekening gemaakt en vervolgens de profielproducttekening. De juiste montagetekening betekent niet dat de profielproducttekening perfect is. Sommige ontwerpers negeren het belang van maat- en tolerantiemarkering. De gemarkeerde posities zijn doorgaans de afmetingen die gegarandeerd moeten worden, zoals: montagepositie, opening, groefdiepte, groefbreedte etc., en zijn eenvoudig te meten en te inspecteren. Voor algemene maattoleranties kan het overeenkomstige nauwkeurigheidsniveau worden geselecteerd volgens de nationale norm. Sommige belangrijke montageafmetingen moeten in de tekening met specifieke tolerantiewaarden worden gemarkeerd. Als de tolerantie te groot is, zal de montage moeilijker zijn, en als de tolerantie te klein is, zullen de productiekosten stijgen. Een redelijk tolerantiebereik vereist de accumulatie van dagelijkse ervaringen van de ontwerper.
2.8 Gedetailleerde aanpassingen
Details bepalen het succes of falen, en hetzelfde geldt voor het ontwerp van profieldwarsdoorsneden. Kleine veranderingen kunnen niet alleen de mal beschermen en de stroomsnelheid regelen, maar ook de oppervlaktekwaliteit verbeteren en de opbrengst verhogen. Een van de veelgebruikte technieken is het afronden van hoeken. Geëxtrudeerde profielen kunnen geen absoluut scherpe hoeken hebben, omdat de dunne koperdraden die bij het draadsnijden worden gebruikt ook diameters hebben. De stroomsnelheid op de hoeken is echter langzaam, de wrijving is groot en de spanning is geconcentreerd. Er zijn vaak situaties waarin extrusiesporen duidelijk zichtbaar zijn, de grootte moeilijk te controleren is en mallen gevoelig zijn voor afbladderen. Daarom moet de afrondingsradius zoveel mogelijk worden vergroot zonder het gebruik ervan te beïnvloeden.
Zelfs als het wordt geproduceerd door een kleine extrusiemachine, mag de wanddikte van het profiel niet minder zijn dan 0,8 mm en mag de wanddikte van elk deel van de sectie niet meer dan vier keer verschillen. Tijdens het ontwerp kunnen diagonale lijnen of boogovergangen worden gebruikt bij plotselinge veranderingen in de wanddikte om een regelmatige afvoervorm en eenvoudige malreparatie te garanderen. Bovendien hebben dunwandige profielen een betere elasticiteit en kan de wanddikte van sommige hoekplaten, latten enz. ongeveer 1 mm bedragen. Er zijn veel toepassingen voor het aanpassen van details in het ontwerp, zoals het aanpassen van hoeken, het veranderen van richtingen, het inkorten van uitkragingen, het vergroten van de openingen, het verbeteren van de symmetrie, het aanpassen van toleranties, enz. Kortom, het ontwerpen van profieldwarsdoorsneden vereist voortdurende samenvatting en innovatie, en houdt volledig rekening met de relatie met matrijsontwerp, productie en productieprocessen.
3. Conclusie
Om als ontwerper de beste economische voordelen uit de productie van profielen te verkrijgen, moeten alle factoren van de gehele levenscyclus van het product tijdens het ontwerp in aanmerking worden genomen, inclusief gebruikersbehoeften, ontwerp, productie, kwaliteit, kosten, enz.. productontwikkeling succes de eerste keer. Deze vereisen het dagelijks volgen van de productproductie en het verzamelen en accumuleren van informatie uit de eerste hand om de ontwerpresultaten te voorspellen en deze vooraf te corrigeren.
Posttijd: 10 september 2024
