Alumiiniumisulamist profiilide laialdase kasutamise põhjus elus ja tootmises on see, et kõik tunnistavad täielikult selle eeliseid, nagu madal tihedus, korrosioonikindlus, suurepärane elektrijuhtivus, mitteferromagnetilised omadused, vormitavus ja ringlussevõetavus.
Hiina alumiiniumprofiilide tööstus on kasvanud nullist, väikesest suureks, kuni on arenenud suureks alumiiniumprofiilide tootjariigiks, mille toodang on maailmas esikohal. Kuna aga turu nõudmised alumiiniumprofiilitoodete järele pidevalt kasvavad, on alumiiniumprofiilide tootmine arenenud keerukuse, suure täpsuse ja suuremahulise tootmise suunas, mis on toonud kaasa rea tootmisprobleeme.
Alumiiniumprofiile toodetakse enamasti ekstrusiooni teel. Tootmise käigus tuleb lisaks ekstruuderi jõudlusele, vormi konstruktsioonile, alumiiniumvarda koostisele, kuumtöötlusele ja muudele protsessiteguritele arvestada ka profiili ristlõike konstruktsiooniga. Parim profiili ristlõike konstruktsioon mitte ainult ei vähenda protsessi raskusi allikast alates, vaid parandab ka toote kvaliteeti ja kasutusefekti, vähendab kulusid ja lühendab tarneaega.
See artikkel võtab kokku mitu alumiiniumprofiilide ristlõike projekteerimisel tavaliselt kasutatavat tehnikat, tuginedes tegelikele tootmisjuhtudele.
1. Alumiiniumprofiili sektsioonide projekteerimispõhimõtted
Alumiiniumprofiili ekstrusioon on töötlemismeetod, mille puhul kuumutatud alumiiniumvarras laaditakse ekstrusioonitorusse ja ekstruuderi kaudu rakendatakse rõhku, et see etteantud kuju ja suurusega vormiavast välja pressida, põhjustades plastset deformatsiooni vajaliku toote saamiseks. Kuna alumiiniumvarda mõjutavad deformatsiooniprotsessi ajal mitmesugused tegurid, nagu temperatuur, ekstrusioonikiirus, deformatsiooni hulk ja vorm, on metallivoolu ühtlust raske kontrollida, mis tekitab vormi kujundamisel teatud raskusi. Vormi tugevuse tagamiseks ja pragude, kokkuvarisemise, mõranemise jms vältimiseks tuleks profiili sektsiooni kujundamisel vältida järgmist: suured konsoolid, väikesed avad, väikesed augud, poorsed, asümmeetrilised, õhukeseinalised, ebaühtlase seina paksusega jne. Projekteerimisel peame kõigepealt rahuldama selle toimivust kasutuse, kaunistamise jms osas. Saadud sektsioon on kasutatav, kuid mitte parim lahendus. Sest kui projekteerijatel puuduvad teadmised ekstrusiooniprotsessist ja nad ei mõista asjakohaseid protsessiseadmeid ning tootmisprotsessi nõuded on liiga kõrged ja ranged, siis väheneb kvalifikatsioonimäär, suureneb hind ja ideaalset profiili ei toodeta. Seetõttu on alumiiniumprofiilide disaini põhimõte kasutada võimalikult lihtsat protsessi, rahuldades samal ajal selle funktsionaalset disaini.
2. Mõned näpunäited alumiiniumprofiili liidese kujundamiseks
2.1 Vea kompenseerimine
Sulgemine on profiilide tootmisel üks levinumaid defekte. Peamised põhjused on järgmised:
(1) Sügavate ristlõikeavadega profiilid sulguvad ekstrusiooni ajal sageli.
(2) Profiilide venitamine ja sirgendamine intensiivistab sulgumist.
(3) Teatud struktuuriga liimiga süstitud profiilidel tekib pärast liimi süstimist kolloidi kokkutõmbumise tõttu sulgumine.
Kui ülalmainitud sulgumine ei ole tõsine, saab seda vältida voolukiiruse reguleerimisega vormi konstruktsiooni abil; aga kui mitu tegurit on korraga ja vormi konstruktsioon ja sellega seotud protsessid ei suuda sulgumist lahendada, saab ristlõike konstruktsioonis anda eelkompensatsiooni ehk eelavamise.
Eelneva kompensatsiooni suurus tuleks valida selle konkreetse konstruktsiooni ja eelneva sulgemiskogemuse põhjal. Sel ajal on vormi avamise joonise (eelne avamine) ja valmis joonise kujundus erinev (joonis 1).
2.2 Jaga suured sektsioonid mitmeks väiksemaks sektsiooniks
Suuremahuliste alumiiniumprofiilide arendamisega muutuvad paljude profiilide ristlõike konstruktsioonid üha suuremaks, mis tähendab, et nende toetamiseks on vaja mitmeid seadmeid, nagu suured ekstruuderid, suured vormid, suured alumiiniumvardad jne, ning tootmiskulud tõusevad järsult. Mõnede suurte sektsioonide puhul, mida saab saavutada liitmise teel, tuleks need projekteerimisel jagada mitmeks väiksemaks sektsiooniks. See mitte ainult ei vähenda kulusid, vaid hõlbustab ka tasapinna, kumeruse ja täpsuse tagamist (joonis 2).
2.3 Paigaldage tugevdusribid selle tasapinna parandamiseks
Profiilsektsioonide projekteerimisel puututakse sageli kokku tasapinna nõuetega. Väikese avaga profiilide tasapinda on nende suure konstruktsioonitugevuse tõttu lihtne tagada. Pika avaga profiilid vajuvad vahetult pärast ekstrusiooni oma raskusjõu tõttu läbi ja keskel asuv suurima paindepingega osa on kõige nõgusam. Samuti, kuna seinapaneel on pikk, on lihtne tekitada laineid, mis halvendavad tasapinna katkendlikkust. Seetõttu tuleks ristlõike projekteerimisel vältida suuri lamedaid plaatkonstruktsioone. Vajadusel saab keskele paigaldada tugevdusribisid, et parandada tasapinda. (Joonis 3)
2.4 Teisene töötlemine
Profiilide tootmisprotsessis on mõningaid osi raske ekstrusioonprotsessiga valmis teha. Isegi kui see on võimalik, on töötlemis- ja tootmiskulud liiga kõrged. Sel ajal võib kaaluda muid töötlemismeetodeid.
Juhtum 1: Profiilsektsiooni alla 4 mm läbimõõduga augud muudavad vormi ebapiisavalt tugevaks, kergesti kahjustuvad ja raskesti töödeldavaks. Soovitatav on väikesed augud eemaldada ja puurida.
Juhtum 2: Tavaliste U-kujuliste soonte valmistamine pole keeruline, kuid kui soone sügavus ja soone laius ületavad 100 mm või soone laiuse ja soone sügavuse suhe on ebamõistlik, tekivad tootmisel ka probleemid, näiteks ebapiisav vormi tugevus ja raskused ava tagamisel. Profiilprofiili projekteerimisel võib ava pidada suletuks, nii et ebapiisava tugevusega algsest tahkest vormist saab stabiilse lõhestatud vormi ja ekstrusiooni ajal ei teki ava deformatsiooniprobleeme, mis muudab kuju säilitamise lihtsamaks. Lisaks saab projekteerimisel ava kahe otsa ühenduskohas teha mõningaid detaile. Näiteks: paigaldada V-kujulised märgid, väikesed sooned jne, et neid saaks lõpliku töötlemise ajal hõlpsalt eemaldada (joonis 4).
2.5 Väljast keeruline, aga seest lihtne
Alumiiniumprofiili ekstrusioonvormid saab ristlõike õõnsuse olemasolu järgi jagada tahketeks vormideks ja šuntvormideks. Tahkete vormide töötlemine on suhteliselt lihtne, samas kui šuntvormide töötlemine hõlmab suhteliselt keerulisi protsesse, nagu õõnsused ja südamikupead. Seetõttu tuleb profiiliosa konstruktsioonile pöörata täielikku tähelepanu, st profiili väliskontuur võib olla keerukam ning sooned, kruviaugud jne tuleks paigutada võimalikult perifeeriasse, samas kui sisemus peaks olema võimalikult lihtne ja täpsusnõuded ei tohiks olla liiga kõrged. Nii on nii vormi töötlemine kui ka hooldus palju lihtsamad ning saagikuse määr paraneb.
2.6 Reserveeritud varu
Pärast ekstrusiooni kasutatakse alumiiniumprofiilidel erinevaid pinnatöötlusmeetodeid vastavalt kliendi vajadustele. Nende hulgas on anodeerimis- ja elektroforeesimeetodid, millel õhukese kilekihi tõttu on väike mõju suurusele. Pulbervärvimise pinnatöötlusmeetodil koguneb pulber kergesti nurkadesse ja soontesse ning ühe kihi paksus võib ulatuda 100 μm-ni. Kui tegemist on kokkupanekuasendiga, näiteks liuguriga, tähendab see, et pihustuskatet on neli kihti. Paksus kuni 400 μm muudab kokkupaneku võimatuks ja mõjutab kasutamist.
Lisaks, kuna ekstrusioonide arv suureneb ja vorm kulub, muutub profiilipilude suurus aina väiksemaks ja liuguri suurus aina suuremaks, mis raskendab kokkupanekut. Eeltoodud põhjustel tuleb projekteerimisel vastavalt konkreetsetele tingimustele jätta sobiv varu, et tagada kokkupanek.
2.7 Tolerantsi märgistus
Ristlõike projekteerimisel valmistatakse esmalt montaažijoonis ja seejärel profiiltoote joonis. Õige montaažijoonis ei tähenda, et profiiltoote joonis on täiuslik. Mõned projekteerijad eiravad mõõtmete ja tolerantside märgistuse olulisust. Märgitud positsioonid on üldiselt mõõtmed, mida tuleb tagada, näiteks: montaažiasend, ava, soone sügavus, soone laius jne, ning neid on lihtne mõõta ja kontrollida. Üldiste mõõtmetolerantside puhul saab vastava täpsustaseme valida vastavalt riiklikule standardile. Mõned olulised montaažimõõtmed tuleb joonisele märkida konkreetsete tolerantsiväärtustega. Kui tolerants on liiga suur, on montaaž raskem ja kui tolerants on liiga väike, suurenevad tootmiskulud. Mõistliku tolerantsivahemiku saavutamiseks on projekteerijal vaja igapäevast kogemuste kogumist.
2.8 Üksikasjalikud kohandused
Detailid määravad edu või ebaedu ja sama kehtib ka profiili ristlõike kujundamise kohta. Väikesed muudatused ei saa mitte ainult kaitsta vormi ja kontrollida voolukiirust, vaid ka parandada pinna kvaliteeti ja suurendada saagikust. Üks levinumaid tehnikaid on nurkade ümardamine. Pressitud profiilidel ei saa olla absoluutselt teravaid nurki, kuna traatlõikusel kasutatavatel õhukestel vasktraatidel on samuti läbimõõdud. Voolukiirus nurkades on aga aeglane, hõõrdumine suur ja pinge kontsentreeritud, sageli on olukordi, kus ekstrusioonijäljed on ilmsed, suurust on raske kontrollida ja vormid on altid mõranemisele. Seetõttu tuleks ümardamisraadiust võimalikult palju suurendada, ilma et see mõjutaks selle kasutamist.
Isegi väikese ekstrusioonimasinaga toodetud profiili seina paksus ei tohiks olla väiksem kui 0,8 mm ja iga sektsiooni osa seina paksus ei tohiks erineda rohkem kui 4 korda. Projekteerimisel saab seina paksuse järskude muutuste korral kasutada diagonaaljooni või kaarekujulisi üleminekuid, et tagada korrapärane tühjenduskuju ja vormi lihtne parandamine. Lisaks on õhukeseinalistel profiilidel parem elastsus ja mõnede tugiliistude, liistude jms seina paksus võib olla umbes 1 mm. Projekteerimisel on palju rakendusi detailide reguleerimiseks, näiteks nurkade reguleerimine, suuna muutmine, konsoolide lühendamine, vahede suurendamine, sümmeetria parandamine, tolerantside reguleerimine jne. Lühidalt öeldes nõuab profiili ristlõike projekteerimine pidevat kokkuvõtet ja innovatsiooni ning arvestab täielikult seosega vormi projekteerimise, tootmise ja tootmisprotsessidega.
3. Kokkuvõte
Profiilitootmisest parima majandusliku kasu saamiseks tuleb disainerina disaini loomisel arvestada toote kogu elutsükli kõigi teguritega, sealhulgas kasutajate vajaduste, disaini, tootmise, kvaliteedi, maksumuse jms-ga, püüdes saavutada tootearenduse edu esimesel korral. See nõuab toote tootmise igapäevast jälgimist ning esmaallikast pärit teabe kogumist ja salvestamist, et prognoosida disainitulemusi ja neid eelnevalt korrigeerida.
Postituse aeg: 10. september 2024
