Razlog zašto se profili od aluminijskih legura široko koriste u životu i proizvodnji je taj što svi u potpunosti prepoznaju njihove prednosti kao što su niska gustoća, otpornost na koroziju, izvrsna električna vodljivost, neferomagnetska svojstva, oblikovljivost i recikliranje.
Kineska industrija aluminijskih profila rasla je od nule, od male do velike, sve dok se nije razvila u glavnu zemlju proizvođača aluminijskih profila, s proizvodnjom koja je na prvom mjestu u svijetu. Međutim, kako se tržišne potrebe za aluminijskim profilima nastavljaju povećavati, proizvodnja aluminijskih profila razvila se u smjeru složenosti, visoke preciznosti i proizvodnje velikih razmjera, što je dovelo do niza proizvodnih problema.
Aluminijski profili se uglavnom proizvode ekstruzijom. Tijekom proizvodnje, osim što se uzimaju u obzir performanse ekstrudera, dizajn kalupa, sastav aluminijske šipke, toplinska obrada i drugi čimbenici procesa, mora se uzeti u obzir i dizajn poprečnog presjeka profila. Najbolji dizajn poprečnog presjeka profila ne samo da može smanjiti poteškoće procesa od samog izvora, već i poboljšati kvalitetu i uporabnu učinkovitost proizvoda, smanjiti troškove i skratiti vrijeme isporuke.
Ovaj članak sažima nekoliko često korištenih tehnika u projektiranju presjeka aluminijskih profila kroz stvarne slučajeve u proizvodnji.
1. Principi dizajna aluminijskih profila
Ekstruzija aluminijskog profila je metoda obrade u kojoj se zagrijana aluminijska šipka stavlja u cijev za ekstruziju, a zatim se kroz ekstruder primjenjuje tlak kako bi se istisnula iz otvora matrice zadanog oblika i veličine, uzrokujući plastičnu deformaciju kako bi se dobio željeni proizvod. Budući da na aluminijsku šipku utječu različiti čimbenici poput temperature, brzine ekstruzije, količine deformacije i kalupa tijekom procesa deformacije, teško je kontrolirati ujednačenost toka metala, što donosi određene poteškoće u dizajnu kalupa. Kako bi se osigurala čvrstoća kalupa i izbjegle pukotine, urušavanje, lomljenje itd., u dizajnu profila treba izbjegavati sljedeće: velike konzole, male otvore, male rupe, poroznost, asimetriju, tanke stijenke, neravnomjernu debljinu stijenki itd. Prilikom projektiranja prvo moramo zadovoljiti njegove performanse u smislu upotrebe, dekoracije itd. Dobiveni profil je upotrebljiv, ali nije najbolje rješenje. Jer kada dizajneri nemaju znanja o procesu ekstruzije i ne razumiju relevantnu procesnu opremu, a zahtjevi proizvodnog procesa su previsoki i strogi, stopa kvalifikacije će se smanjiti, troškovi će se povećati i idealan profil se neće proizvesti. Stoga je načelo dizajna aluminijskih profila korištenje što jednostavnijeg postupka uz zadovoljavanje funkcionalnog dizajna.
2. Nekoliko savjeta o dizajnu sučelja aluminijskog profila
2.1 Kompenzacija pogreške
Zatvaranje je jedan od uobičajenih nedostataka u proizvodnji profila. Glavni razlozi su sljedeći:
(1) Profili s dubokim otvorima poprečnog presjeka često će se zatvoriti prilikom ekstruzije.
(2) Istezanje i ispravljanje profila pojačat će zatvaranje.
(3) Profili ubrizgani ljepilom s određenim strukturama također će imati zatvaranje zbog skupljanja koloida nakon ubrizgavanja ljepila.
Ako gore spomenuto zatvaranje nije ozbiljno, može se izbjeći kontroliranjem brzine protoka kroz dizajn kalupa; ali ako se nekoliko čimbenika superponira i dizajn kalupa i povezani procesi ne mogu riješiti zatvaranje, u dizajnu presjeka može se dati predkompenzacija, odnosno prethodno otvaranje.
Iznos kompenzacije prije otvaranja treba odabrati na temelju njegove specifične strukture i prethodnog iskustva zatvaranja. U ovom trenutku, dizajn crteža otvora kalupa (prije otvaranja) i gotov crtež se razlikuju (slika 1).
2.2 Podijelite velike dijelove na više malih dijelova
Razvojem aluminijskih profila velikih dimenzija, poprečni presjeci mnogih profila postaju sve veći, što znači da je za njihovu potporu potreban niz opreme poput velikih ekstrudera, velikih kalupa, velikih aluminijskih šipki itd., a troškovi proizvodnje naglo rastu. Za neke velike dijelove koji se mogu postići spajanjem, potrebno ih je tijekom projektiranja podijeliti na nekoliko manjih dijelova. To ne samo da može smanjiti troškove, već i olakšati osiguranje ravnosti, zakrivljenosti i točnosti (slika 2).
2.3 Postavite ojačavajuća rebra kako biste poboljšali njegovu ravnost
Zahtjevi za ravnost često se susreću pri projektiranju profilnih presjeka. Profili malog raspona lako se osiguravaju ravnost zbog njihove visoke konstrukcijske čvrstoće. Profili dugog raspona će se saviti zbog vlastite gravitacije odmah nakon ekstruzije, a dio s najvećim naprezanjem savijanja u sredini bit će najkonkavniji. Također, budući da je zidna ploča dugačka, lako se stvaraju valovi, što će pogoršati isprekidanost ravnine. Stoga treba izbjegavati velike ravne ploče pri projektiranju presjeka. Ako je potrebno, u sredini se mogu ugraditi ojačavajuća rebra kako bi se poboljšala njegova ravnost. (Slika 3)
2.4 Sekundarna obrada
U procesu proizvodnje profila, neke dijelove je teško dovršiti ekstruzijskom obradom. Čak i ako se to može učiniti, troškovi obrade i proizvodnje bit će previsoki. U ovom trenutku mogu se razmotriti druge metode obrade.
Slučaj 1: Rupe promjera manjeg od 4 mm na profilnom dijelu učinit će kalup nedovoljnom čvrstoćom, lako će se oštetiti i otežati obradu. Preporučuje se uklanjanje malih rupa i umjesto toga bušenje.
Slučaj 2: Izrada običnih utora u obliku slova U nije teška, ali ako dubina i širina utora prelaze 100 mm ili je omjer širine utora i dubine utora nerazuman, tijekom proizvodnje će se pojaviti problemi poput nedovoljne čvrstoće kalupa i poteškoća u osiguravanju otvora. Prilikom projektiranja profilnog dijela, otvor se može smatrati zatvorenim, tako da se izvorni čvrsti kalup s nedovoljnom čvrstoćom može pretvoriti u stabilan razdvojeni kalup, i neće biti problema s deformacijom otvora tijekom ekstruzije, što olakšava održavanje oblika. Osim toga, neki detalji mogu se napraviti na spoju između dva kraja otvora tijekom projektiranja. Na primjer: postaviti oznake u obliku slova V, male utore itd., tako da se mogu lako ukloniti tijekom završne obrade (slika 4).
2.5 Izvana složeno, ali iznutra jednostavno
Kalupi za ekstruziju aluminijskih profila mogu se podijeliti na pune kalupe i kalupe za spajanje prema tome ima li presjek šupljinu. Obrada punih kalupa relativno je jednostavna, dok obrada kalupa za spajanje uključuje relativno složene procese poput šupljina i glava jezgre. Stoga se mora posvetiti puna pažnja dizajnu profilnog presjeka, odnosno vanjska kontura presjeka može se dizajnirati složenije, a utori, rupe za vijke itd. trebaju biti postavljeni što je više moguće na periferiji, dok unutrašnjost treba biti što jednostavnija, a zahtjevi za točnošću ne smiju biti previsoki. Na taj će način i obrada i održavanje kalupa biti mnogo jednostavniji, a poboljšat će se i stopa prinosa.
2.6 Rezervirana marža
Nakon ekstruzije, aluminijski profili imaju različite metode površinske obrade prema potrebama kupaca. Među njima, metode eloksiranja i elektroforeze imaju mali utjecaj na veličinu zbog tankog sloja filma. Ako se koristi metoda površinske obrade praškastim premazom, prah će se lako nakupljati u kutovima i utorima, a debljina jednog sloja može doseći 100 μm. Ako se radi o položaju montaže, poput klizača, to će značiti da postoje 4 sloja prskanog premaza. Debljina do 400 μm onemogućit će montažu i utjecati na upotrebu.
Osim toga, kako se broj ekstruzija povećava i kalup se troši, veličina utora profila postat će sve manja i manja, dok će veličina klizača postajati sve veća i veća, što otežava montažu. Na temelju gore navedenih razloga, tijekom projektiranja moraju se rezervirati odgovarajuće margine prema specifičnim uvjetima kako bi se osigurala montaža.
2.7 Označavanje tolerancije
Za projektiranje presjeka, prvo se izrađuje montažni crtež, a zatim crtež profilnog proizvoda. Ispravan montažni crtež ne znači da je crtež profilnog proizvoda savršen. Neki dizajneri zanemaruju važnost označavanja dimenzija i tolerancija. Označene pozicije su općenito dimenzije koje je potrebno zajamčiti, kao što su: položaj montaže, otvor, dubina utora, širina utora itd., te ih je lako izmjeriti i pregledati. Za opće dimenzijske tolerancije, odgovarajuća razina točnosti može se odabrati prema nacionalnom standardu. Neke važne montažne dimenzije potrebno je označiti specifičnim vrijednostima tolerancije na crtežu. Ako je tolerancija prevelika, montaža će biti teža, a ako je tolerancija premala, troškovi proizvodnje će se povećati. Razuman raspon tolerancije zahtijeva svakodnevno stjecanje iskustva dizajnera.
2.8 Detaljne prilagodbe
Detalji određuju uspjeh ili neuspjeh, a isto vrijedi i za dizajn presjeka profila. Male promjene ne samo da mogu zaštititi kalup i kontrolirati brzinu protoka, već i poboljšati kvalitetu površine i povećati stopu prinosa. Jedna od uobičajeno korištenih tehnika je zaoblivanje kutova. Ekstrudirani profili ne mogu imati apsolutno oštre kutove jer tanke bakrene žice koje se koriste u rezanju žicom također imaju promjere. Međutim, brzina protoka u kutovima je mala, trenje je veliko, a naprezanje koncentrirano, često postoje situacije u kojima su tragovi ekstruzije očiti, veličinu je teško kontrolirati, a kalupi su skloni krhotinama. Stoga bi radijus zaoblivanja trebalo povećati što je više moguće bez utjecaja na njegovu upotrebu.
Čak i ako se proizvodi malim ekstruzijskim strojem, debljina stijenke profila ne smije biti manja od 0,8 mm, a debljina stijenke svakog dijela profila ne smije se razlikovati više od 4 puta. Tijekom projektiranja, dijagonalne linije ili lučni prijelazi mogu se koristiti pri naglim promjenama debljine stijenke kako bi se osigurao pravilan oblik pražnjenja i jednostavan popravak kalupa. Osim toga, tankostijeni profili imaju bolju elastičnost, a debljina stijenke nekih umetaka, letvica itd. može biti oko 1 mm. Postoje mnoge primjene za podešavanje detalja u dizajnu, kao što su podešavanje kutova, promjena smjera, skraćivanje konzola, povećanje razmaka, poboljšanje simetrije, podešavanje tolerancija itd. Ukratko, projektiranje presjeka profila zahtijeva kontinuirano sažimanje i inovacije te u potpunosti uzima u obzir odnos između projektiranja kalupa, proizvodnje i proizvodnih procesa.
3. Zaključak
Kao dizajner, kako bi se postigla najbolja ekonomska korist od proizvodnje profila, tijekom dizajna moraju se uzeti u obzir svi čimbenici cijelog životnog ciklusa proizvoda, uključujući potrebe korisnika, dizajn, proizvodnju, kvalitetu, troškove itd., te težiti postizanju uspjeha u razvoju proizvoda već prvi put. To zahtijeva svakodnevno praćenje proizvodnje proizvoda te prikupljanje i akumulaciju informacija iz prve ruke kako bi se predvidjeli rezultati dizajna i unaprijed ispravili.
Vrijeme objave: 10. rujna 2024.
