Aliuminio lydinio profiliai plačiai naudojami gyvenime ir gamyboje, nes visi visiškai pripažįsta jų privalumus, tokius kaip mažas tankis, atsparumas korozijai, puikus elektros laidumas, neferomagnetinės savybės, formavimas ir perdirbimas.
Kinijos aliuminio profilių pramonė augo nuo nulio – nuo mažų iki didelių, kol tapo pagrindine aliuminio profilių gamybos šalimi, užimančia pirmąją vietą pasaulyje pagal produkcijos kiekį. Tačiau, kadangi rinkos poreikiai aliuminio profilių gaminiams nuolat auga, aliuminio profilių gamyba vystėsi sudėtingumo, didelio tikslumo ir didelio masto gamybos kryptimi, o tai sukėlė daugybę gamybos problemų.
Aliuminio profiliai dažniausiai gaminami ekstruzijos būdu. Gamybos metu, be ekstruderio našumo, formos konstrukcijos, aliuminio strypo sudėties, terminio apdorojimo ir kitų proceso veiksnių, taip pat reikia atsižvelgti į profilio skerspjūvio konstrukciją. Geriausias profilio skerspjūvio projektas gali ne tik sumažinti proceso sudėtingumą nuo šaltinio, bet ir pagerinti produkto kokybę bei naudojimo efektą, sumažinti sąnaudas ir sutrumpinti pristatymo laiką.
Šiame straipsnyje apibendrinami keli dažniausiai naudojami aliuminio profilių skerspjūvių projektavimo metodai, pateikiami realiais gamybos atvejais.
1. Aliuminio profilio sekcijos projektavimo principai
Aliuminio profilio ekstruzija – tai apdorojimo metodas, kai įkaitintas aliuminio strypas įdedamas į ekstruzijos cilindrą, o per ekstruderį spaudžiamas slėgis išspaudžia jį iš tam tikros formos ir dydžio formos skylės, sukeldamas plastinę deformaciją ir gaudamas reikiamą gaminį. Kadangi aliuminio strypą deformacijos proceso metu veikia įvairūs veiksniai, tokie kaip temperatūra, ekstruzijos greitis, deformacijos kiekis ir forma, metalo srauto tolygumą sunku kontroliuoti, o tai sukelia tam tikrų sunkumų projektuojant formą. Siekiant užtikrinti formos stiprumą ir išvengti įtrūkimų, griūties, skilinėjimo ir pan., projektuojant profilio sekciją reikėtų vengti: didelių konsolių, mažų angų, mažų skylių, porėtų, asimetrinių, plonasienių, nevienodo sienelių storio ir pan. Projektuojant pirmiausia turime įsitikinti, kad ji veikia naudojimo, dekoravimo ir pan. požiūriu. Gauta sekcija yra tinkama naudoti, bet ne geriausias sprendimas. Nes kai projektuotojams trūksta žinių apie ekstruzijos procesą ir nesupranta atitinkamos proceso įrangos, o gamybos proceso reikalavimai yra per aukšti ir griežti, sumažėja kvalifikacijos lygis, padidėja kaina ir nepavyksta pagaminti idealaus profilio. Todėl aliuminio profilių sekcijų projektavimo principas yra naudoti kuo paprastesnį procesą, kartu patenkinant jo funkcinį dizainą.
2. Keletas patarimų dėl aliuminio profilio sąsajos dizaino
2.1 Klaidų kompensavimas
Uždarymas yra vienas iš dažniausių profilių gamybos defektų. Pagrindinės priežastys yra šios:
(1) Profiliai su didelėmis skerspjūvio angomis dažnai užsidaro ekstruzijos metu.
(2) Profilių tempimas ir tiesinimas sustiprins uždarymą.
(3) Tam tikrų struktūrų klijais įpurškiami profiliai taip pat užsidarys dėl koloido susitraukimo po klijų įpurškimo.
Jei minėtas uždarymas nėra rimtas, jo galima išvengti kontroliuojant srauto greitį per formos konstrukciją; tačiau jei yra keletas veiksnių, kurie susikerta ir formos konstrukcija bei susiję procesai negali išspręsti uždarymo problemos, skerspjūvio konstrukcijoje galima numatyti išankstinį kompensavimą, t. y. išankstinį atidarymą.
Priešatidarymo kompensacijos dydis turėtų būti parenkamas atsižvelgiant į specifinę konstrukciją ir ankstesnę uždarymo patirtį. Šiuo metu formos atidarymo brėžinio (priešatidarymo) ir galutinio brėžinio konstrukcija skiriasi (1 pav.).
2.2 Didelių dalių padalijimas į kelias mažas dalis
Tobulėjant didelio masto aliuminio profiliams, daugelio profilių skerspjūvio konstrukcijos tampa vis didesnės, o tai reiškia, kad jiems palaikyti reikalinga daugybė įrangos, tokios kaip dideli ekstruderiai, didelės formos, dideli aliuminio strypai ir kt., o gamybos sąnaudos smarkiai išauga. Kai kuriems dideliems pjūviams, kuriuos galima pagaminti sujungiant, projektavimo metu juos reikia padalyti į kelias mažas dalis. Tai gali ne tik sumažinti sąnaudas, bet ir palengvinti plokštumo, kreivumo ir tikslumo užtikrinimą (2 pav.).
2.3 Įstatykite armatūrinius šonkaulius, kad pagerintumėte jo lygumą
Projektuojant profilių sekcijas, dažnai susiduriama su plokštumos reikalavimais. Mažų tarpatramių profilius lengva užtikrinti plokštumą dėl jų didelio konstrukcinio stiprumo. Ilgų tarpatramių profiliai iškart po ekstruzijos dėl savo gravitacijos įlinksta, o dalis, kurios viduryje yra didžiausias lenkimo įtempis, bus labiausiai įgaubta. Be to, kadangi sieninė plokštė yra ilga, lengva susidaryti bangas, kurios pablogins plokštumos pertraukiamą veikimą. Todėl projektuojant skerspjūvius reikėtų vengti didelių plokščių konstrukcijų. Jei reikia, viduryje galima įrengti armatūros šonkaulius, kad būtų pagerintas plokštumos plokštuma. (3 pav.)
2.4 Antrinis apdorojimas
Profilių gamybos procese kai kurias sekcijas sunku užbaigti ekstruzijos būdu. Net jei tai įmanoma, apdorojimo ir gamybos sąnaudos bus per didelės. Šiuo metu galima apsvarstyti kitus apdorojimo metodus.
1 atvejis: Profilyje esančios skylės, kurių skersmuo mažesnis nei 4 mm, padarys formą nepakankamai tvirtą, lengvai pažeidžiamą ir sunkiai apdorojamą. Rekomenduojama pašalinti mažas skylutes ir vietoj jų gręžti.
2 atvejis: Įprastų U formos griovelių gamyba nėra sudėtinga, tačiau jei griovelio gylis ir griovelio plotis viršija 100 mm arba griovelio pločio ir griovelio gylio santykis yra nepagrįstas, gamybos metu taip pat susidursite su tokiomis problemomis kaip nepakankamas formos stiprumas ir sunkumai užtikrinant angą. Projektuojant profilio pjūvį, angą galima laikyti uždara, kad pradinė kieta forma, kurios stiprumas buvo nepakankamas, galėtų būti paversta stabilia padalinta forma, ir ekstruzijos metu nekiltų angos deformacijos problemų, todėl formą būtų lengviau išlaikyti. Be to, projektuojant galima atlikti kai kurias detales angos dviejų galų jungtyje. Pavyzdžiui: nustatyti V formos žymes, mažus griovelius ir pan., kad juos būtų galima lengvai pašalinti galutinio apdirbimo metu (4 pav.).
2.5 Sudėtingas išorėje, bet paprastas viduje
Aliuminio profilio ekstruzijos formas pagal tai, ar skerspjūvis turi ertmę, galima suskirstyti į vientisas formas ir šuntavimo formas. Vientisų formų apdorojimas yra gana paprastas, o šuntavimo formų apdorojimas apima gana sudėtingus procesus, tokius kaip ertmės ir šerdies galvutės. Todėl reikia atidžiai apsvarstyti profilio sekcijos konstrukciją, t. y. išorinį sekcijos kontūrą galima suprojektuoti sudėtingesnį, o griovelius, varžtų skyles ir kt. reikėtų išdėstyti kuo labiau periferijoje, o vidus turėtų būti kuo paprastesnis, o tikslumo reikalavimai negali būti per aukšti. Tokiu būdu formų apdorojimas ir priežiūra bus daug paprastesni, o našumas taip pat pagerės.
2.6 Rezervuota marža
Po ekstruzijos aliuminio profiliai apdorojami įvairiais paviršiaus apdorojimo būdais, atsižvelgiant į kliento poreikius. Anodavimas ir elektroforezė dėl plono plėvelės sluoksnio mažai veikia matmenis. Jei naudojamas miltelinis paviršiaus apdorojimo būdas, milteliai lengvai kaupiasi kampuose ir grioveliuose, o vieno sluoksnio storis gali siekti 100 μm. Jei tai yra surinkimo padėtis, pavyzdžiui, slankiklis, tai reiškia, kad yra 4 purškiamos dangos sluoksniai. Jei storis siekia iki 400 μm, surinkimas tampa neįmanomas ir tai turi įtakos naudojimui.
Be to, didėjant ekstruzijų skaičiui ir liejimo formai dilstant, profilio plyšių dydis mažės, o slankiklio dydis didės, todėl surinkimas taps sunkesnis. Dėl minėtų priežasčių, projektuojant, atsižvelgiant į konkrečias sąlygas, reikia palikti atitinkamas atsargas, kad būtų užtikrintas surinkimas.
2.7 Tolerancijos žymėjimas
Projektuojant skerspjūvį, pirmiausia parengiamas surinkimo brėžinys, o tada – profilio gaminio brėžinys. Teisingas surinkimo brėžinys nereiškia, kad profilio gaminio brėžinys yra tobulas. Kai kurie projektuotojai ignoruoja matmenų ir tolerancijų žymėjimo svarbą. Pažymėtos pozicijos paprastai yra matmenys, kuriuos reikia užtikrinti, pvz.: surinkimo padėtis, anga, griovelio gylis, griovelio plotis ir kt., ir juos lengva išmatuoti bei patikrinti. Bendrųjų matmenų tolerancijoms atitinkamą tikslumo lygį galima pasirinkti pagal nacionalinį standartą. Kai kuriuos svarbius surinkimo matmenis brėžinyje reikia pažymėti konkrečiomis tolerancijos vertėmis. Jei tolerancija per didelė, surinkimas bus sunkesnis, o jei tolerancija per maža, gamybos sąnaudos padidės. Tinkamam tolerancijos diapazonui reikalingas kasdienis projektuotojo patirties kaupimas.
2.8 Išsamūs koregavimai
Detalės lemia sėkmę arba nesėkmę, ir tas pats pasakytina apie profilio skerspjūvio projektavimą. Maži pakeitimai gali ne tik apsaugoti formą ir kontroliuoti srauto greitį, bet ir pagerinti paviršiaus kokybę bei padidinti išeigos rodiklį. Vienas iš dažniausiai naudojamų metodų yra kampų apvalinimas. Išspausti profiliai negali turėti absoliučiai aštrių kampų, nes plonos varinės vielos, naudojamos vielos pjovimui, taip pat turi skersmenis. Tačiau srauto greitis kampuose yra mažas, trintis didelė, o įtempis koncentruotas, dažnai pasitaiko situacijų, kai išspaudimo žymės yra akivaizdžios, dydį sunku kontroliuoti, o formos linkusios skilinėti. Todėl apvalinimo spindulį reikėtų kuo labiau padidinti, nepaveikiant jos naudojimo.
Net jei jis gaminamas maža ekstruzijos mašina, profilio sienelės storis neturėtų būti mažesnis nei 0,8 mm, o kiekvienos sekcijos dalies sienelės storis neturėtų skirtis daugiau nei 4 kartus. Projektuojant, staigiems sienelės storio pokyčiams gali būti naudojamos įstrižos linijos arba lanko perėjimai, siekiant užtikrinti taisyklingą išleidimo formą ir lengvą formos remontą. Be to, plonasieniai profiliai pasižymi geresniu elastingumu, o kai kurių įdėklų, lentjuosčių ir kt. sienelės storis gali būti apie 1 mm. Yra daug pritaikymo sričių, skirtų detalių koregavimui projektuojant, pavyzdžiui, kampų reguliavimui, krypčių keitimui, konsolių trumpinimui, tarpų didinimui, simetrijos gerinimui, tolerancijų reguliavimui ir kt. Trumpai tariant, profilio skerspjūvio projektavimas reikalauja nuolatinio apibendrinimo ir inovacijų, ir visapusiškai atsižvelgiama į ryšį su formos projektavimu, gamyba ir gamybos procesais.
3. Išvada
Dizaineris, norėdamas gauti didžiausią ekonominę naudą iš profilių gamybos, projektavimo metu turi atsižvelgti į visus produkto gyvavimo ciklo veiksnius, įskaitant naudotojų poreikius, dizainą, gamybą, kokybę, kainą ir kt., stengdamasis, kad produkto kūrimas būtų sėkmingas iš pirmo karto. Tam reikia kasdien stebėti produkto gamybą ir rinkti bei kaupti informaciją iš pirmų lūpų, kad būtų galima numatyti projektavimo rezultatus ir juos iš anksto pataisyti.
Įrašo laikas: 2024 m. rugsėjo 10 d.
