Dôvodom, prečo sa profily z hliníkových zliatin široko používajú v živote a výrobe, je to, že každý si plne uvedomuje ich výhody, ako je nízka hustota, odolnosť proti korózii, vynikajúca elektrická vodivosť, neferomagnetické vlastnosti, tvárnosť a recyklovateľnosť.
Čínsky priemysel s hliníkovými profilmi sa od základov rozrástol, od malých po veľké, až sa rozvinul na významnú krajinu s produkciou na prvom mieste na svete. S neustále rastúcimi požiadavkami trhu na hliníkové profily sa však výroba hliníkových profilov vyvíjala smerom ku komplexnosti, vysokej presnosti a veľkovýrobe, čo prinieslo množstvo výrobných problémov.
Hliníkové profily sa väčšinou vyrábajú extrúziou. Počas výroby sa okrem výkonu extrudéra, konštrukcie formy, zloženia hliníkovej tyče, tepelného spracovania a ďalších procesných faktorov musí zvážiť aj prierez profilu. Najlepší prierez profilu môže nielen znížiť náročnosť procesu od zdroja, ale aj zlepšiť kvalitu a úžitkový efekt produktu, znížiť náklady a skrátiť dodaciu lehotu.
Tento článok sumarizuje niekoľko bežne používaných techník pri návrhu prierezov hliníkových profilov na základe skutočných prípadov vo výrobe.
1. Princípy návrhu hliníkových profilov
Extrúzia hliníkových profilov je metóda spracovania, pri ktorej sa zahriata hliníková tyč vloží do extrúzneho valca a pomocou extrudéra sa vytlačí z otvoru matrice daného tvaru a veľkosti, čo spôsobí plastickú deformáciu na dosiahnutie požadovaného produktu. Keďže hliníková tyč je počas procesu deformácie ovplyvnená rôznymi faktormi, ako je teplota, rýchlosť extrúzie, množstvo deformácie a forma, je ťažké kontrolovať rovnomernosť toku kovu, čo prináša určité ťažkosti pri navrhovaní foriem. Aby sa zabezpečila pevnosť formy a predišlo sa prasklinám, zrúteniu, odštiepeniu atď., pri navrhovaní profilov by sa malo vyhnúť nasledujúcim faktorom: veľké konzoly, malé otvory, malé diery, pórovitosť, asymetria, tenké steny, nerovnomerná hrúbka steny atď. Pri navrhovaní musíme najprv uspokojiť jeho výkon z hľadiska použitia, dekorácie atď. Výsledný profil je použiteľný, ale nie je najlepším riešením. Pretože ak konštruktéri nemajú znalosti o procese extrúzie a nerozumejú príslušnému procesnému zariadeniu a požiadavky na výrobný proces sú príliš vysoké a prísne, zníži sa miera kvalifikácie, zvýšia sa náklady a nevytvorí sa ideálny profil. Preto je princípom návrhu hliníkových profilov použiť čo najjednoduchší proces a zároveň splniť jeho funkčný dizajn.
2. Niekoľko tipov na návrh rozhrania hliníkového profilu
2.1 Kompenzácia chyby
Uzatváranie je jednou z bežných chýb pri výrobe profilov. Hlavné dôvody sú nasledovné:
(1) Profily s hlbokými prierezovými otvormi sa po extrúzii často zatvárajú.
(2) Naťahovanie a narovnávanie profilov zintenzívni zatváranie.
(3) Profily vstrekované lepidlom s určitými štruktúrami budú mať tiež zatváranie v dôsledku zmršťovania koloidu po vstreknutí lepidla.
Ak vyššie uvedené zatvorenie nie je závažné, dá sa mu vyhnúť riadením prietoku prostredníctvom návrhu formy; ak sa však prekrýva niekoľko faktorov a návrh formy a súvisiace procesy nedokážu vyriešiť zatvorenie, je možné v návrhu prierezu vykonať predkompenzáciu, teda predbežné otvorenie.
Výška kompenzácie pred otvorením by sa mala zvoliť na základe špecifickej štruktúry a predchádzajúcich skúseností s uzatváraním. V tomto prípade sa návrh výkresu otvoru formy (pred otvorením) a hotový výkres líšia (obrázok 1).
2.2 Rozdelenie veľkých sekcií na viacero malých sekcií
S vývojom veľkoformátových hliníkových profilov sa prierezy mnohých profilov zväčšujú a zväčšujú, čo znamená, že na ich výrobu je potrebný rad zariadení, ako sú veľké extrudéry, veľké formy, veľké hliníkové tyče atď., a výrobné náklady prudko rastú. Niektoré veľkoformátové profily, ktoré je možné vyrobiť spájaním, by sa mali počas návrhu rozdeliť na niekoľko menších častí. To môže nielen znížiť náklady, ale tiež uľahčiť zabezpečenie rovinnosti, zakrivenia a presnosti (obrázok 2).
2.3 Na zlepšenie rovinnosti nastavte výstužné rebrá
Pri navrhovaní profilov sa často stretávame s požiadavkami na rovinnosť. Profily s malým rozpätím sa vďaka svojej vysokej štrukturálnej pevnosti ľahko zabezpečujú na rovinnosť. Profily s dlhým rozpätím sa hneď po extrúzii prehnú v dôsledku vlastnej gravitácie a časť s najväčším ohybovým napätím v strede bude najviac konkávna. Tiež preto, že stenový panel je dlhý, ľahko sa vytvárajú vlny, čo zhoršuje prerušovanosť roviny. Preto by sa pri navrhovaní prierezu malo vyhnúť veľkým plochým doskám. V prípade potreby je možné do stredu nainštalovať výstužné rebrá, aby sa zlepšila jeho rovinnosť. (Obrázok 3)
2.4 Sekundárne spracovanie
V procese výroby profilov je ťažké dokončiť niektoré časti extrúziou. Aj keď je to možné, náklady na spracovanie a výrobu budú príliš vysoké. V tomto prípade je možné zvážiť iné metódy spracovania.
Prípad 1: Otvory s priemerom menším ako 4 mm v profilovej časti spôsobia, že forma nebude mať dostatočnú pevnosť, ľahko sa poškodí a bude ťažké ju spracovať. Odporúča sa odstrániť malé otvory a namiesto toho použiť vŕtanie.
Prípad 2: Výroba bežných drážok v tvare U nie je náročná, ale ak hĺbka a šírka drážky presiahnu 100 mm alebo ak je pomer šírky drážky k hĺbke drážky neprimeraný, počas výroby sa vyskytnú problémy, ako je nedostatočná pevnosť formy a ťažkosti so zabezpečením otvoru. Pri navrhovaní profilovej časti možno otvor považovať za uzavretý, takže pôvodnú pevnú formu s nedostatočnou pevnosťou možno premeniť na stabilnú delenú formu a počas extrúzie nebude problém s deformáciou otvoru, čo uľahčí udržiavanie tvaru. Okrem toho je možné počas navrhovania vykonať niektoré detaily na spojení medzi dvoma koncami otvoru. Napríklad: umiestniť značky v tvare V, malé drážky atď., aby sa dali ľahko odstrániť počas konečného obrábania (obrázok 4).
2.5 Navonok zložité, ale vo vnútri jednoduché
Formy na extrúziu hliníkových profilov možno rozdeliť na pevné formy a bočné formy podľa toho, či má prierez dutinu. Spracovanie pevných foriem je relatívne jednoduché, zatiaľ čo spracovanie bočných foriem zahŕňa relatívne zložité procesy, ako sú dutiny a hlavy jadra. Preto je potrebné venovať plnú pozornosť konštrukcii profilu, to znamená, že vonkajší obrys profilu môže byť navrhnutý zložitejšie a drážky, otvory pre skrutky atď. by mali byť umiestnené čo najviac na obvode, zatiaľ čo vnútro by malo byť čo najjednoduchšie a požiadavky na presnosť by nemali byť príliš vysoké. Týmto spôsobom bude spracovanie aj údržba formy oveľa jednoduchšie a zlepší sa aj miera výťažnosti.
2.6 Rezervovaná marža
Po extrúzii majú hliníkové profily rôzne metódy povrchovej úpravy podľa potrieb zákazníka. Medzi nimi majú metódy eloxovania a elektroforézy malý vplyv na veľkosť kvôli tenkej vrstve. Ak sa použije metóda povrchovej úpravy práškovým lakovaním, prášok sa ľahko hromadí v rohoch a drážkach a hrúbka jednej vrstvy môže dosiahnuť 100 μm. Ak ide o montážnu polohu, napríklad posuvník, znamená to, že existujú 4 vrstvy striekaného náteru. Hrúbka do 400 μm znemožní montáž a ovplyvní používanie.
Okrem toho, s rastúcim počtom extrúzií a opotrebovaním formy sa veľkosť profilových drážok zmenšuje a veľkosť posúvača sa zväčšuje, čo sťažuje montáž. Z vyššie uvedených dôvodov je potrebné počas návrhu vyhradiť si primerané rezervy podľa špecifických podmienok, aby sa zabezpečila montáž.
2.7 Značenie tolerancií
Pri návrhu prierezu sa najprv vytvorí montážny výkres a potom výkres profilového výrobku. Správny montážny výkres neznamená, že výkres profilového výrobku je dokonalý. Niektorí konštruktéri ignorujú dôležitosť označenia rozmerov a tolerancií. Označené polohy sú vo všeobecnosti rozmery, ktoré je potrebné zaručiť, ako napríklad: montážna poloha, otvor, hĺbka drážky, šírka drážky atď., a je ľahké ich merať a kontrolovať. Pre všeobecné rozmerové tolerancie je možné zvoliť zodpovedajúcu úroveň presnosti podľa národnej normy. Niektoré dôležité montážne rozmery je potrebné na výkrese označiť špecifickými hodnotami tolerancií. Ak je tolerancia príliš veľká, montáž bude ťažšia a ak je tolerancia príliš malá, výrobné náklady sa zvýšia. Primeraný rozsah tolerancií si vyžaduje každodenné získavanie skúseností konštruktéra.
2.8 Podrobné úpravy
Detaily určujú úspech alebo neúspech a to isté platí pre návrh prierezu profilu. Malé zmeny môžu nielen chrániť formu a regulovať prietok, ale aj zlepšiť kvalitu povrchu a zvýšiť mieru výťažnosti. Jednou z bežne používaných techník je zaoblenie rohov. Extrudované profily nemôžu mať absolútne ostré rohy, pretože tenké medené drôty používané pri rezaní drôtom majú tiež priemery. Rýchlosť prúdenia v rohoch je však pomalá, trenie je veľké a napätie je koncentrované, často existujú situácie, keď sú stopy po extrúzii zreteľné, veľkosť je ťažké regulovať a formy sú náchylné na odštiepenie. Preto by sa mal polomer zaoblenia čo najviac zväčšiť bez ovplyvnenia jeho použiteľnosti.
Aj keď sa profil vyrába na malom extrúznom stroji, hrúbka steny by nemala byť menšia ako 0,8 mm a hrúbka steny každej časti profilu by sa nemala líšiť viac ako 4-krát. Počas návrhu je možné pri náhlych zmenách hrúbky steny použiť diagonálne čiary alebo oblúkové prechody, aby sa zabezpečil pravidelný tvar výtoku a ľahká oprava formy. Okrem toho majú tenkostenné profily lepšiu elasticitu a hrúbka steny niektorých klinov, latiek atď. môže byť približne 1 mm. Existuje mnoho aplikácií na úpravu detailov v návrhu, ako je nastavenie uhlov, zmena smeru, skrátenie konzol, zväčšenie medzier, zlepšenie symetrie, nastavenie tolerancií atď. Stručne povedané, návrh prierezu profilu si vyžaduje neustále zhrnutie a inováciu a plne zohľadňuje vzťah medzi návrhom formy, výrobou a výrobnými procesmi.
3. Záver
Ako dizajnér, aby sa dosiahli čo najlepšie ekonomické výhody z výroby profilov, musí sa počas návrhu zohľadniť všetky faktory celého životného cyklu produktu vrátane potrieb používateľov, dizajnu, výroby, kvality, nákladov atď., a snažiť sa dosiahnuť úspech vo vývoji produktu hneď na prvýkrát. To si vyžaduje denné sledovanie výroby produktu a zhromažďovanie a hromadenie informácií z prvej ruky, aby sa dali predpovedať výsledky návrhu a včas ich opraviť.
Čas uverejnenia: 10. septembra 2024
