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, odlična električna provodljivost, neferomagnetska svojstva, mogućnost oblikovanja i recikliranja.
Kineska industrija aluminijskih profila rasla je od nule, od male do velike, sve dok se nije razvila u glavnu zemlju proizvođača aluminijskih profila, s proizvodnjom koja je na prvom mjestu u svijetu. Međutim, kako se potražnja tržišta za aluminijskim profilima nastavlja povećavati, proizvodnja aluminijskih profila razvila se u smjeru složenosti, visoke preciznosti i proizvodnje velikih razmjera, što je dovelo do niza proizvodnih problema.
Aluminijski profili se uglavnom proizvode ekstruzijom. Tokom proizvodnje, pored razmatranja performansi ekstrudera, dizajna kalupa, sastava aluminijske šipke, termičke obrade i drugih faktora procesa, mora se uzeti u obzir i dizajn poprečnog presjeka profila. Najbolji dizajn poprečnog presjeka profila ne samo da može smanjiti poteškoće procesa od izvora, već i poboljšati kvalitet i upotrebni učinak proizvoda, smanjiti troškove i skratiti vrijeme isporuke.
Ovaj članak sažima nekoliko često korištenih tehnika u dizajniranju poprečnih presjeka aluminijskih profila kroz stvarne slučajeve u proizvodnji.
1. Principi dizajna aluminijskih profila
Ekstruzija aluminijskog profila je metoda obrade u kojoj se zagrijana aluminijska šipka ubacuje u cijev za ekstruziju, a zatim se kroz ekstruder primjenjuje pritisak kako bi se istisnula iz otvora matrice određenog oblika i veličine, uzrokujući plastičnu deformaciju kako bi se dobio željeni proizvod. Budući da na aluminijsku šipku utječu različiti faktori poput temperature, brzine ekstruzije, količine deformacije i kalupa tokom procesa deformacije, ujednačenost toka metala je teško kontrolirati, što donosi određene poteškoće u dizajnu kalupa. Kako bi se osigurala čvrstoća kalupa i izbjegle pukotine, urušavanje, ljuštenje itd., u dizajnu profila treba izbjegavati sljedeće: velike konzole, male otvore, male rupe, poroznost, asimetriju, tanke stijenke, neravnomjernu debljinu stijenki itd. Prilikom dizajniranja prvo moramo zadovoljiti njegove performanse u smislu upotrebe, dekoracije itd. Dobiveni profil je upotrebljiv, ali nije 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, troškovi će se povećati i idealan profil se neće proizvesti. Stoga je princip dizajniranja aluminijskih profila korištenje što jednostavnijeg procesa uz zadovoljavanje funkcionalnog dizajna.
2. Nekoliko savjeta o dizajnu interfejsa aluminijskog profila
2.1 Kompenzacija greške
Zatvaranje je jedan od uobičajenih nedostataka u proizvodnji profila. Glavni razlozi su sljedeći:
(1) Profili s dubokim otvorima poprečnog presjeka često će se zatvoriti prilikom ekstruzije.
(2) Istezanje i ispravljanje profila će pojačati 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 faktora superponira i dizajn kalupa i povezani procesi ne mogu riješiti zatvaranje, u dizajnu poprečnog presjeka može se dati predkompenzacija, odnosno prethodno otvaranje.
Iznos kompenzacije prije otvaranja treba odabrati na osnovu specifične strukture i prethodnog iskustva zatvaranja. U ovom trenutku, dizajn crteža otvora kalupa (prije otvaranja) i gotov crtež se razlikuju (Slika 1).
2.2 Podijelite velike dijelove na više malih dijelova
Razvojem aluminijskih profila velikih dimenzija, poprečni presjeci mnogih profila postaju sve veći i veći, što znači da je za njihovu podršku potreban niz opreme poput velikih ekstrudera, velikih kalupa, velikih aluminijskih šipki itd., a troškovi proizvodnje naglo rastu. Za neke profile velikih dimenzija koji se mogu postići spajanjem, potrebno ih je podijeliti na nekoliko manjih dijelova tokom projektovanja. Ovo ne samo da može smanjiti troškove, već i olakšati osiguranje ravnosti, zakrivljenosti i tačnosti (Slika 2).
2.3 Postavite ojačavajuća rebra kako biste poboljšali njegovu ravnost
Zahtjevi za ravnost često se susreću prilikom projektovanja profilnih presjeka. Profili malog raspona lako se osiguravaju ravnost zbog njihove visoke strukturne čvrstoće. Profili dugog raspona će se saviti zbog vlastite gravitacije odmah nakon ekstruzije, a dio s najvećim naponom savijanja u sredini bit će najkonkavniji. Također, budući da je zidni panel dugačak, lako je generirati valove, što će pogoršati isprekidanost ravnine. Stoga, pri projektovanju poprečnog presjeka treba izbjegavati velike ravne ploče. Ako je potrebno, u sredini se mogu ugraditi ojačavajuća rebra kako bi se poboljšala njegova ravnost. (Slika 3)
2.4 Sekundarna obrada
U procesu proizvodnje profila, neke dijelove je teško završiti ekstruzijskom obradom. 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 profilnom dijelu će učiniti kalup nedovoljnom čvrstoćom, lako oštećenim i teškim za obradu. Preporučuje se uklanjanje malih rupa i umjesto toga bušenje.
Slučaj 2: Proizvodnja običnih žljebova u obliku slova U nije teška, ali ako dubina i širina žljeba prelaze 100 mm ili je odnos širine žljeba i dubine žljeba nerazuman, tokom proizvodnje će se pojaviti problemi poput nedovoljne čvrstoće kalupa i poteškoća u osiguravanju otvora. Prilikom projektovanja profilnog dijela, otvor se može smatrati zatvorenim, tako da se originalni čvrsti kalup s nedovoljnom čvrstoćom može pretvoriti u stabilan podijeljeni kalup, i neće biti problema s deformacijom otvora tokom ekstruzije, što olakšava održavanje oblika. Osim toga, neki detalji se mogu uraditi na spoju između dva kraja otvora tokom projektovanja. Na primjer: postaviti oznake u obliku slova V, male žljebove itd., tako da se mogu lako ukloniti tokom završne obrade (Slika 4).
2.5 Kompleksno izvana, ali jednostavno iznutra
Kalupi za ekstruziju aluminijskih profila mogu se podijeliti na pune kalupe i kalupe za spajanje prema tome da li poprečni presjek ima šupljinu. Obrada punih kalupa je relativno jednostavna, dok obrada kalupa za spajanje uključuje relativno složene procese poput šupljina i glava jezgre. Stoga se mora posvetiti puna pažnja dizajnu profilnog dijela, odnosno vanjska kontura dijela može biti dizajnirana da bude složenija, a žljebovi, rupe za vijke itd. trebaju biti postavljeni što je više moguće na periferiji, dok unutrašnjost treba biti što jednostavnija, a zahtjevi za tačnost ne smiju biti previsoki. Na taj način, i obrada i održavanje kalupa bit će mnogo jednostavniji, a stopa prinosa će se također poboljšati.
2.6 Rezervisana 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 uglovima i žljebovima, a debljina jednog sloja može doseći 100 μm. Ako se radi o položaju montaže, kao što je klizač, to će značiti da postoje 4 sloja prskanog premaza. Debljina do 400 μm onemogućit će montažu i uticati na upotrebu.
Osim toga, kako se broj ekstruzija povećava i kalup se troši, veličina utora profila će postajati sve manja i manja, dok će veličina klizača postajati sve veća i veća, što otežava montažu. Na osnovu gore navedenih razloga, tokom projektovanja moraju se rezervisati odgovarajuće margine prema specifičnim uslovima kako bi se osigurala montaža.
2.7 Označavanje tolerancije
Za projektovanje poprečnog presjeka, prvo se izrađuje montažni crtež, a zatim crtež profilnog proizvoda. Ispravan montažni crtež ne znači da je crtež profilnog proizvoda savršen. Neki dizajneri zanemaruju važnost označavanja dimenzija i tolerancija. Označene pozicije su uglavnom dimenzije koje treba garantovati, kao što su: položaj montaže, otvor, dubina žljeba, širina žljeba itd., i lako ih je izmjeriti i pregledati. Za opšte dimenzijske tolerancije, odgovarajući nivo tačnosti može se odabrati prema nacionalnom standardu. Neke važne montažne dimenzije moraju biti označene specifičnim vrijednostima tolerancije na crtežu. Ako je tolerancija prevelika, montaža će biti teža, a ako je tolerancija premala, troškovi proizvodnje će se povećati. Razuman raspon tolerancije zahtijeva svakodnevno akumuliranje iskustva dizajnera.
2.8 Detaljna podešavanja
Detalji određuju uspjeh ili neuspjeh, a isto važi i za dizajn poprečnog presjeka profila. Male promjene ne samo da mogu zaštititi kalup i kontrolirati brzinu protoka, već i poboljšati kvalitet površine i povećati stopu prinosa. Jedna od uobičajeno korištenih tehnika je zaobljavanje uglova. Ekstrudirani profili ne mogu imati apsolutno oštre uglove jer tanke bakrene žice koje se koriste u rezanju žicom također imaju promjere. Međutim, brzina protoka na uglovima je mala, trenje je veliko, a napon koncentriran, često postoje situacije u kojima su tragovi ekstruzije očigledni, veličinu je teško kontrolirati, a kalupi su skloni krhotinama. Stoga, radijus zaobljavanja treba povećati što je više moguće, a da to ne utječe na njegovu upotrebu.
Čak i ako se proizvodi malom ekstruzijskom mašinom, 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. Tokom projektovanja, dijagonalne linije ili lučni prijelazi mogu se koristiti pri naglim promjenama debljine stijenke kako bi se osigurao pravilan oblik pražnjenja i laka popravka kalupa. Osim toga, tankozidni profili imaju bolju elastičnost, a debljina stijenke nekih umetaka, letvica itd. može biti oko 1 mm. Postoje mnoge primjene za podešavanje detalja u dizajnu, kao što su podešavanje uglova, promjena smjera, skraćivanje konzola, povećanje razmaka, poboljšanje simetrije, podešavanje tolerancija itd. Ukratko, projektovanje poprečnog presjeka profila zahtijeva kontinuirano sažimanje i inovacije, te u potpunosti uzima u obzir odnos između projektovanja kalupa, proizvodnje i proizvodnih procesa.
3. Zaključak
Kao dizajner, kako bi se postigla najbolja ekonomska korist od proizvodnje profila, svi faktori cijelog životnog ciklusa proizvoda moraju se uzeti u obzir tokom dizajniranja, uključujući potrebe korisnika, dizajn, proizvodnju, kvalitet, troškove itd., te težiti ka postizanju uspjeha u razvoju proizvoda iz prvog pokušaja. To zahtijeva svakodnevno praćenje proizvodnje proizvoda i prikupljanje i akumulaciju informacija iz prve ruke kako bi se predvidjeli rezultati dizajna i unaprijed ispravili.
Vrijeme objave: 10. septembar 2024.
