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, mogućnost oblikovanja i mogućnost recikliranja.
Kineska industrija aluminijskih profila rasla je od nule, od malih do velikih, dok se nije razvila u glavnu zemlju za proizvodnju aluminijskih profila, s prvom ljestvicom u svijetu. Međutim, kako zahtjevi tržišta za proizvodima od aluminijskih profila i dalje rastu, proizvodnja aluminijskih profila se razvila u smjeru složenosti, visoke preciznosti i velike proizvodnje, što je dovelo do niza problema u proizvodnji.
Aluminijski profili uglavnom se proizvode ekstruzijom. Tijekom proizvodnje, uz razmatranje performansi ekstrudera, dizajna kalupa, sastava aluminijske šipke, toplinske obrade i drugih čimbenika procesa, također se mora uzeti u obzir dizajn poprečnog presjeka profila. Najbolji dizajn poprečnog presjeka profila može ne samo smanjiti poteškoće procesa iz izvora, već i poboljšati kvalitetu i učinak upotrebe proizvoda, smanjiti troškove i skratiti vrijeme isporuke.
Ovaj članak sažima nekoliko često korištenih tehnika u projektiranju poprečnog presjeka aluminijskih profila kroz stvarne slučajeve u proizvodnji.
1. Načela dizajna profila aluminijskih profila
Ekstruzija aluminijskih profila je metoda obrade u kojoj se zagrijana aluminijska šipka stavlja u ekstruzionu cijev, a pritisak se primjenjuje kroz ekstruder kako bi se istisnula iz otvora matrice zadanog oblika i veličine, uzrokujući plastičnu deformaciju kako bi se dobio traženi proizvod. Budući da na aluminijsku šipku utječu različiti čimbenici kao što su temperatura, brzina ekstruzije, količina deformacije i kalup tijekom procesa deformacije, ujednačenost protoka metala je teško kontrolirati, što donosi određene poteškoće u dizajnu kalupa. Kako bi se osigurala čvrstoća kalupa i izbjegle pukotine, urušavanje, lomljenje itd., u dizajnu presjeka profila treba izbjegavati sljedeće: velike konzole, male otvore, male rupe, porozne, asimetrične, tanke stijenke, neravne stijenke debljina i sl. Pri projektiranju prvo moramo zadovoljiti njegovu izvedbu u smislu uporabe, dekoracije i sl. Dobiveni presjek je uporabljiv, ali ne i 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, trošak će porasti, a idealan profil neće biti proizveden. Stoga je načelo projektiranja profila od aluminijskih profila korištenje što jednostavnijeg procesa uz zadovoljavanje njegovog 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 se zatvaraju kada se ekstrudiraju.
(2) Istezanje i ravnanje 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 kontrolom protoka kroz dizajn kalupa; ali ako se nekoliko čimbenika preklapa, a dizajn kalupa i povezani procesi ne mogu riješiti zatvaranje, predkompenzacija se može dati u dizajnu poprečnog presjeka, to jest, predotvaranje.
Iznos naknade prije otvaranja treba odabrati na temelju specifične strukture i prethodnog iskustva zatvaranja. U ovom trenutku, dizajn crteža otvora kalupa (predotvaranje) i gotov crtež su različiti (Slika 1).
2.2 Podijelite velike dijelove na više malih odjeljaka
S razvojem velikih aluminijskih profila, dizajni poprečnog presjeka mnogih profila postaju sve veći i veći, što znači da je potreban niz opreme kao što su veliki ekstruderi, veliki kalupi, velike aluminijske šipke itd. za njihovu podršku , a troškovi proizvodnje naglo rastu. Za neke velike dijelove koji se mogu postići spajanjem, potrebno ih je podijeliti u nekoliko malih dijelova tijekom projektiranja. To ne samo da može smanjiti troškove, već i olakšati osiguravanje ravnosti, zakrivljenosti i točnosti (Slika 2).
2.3 Postavite rebra za pojačanje kako biste poboljšali ravnost
Zahtjevi za ravnost često se susreću pri projektiranju profila profila. Profilima malih raspona lako je osigurati ravnost zbog njihove visoke strukturne čvrstoće. Profili velikog raspona će uslijed vlastite gravitacije ulegnuti neposredno nakon ekstruzije, a dio s najvećim naprezanjem savijanja u sredini bit će najkonkavniji. Također, budući da je zidna ploča dugačka, lako je generirati valove, što će pogoršati isprekidanost ravnine. Stoga treba izbjegavati ravne ploče velikih dimenzija u projektiranju poprečnog presjeka. Ako je potrebno, rebra za ojačanje mogu se ugraditi u sredinu kako bi se poboljšala njegova ravnost. (Slika 3)
2.4 Sekundarna obrada
U procesu proizvodnje profila, neke je dijelove teško dovršiti obradom ekstruzijom. 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 dijelu profila učinit će kalup nedovoljnom čvrstoćom, lako će se oštetiti i teško ga je obraditi. Preporuča se ukloniti male rupe i umjesto toga koristiti bušenje.
Slučaj 2: Proizvodnja običnih utora u obliku slova U nije teška, ali ako dubina utora i širina utora prelaze 100 mm, ili ako je omjer širine utora i dubine utora nerazuman, problemi poput nedovoljne čvrstoće kalupa i poteškoća u osiguravanju otvaranja također će se susresti tijekom proizvodnje. Prilikom projektiranja presjeka profila, otvor se može smatrati zatvorenim, tako da se izvorni čvrsti kalup s nedovoljnom čvrstoćom može pretvoriti u stabilan podijeljeni kalup, a neće biti problema s deformacijom otvora tijekom ekstruzije, što olakšava oblik održavati. Osim toga, neki detalji se mogu napraviti na spoju između dva kraja otvora tijekom projektiranja. Na primjer: postavite oznake u obliku slova V, male utore itd., tako da se mogu lako ukloniti tijekom završne obrade (slika 4).
2.5 Složeno izvana, ali jednostavno iznutra
Kalupi za ekstruziju aluminijskih profila mogu se podijeliti na čvrste kalupe i kalupe za usmjeravanje prema tome ima li poprečni presjek šupljinu. Obrada čvrstih kalupa je relativno jednostavna, dok obrada šant kalupa uključuje relativno složene procese kao što su šupljine i glave jezgre. Stoga se mora u potpunosti razmotriti dizajn presjeka profila, to jest, vanjska kontura presjeka može biti složenija, a utori, rupe za vijke itd. trebaju biti postavljeni na periferiji što je više moguće , dok interijer treba biti što jednostavniji, a zahtjevi za točnost ne mogu biti previsoki. Na taj će način i obrada kalupa i održavanje biti mnogo jednostavniji, a također će se poboljšati i stopa iskorištenja.
2.6 Rezervirana marža
Nakon ekstruzije, aluminijski profili imaju različite metode površinske obrade prema potrebama kupaca. Među njima, metode anodizacije 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 je ovo položaj montaže, kao što je klizač, to će značiti da postoje 4 sloja premaza sprejom. Debljina do 400 μm onemogućit će montažu i utjecati na korištenje.
Osim toga, kako se broj ekstruzija povećava i kalup troši, veličina utora profila će postajati sve manja, dok će veličina klizača postajati sve veća i veća, što otežava sastavljanje. Na temelju gore navedenih razloga, moraju se rezervirati odgovarajuće margine prema specifičnim uvjetima tijekom projektiranja kako bi se osigurala montaža.
2.7 Označavanje tolerancije
Za projektiranje poprečnog presjeka prvo se izrađuje montažni crtež, a zatim se izrađuje nacrt profila proizvoda. Ispravan crtež sklopa ne znači da je crtež profila proizvoda savršen. Neki dizajneri zanemaruju važnost označavanja dimenzija i tolerancija. Označeni položaji općenito su dimenzije koje treba jamčiti, kao što su: položaj montaže, otvor, dubina utora, širina utora itd., te ih je lako izmjeriti i pregledati. Za opće tolerancije dimenzija, odgovarajuća razina točnosti može se odabrati prema nacionalnom standardu. Neke važne dimenzije sklopa moraju biti označene specifičnim vrijednostima tolerancije na crtežu. Ako je tolerancija prevelika, montaža će biti teža, a ako je tolerancija premala, povećava se trošak proizvodnje. Razuman raspon tolerancije zahtijeva svakodnevno prikupljanje iskustva dizajnera.
2.8 Detaljna podešavanja
Detalji određuju uspjeh ili neuspjeh, a isto vrijedi i za dizajn poprečnog presjeka profila. Male promjene mogu ne samo zaštititi kalup i kontrolirati brzinu protoka, već i poboljšati kvalitetu površine i povećati stopu iskorištenja. Jedna od često korištenih tehnika je zaokruživanje kutova. Ekstrudirani profili ne mogu imati apsolutno oštre kutove jer tanke bakrene žice koje se koriste za rezanje žice također imaju promjere. Međutim, brzina protoka na uglovima je spora, trenje je veliko, a naprezanje je koncentrirano, česte su situacije u kojima su tragovi ekstruzije očiti, veličinu je teško kontrolirati, a plijesni su sklone pucanju. Stoga radijus zaobljenja treba povećati što je više moguće bez utjecaja na njegovu upotrebu.
Čak i ako se proizvodi pomoću malog stroja za ekstruziju, 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 jednostavno popravljanje kalupa. Osim toga, profili s tankim stijenkama imaju bolju elastičnost, a debljina stijenke nekih uglavaka, letvica i sl. može biti oko 1 mm. Postoje mnoge primjene za podešavanje detalja u dizajnu, kao što je podešavanje kutova, promjena smjerova, skraćivanje konzola, povećanje razmaka, poboljšanje simetrije, podešavanje tolerancija itd. Ukratko, projektiranje profila poprečnog presjeka zahtijeva kontinuirani sažetak i inovaciju, te u potpunosti razmatra odnos s dizajnom kalupa, proizvodnjom i proizvodnim procesima.
3. Zaključak
Kao dizajner, kako bi se dobila najbolja ekonomska korist od proizvodnje profila, svi čimbenici cijelog životnog ciklusa proizvoda moraju se uzeti u obzir tijekom projektiranja, uključujući potrebe korisnika, dizajn, proizvodnju, kvalitetu, cijenu itd., nastojati postići uspjeh u razvoju proizvoda prvi put. Oni zahtijevaju svakodnevno praćenje proizvodnje proizvoda te prikupljanje i akumulaciju informacija iz prve ruke kako bi se predvidjeli rezultati dizajna i unaprijed ih ispravili.
Vrijeme objave: 10. rujna 2024
