Iemesls, kāpēc alumīnija sakausējuma profili tiek plaši izmantoti dzīvē un ražošanā, ir tas, ka visi pilnībā atzīst tā priekšrocības, piemēram, zemu blīvumu, izturību pret koroziju, lielisku elektrovadītspēju, neferomagnētiskās īpašības, formējamību un pārstrādājamību.
Ķīnas alumīnija profilu rūpniecība ir augusi no nulles, no maza līdz lielam, līdz tā ir kļuvusi par nozīmīgu alumīnija profilu ražotājvalsti, ieņemot pirmo vietu pasaulē ražošanas apjomā. Tomēr, tā kā tirgus prasības pēc alumīnija profilu izstrādājumiem turpina pieaugt, alumīnija profilu ražošana ir attīstījusies sarežģītības, augstas precizitātes un liela mēroga ražošanas virzienā, kas ir radījis virkni ražošanas problēmu.
Alumīnija profili galvenokārt tiek ražoti ar ekstrūzijas metodi. Ražošanas laikā papildus ekstrūdera veiktspējai, veidnes konstrukcijai, alumīnija stieņa sastāvam, termiskajai apstrādei un citiem procesa faktoriem jāņem vērā arī profila šķērsgriezuma dizains. Labākais profila šķērsgriezuma dizains var ne tikai samazināt procesa grūtības no avota, bet arī uzlabot produkta kvalitāti un lietošanas efektu, samazināt izmaksas un saīsināt piegādes laiku.
Šajā rakstā ir apkopotas vairākas bieži izmantotas metodes alumīnija profilu šķērsgriezuma projektēšanā, izmantojot reālus ražošanas piemērus.
1. Alumīnija profila sekciju projektēšanas principi
Alumīnija profila ekstrūzija ir apstrādes metode, kurā uzkarsēts alumīnija stienis tiek ievietots ekstrūzijas mucā, un caur ekstrūderi tiek pielikts spiediens, lai to izspiestu no noteiktas formas un izmēra presformas cauruma, izraisot plastisku deformāciju, lai iegūtu nepieciešamo produktu. Tā kā alumīnija stieni deformācijas procesā ietekmē dažādi faktori, piemēram, temperatūra, ekstrūzijas ātrums, deformācijas apjoms un veidne, metāla plūsmas vienmērīgumu ir grūti kontrolēt, kas rada zināmas grūtības veidnes konstrukcijā. Lai nodrošinātu veidnes izturību un izvairītos no plaisām, sabrukšanas, šķembām utt., profila sekcijas konstrukcijā jāizvairās no: lieliem konsoles leņķiem, maziem caurumiem, porainiem, asimetriskiem, plānsienu, nevienmērīgiem sienu biezumiem utt. Projektējot, vispirms ir jāpārliecinās par tā veiktspēju lietošanas, dekoratīvās apdares utt. ziņā. Iegūtais sekcijas šķērsgriezums ir lietojams, bet ne labākais risinājums. Jo, ja projektētājiem trūkst zināšanu par ekstrūzijas procesu un nesaprot attiecīgo procesa aprīkojumu, un ražošanas procesa prasības ir pārāk augstas un stingras, kvalifikācijas līmenis samazināsies, izmaksas palielināsies un netiks ražots ideāls profils. Tāpēc alumīnija profila sekciju projektēšanas princips ir izmantot pēc iespējas vienkāršāku procesu, vienlaikus ievērojot tā funkcionālo dizainu.
2. Daži padomi par alumīnija profila saskarnes dizainu
2.1 Kļūdu kompensācija
Aizvēršana ir viens no biežākajiem profilu ražošanas defektiem. Galvenie iemesli ir šādi:
(1) Profili ar dziļām šķērsgriezuma atverēm ekstrudēšanas laikā bieži aizveras.
(2) Profilu stiepšana un iztaisnošana pastiprinās aizvēršanos.
(3) Ar līmi injicētiem profiliem ar noteiktām struktūrām arī būs aizvēršanās koloīda saraušanās dēļ pēc līmes injicēšanas.
Ja iepriekšminētā aizvēršanās nav nopietna, to var novērst, kontrolējot plūsmas ātrumu, izmantojot veidnes konstrukciju; bet, ja vairāki faktori ir uzlikti uz vienas virsmas un veidnes konstrukcija un ar to saistītie procesi nevar atrisināt aizvēršanos, šķērsgriezuma konstrukcijā var nodrošināt iepriekšēju kompensāciju, t.i., iepriekšēju atvēršanu.
Pirms atvēršanas kompensācijas apjoms jāizvēlas, pamatojoties uz tās specifisko struktūru un iepriekšējo aizvēršanas pieredzi. Šajā laikā veidnes atvēršanas rasējuma (pirms atvēršanas) un gatavā rasējuma dizains atšķiras (1. attēls).
2.2 Sadaliet liela izmēra sekcijas vairākās mazās sekcijās
Attīstoties liela mēroga alumīnija profiliem, daudzu profilu šķērsgriezuma konstrukcijas kļūst arvien lielākas, kas nozīmē, ka to atbalstam ir nepieciešams virkne iekārtu, piemēram, lieli ekstrūderi, lielas veidnes, lieli alumīnija stieņi utt., un ražošanas izmaksas strauji pieaug. Dažām liela izmēra sekcijām, kuras var panākt ar savienošanu, tās projektēšanas laikā jāsadala vairākās mazās sekcijās. Tas var ne tikai samazināt izmaksas, bet arī atvieglot līdzenuma, izliekuma un precizitātes nodrošināšanu (2. attēls).
2.3 Uzstādiet pastiprinošas ribas, lai uzlabotu tā līdzenumu
Projektējot profilu sekcijas, bieži rodas prasības attiecībā uz līdzenumu. Maza laiduma profiliem ir viegli nodrošināt līdzenumu, pateicoties to augstajai konstrukcijas izturībai. Gara laiduma profili tūlīt pēc ekstrūzijas ieliecas sava gravitācijas ietekmē, un daļa ar vislielāko lieces spriegumu vidū būs visvairāk ieliekta. Turklāt, tā kā sienas panelis ir garš, ir viegli radīt viļņus, kas pasliktinās plaknes intermitāciju. Tāpēc šķērsgriezuma projektēšanā jāizvairās no liela izmēra plakanu plākšņu konstrukcijām. Ja nepieciešams, vidū var uzstādīt pastiprinošas ribas, lai uzlabotu tā līdzenumu. (3. attēls)
2.4 Otrreizējā apstrāde
Profilu ražošanas procesā dažas sekcijas ir grūti pabeigt ar ekstrūzijas apstrādi. Pat ja to var izdarīt, apstrādes un ražošanas izmaksas būs pārāk augstas. Šajā laikā var apsvērt citas apstrādes metodes.
1. gadījums: profila šķērsgriezumā esošie caurumi, kuru diametrs ir mazāks par 4 mm, padarīs veidni nepietiekami izturīgu, viegli bojājamu un grūti apstrādājamu. Ieteicams noņemt mazos caurumus un to vietā izmantot urbšanu.
2. gadījums: Parastu U veida rievu izgatavošana nav sarežģīta, taču, ja rievas dziļums un rievas platums pārsniedz 100 mm vai rievas platuma un rievas dziļuma attiecība ir nepamatota, ražošanas laikā radīsies arī tādas problēmas kā nepietiekama veidnes izturība un grūtības nodrošināt atveri. Projektējot profila šķērsgriezumu, atveri var uzskatīt par slēgtu, lai sākotnējo cieto veidni ar nepietiekamu izturību varētu pārvērst par stabilu dalītu veidni, un ekstrūzijas laikā neradīsies atveres deformācijas problēmas, padarot formu vieglāk saglabājamu. Turklāt projektēšanas laikā atveres abu galu savienojumā var veikt dažas detaļas. Piemēram: izveidot V veida atzīmes, mazas rievas utt., lai tās varētu viegli noņemt galīgās apstrādes laikā (4. attēls).
2.5 Sarežģīts no ārpuses, bet vienkāršs no iekšpuses
Alumīnija profila ekstrūzijas veidnes var iedalīt cietajās veidnēs un šuntēšanas veidnēs atkarībā no tā, vai šķērsgriezumā ir dobums. Cieto veidņu apstrāde ir samērā vienkārša, savukārt šuntēšanas veidņu apstrāde ietver samērā sarežģītus procesus, piemēram, dobumus un serdeņus. Tāpēc profila sekcijas konstrukcijai jāpievērš pilnīga uzmanība, t. i., sekcijas ārējo kontūru var veidot sarežģītāku, un rievas, skrūvju caurumi utt. jānovieto pēc iespējas perifērijā, savukārt iekšpusei jābūt pēc iespējas vienkāršākai, un precizitātes prasības nedrīkst būt pārāk augstas. Tādā veidā gan veidņu apstrāde, gan apkope būs daudz vienkāršāka, un tiks uzlabota arī ražas norma.
2.6 Rezervētā rezerve
Pēc ekstrūzijas alumīnija profiliem tiek piemērotas dažādas virsmas apstrādes metodes atkarībā no klienta vajadzībām. Anodēšanas un elektroforēzes metodēm ir maza ietekme uz izmēru, pateicoties plānajam plēves slānim. Ja tiek izmantota pulverkrāsošanas virsmas apstrādes metode, pulveris viegli uzkrājas stūros un rievās, un viena slāņa biezums var sasniegt 100 μm. Ja tā ir montāžas pozīcija, piemēram, slīdnis, tas nozīmēs, ka ir 4 izsmidzināmā pārklājuma slāņi. Biezums līdz 400 μm padarīs montāžu neiespējamu un ietekmēs lietošanu.
Turklāt, palielinoties ekstrūziju skaitam un veidnei nodilstot, profila spraugu izmērs kļūs arvien mazāks, bet slīdņa izmērs – arvien lielāks, apgrūtinot montāžu. Pamatojoties uz iepriekš minētajiem iemesliem, projektēšanas laikā atbilstoši konkrētiem apstākļiem ir jāparedz atbilstošas rezerves, lai nodrošinātu montāžu.
2.7 Pielaides marķējums
Šķērsgriezuma projektēšanā vispirms tiek izveidots montāžas rasējums un pēc tam profila izstrādājuma rasējums. Pareizs montāžas rasējums nenozīmē, ka profila izstrādājuma rasējums ir perfekts. Daži projektētāji ignorē izmēru un pielaides marķējuma nozīmi. Atzīmētās pozīcijas parasti ir izmēri, kas jāgarantē, piemēram: montāžas pozīcija, atvere, rievas dziļums, rievas platums utt., un tos ir viegli izmērīt un pārbaudīt. Vispārīgām izmēru pielaidēm atbilstošo precizitātes līmeni var izvēlēties saskaņā ar valsts standartu. Daži svarīgi montāžas izmēri rasējumā ir jāatzīmē ar īpašām pielaides vērtībām. Ja pielaide ir pārāk liela, montāža būs sarežģītāka, un, ja pielaide ir pārāk maza, ražošanas izmaksas palielināsies. Saprātīga pielaides diapazona noteikšanai ir nepieciešama projektētāja ikdienas pieredzes uzkrāšana.
2.8 Detalizētas korekcijas
Detaļas nosaka panākumus vai neveiksmi, un tas pats attiecas uz profila šķērsgriezuma dizainu. Nelielas izmaiņas var ne tikai aizsargāt veidni un kontrolēt plūsmas ātrumu, bet arī uzlabot virsmas kvalitāti un palielināt ražas koeficientu. Viena no bieži izmantotajām metodēm ir stūru noapaļošana. Ekstrudētiem profiliem nevar būt absolūti asi stūri, jo arī plānajām vara stieplēm, ko izmanto stiepļu griešanai, ir diametri. Tomēr plūsmas ātrums stūros ir lēns, berze ir liela un spriegums ir koncentrēts, bieži vien ir situācijas, kad ekstruzijas pēdas ir acīmredzamas, izmēru ir grūti kontrolēt, un veidnes ir pakļautas šķembām. Tāpēc noapaļošanas rādiuss ir jāpalielina pēc iespējas vairāk, neietekmējot to izmantošanu.
Pat ja to ražo ar nelielu ekstrūzijas iekārtu, profila sienas biezumam nevajadzētu būt mazākam par 0,8 mm, un katras sekcijas daļas sienas biezumam nevajadzētu atšķirties vairāk kā 4 reizes. Projektēšanas laikā pie pēkšņām sienas biezuma izmaiņām var izmantot diagonālas līnijas vai loka pārejas, lai nodrošinātu regulāru izlādes formu un ērtu veidnes remontu. Turklāt plānsienu profiliem ir labāka elastība, un dažu starplikas, latojumu u.c. sienas biezums var būt aptuveni 1 mm. Ir daudz pielietojumu detaļu pielāgošanai projektēšanā, piemēram, leņķu pielāgošana, virzienu maiņa, konsoles saīsināšana, atstarpju palielināšana, simetrijas uzlabošana, pielaižu pielāgošana utt. Īsāk sakot, profila šķērsgriezuma projektēšanai nepieciešama nepārtraukta apkopošana un inovācijas, un tajā pilnībā tiek ņemta vērā saistība ar veidnes projektēšanas, ražošanas un ražošanas procesiem.
3. Secinājums
Lai iegūtu vislabāko ekonomisko labumu no profilu ražošanas, dizainerim projektēšanas laikā jāņem vērā visi produkta dzīves cikla faktori, tostarp lietotāju vajadzības, dizains, ražošana, kvalitāte, izmaksas utt., un jācenšas panākt produkta izstrādes panākumus jau pirmajā reizē. Tas prasa ikdienas produkta ražošanas izsekošanu un pirmās rokas informācijas vākšanu un uzkrāšanu, lai prognozētu dizaina rezultātus un tos iepriekš koriģētu.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 10. septembris
