A razão pela qual os perfis de liga de alumínio são amplamente utilizados na vida e na produção é que todos reconhecem plenamente suas vantagens, como baixa densidade, resistência à corrosão, excelente condutividade elétrica, propriedades não ferromagnéticas, conformabilidade e reciclabilidade.
A indústria de perfis de alumínio da China cresceu do zero, de pequeno a grande porte, até se tornar um importante país produtor de perfis de alumínio, com produção classificada em primeiro lugar no mundo. No entanto, à medida que as exigências do mercado para produtos de perfis de alumínio continuam a aumentar, a produção de perfis de alumínio desenvolveu-se no sentido da complexidade, alta precisão e produção em larga escala, o que trouxe uma série de problemas de produção.
Os perfis de alumínio são produzidos principalmente por extrusão. Durante a produção, além de considerar o desempenho da extrusora, o desenho do molde, a composição da barra de alumínio, o tratamento térmico e outros fatores do processo, também deve ser considerado o desenho da seção transversal do perfil. O melhor projeto de seção transversal de perfil pode não apenas reduzir a dificuldade do processo desde a origem, mas também melhorar a qualidade e o efeito de uso do produto, reduzir custos e encurtar o tempo de entrega.
Este artigo resume várias técnicas comumente usadas no projeto de seções transversais de perfis de alumínio através de casos reais de produção.
1. Princípios de design de seção de perfil de alumínio
A extrusão de perfil de alumínio é um método de processamento no qual uma barra de alumínio aquecida é carregada em um cilindro de extrusão e a pressão é aplicada através de uma extrusora para extrusá-la de um orifício de matriz de determinado formato e tamanho, causando deformação plástica para obter o produto desejado. Como a barra de alumínio é afetada por vários fatores, como temperatura, velocidade de extrusão, quantidade de deformação e molde durante o processo de deformação, a uniformidade do fluxo do metal é difícil de controlar, o que traz certas dificuldades ao projeto do molde. Para garantir a resistência do molde e evitar fissuras, colapsos, lascas, etc., deve-se evitar o seguinte no projeto da seção do perfil: grandes cantilevers, pequenas aberturas, pequenos furos, porosos, assimétricos, de paredes finas, paredes irregulares espessura, etc. Ao projetar, devemos primeiro satisfazer seu desempenho em termos de uso, decoração, etc. A seção resultante é utilizável, mas não a melhor solução. Porque quando os projetistas não têm conhecimento do processo de extrusão e não entendem os equipamentos de processo relevantes, e os requisitos do processo de produção são muito altos e rigorosos, a taxa de qualificação será reduzida, o custo aumentará e o perfil ideal não será produzido. Portanto, o princípio do projeto de perfis de alumínio é usar o processo mais simples possível, satisfazendo ao mesmo tempo seu design funcional.
2. Algumas dicas sobre design de interface de perfil de alumínio
2.1 Compensação de erros
O fechamento é um dos defeitos comuns na produção de perfis. Os principais motivos são os seguintes:
(1) Perfis com aberturas transversais profundas frequentemente fecham quando extrudados.
(2) O estiramento e o endireitamento dos perfis intensificarão o fechamento.
(3) Perfis injetados com cola com determinadas estruturas também terão fechamento devido ao encolhimento do colóide após a injeção da cola.
Se o fechamento mencionado acima não for sério, ele pode ser evitado controlando a vazão através do projeto do molde; mas se vários fatores se sobrepõem e o projeto do molde e processos relacionados não conseguem resolver o fechamento, a pré-compensação pode ser dada no projeto da seção transversal, ou seja, pré-abertura.
O valor da compensação pré-abertura deve ser selecionado com base na sua estrutura específica e na experiência anterior de fechamento. Neste momento, o desenho do desenho de abertura do molde (pré-abertura) e o desenho final são diferentes (Figura 1).
2.2 Divida seções grandes em várias seções pequenas
Com o desenvolvimento de perfis de alumínio em grande escala, os desenhos transversais de muitos perfis estão se tornando cada vez maiores, o que significa que uma série de equipamentos, como extrusoras grandes, moldes grandes, grandes hastes de alumínio, etc., são necessários para apoiá-los. e os custos de produção aumentam acentuadamente. Para algumas seções de tamanho grande que podem ser obtidas por emenda, elas devem ser divididas em várias seções pequenas durante o projeto. Isso pode não apenas reduzir custos, mas também facilitar a garantia de planicidade, curvatura e precisão (Figura 2).
2.3 Configure nervuras de reforço para melhorar seu nivelamento
Os requisitos de planicidade são frequentemente encontrados ao projetar seções de perfil. Perfis de pequenos vãos são fáceis de garantir planicidade devido à sua alta resistência estrutural. Perfis de longo vão cederão devido à sua própria gravidade logo após a extrusão, e a parte com maior tensão de flexão no meio será a mais côncava. Além disso, como o painel da parede é longo, é fácil gerar ondas, o que piorará a intermitência do avião. Portanto, estruturas de placas planas de grande porte devem ser evitadas no dimensionamento de seções transversais. Se necessário, podem ser instaladas nervuras de reforço no meio para melhorar seu nivelamento. (Figura 3)
2.4 Processamento secundário
No processo de produção de perfis, algumas seções são difíceis de completar por processamento de extrusão. Mesmo que isso possa ser feito, os custos de processamento e produção serão demasiado elevados. Neste momento, outros métodos de processamento podem ser considerados.
Caso 1: Furos com diâmetro inferior a 4 mm na seção do perfil tornarão o molde insuficiente em resistência, facilmente danificado e difícil de processar. Recomenda-se remover os pequenos furos e usar perfuração.
Caso 2: A produção de ranhuras comuns em forma de U não é difícil, mas se a profundidade e a largura da ranhura excederem 100 mm, ou a relação entre a largura da ranhura e a profundidade da ranhura não for razoável, problemas como resistência insuficiente do molde e dificuldade em garantir a abertura também serão encontrados durante a produção. Ao projetar a seção do perfil, a abertura pode ser considerada fechada, de modo que o molde sólido original com resistência insuficiente possa ser transformado em um molde bipartido estável, e não haverá problema de deformação da abertura durante a extrusão, tornando a forma mais fácil de manter. Além disso, alguns detalhes podem ser feitos na ligação entre as duas extremidades da abertura durante o projeto. Por exemplo: definir marcas em forma de V, pequenos canais, etc., para que possam ser facilmente removidos durante a usinagem final (Figura 4).
2.5 Complexo por fora, mas simples por dentro
Os moldes de extrusão de perfis de alumínio podem ser divididos em moldes sólidos e moldes shunt, dependendo se a seção transversal possui cavidade. O processamento de moldes sólidos é relativamente simples, enquanto o processamento de moldes shunt envolve processos relativamente complexos, como cavidades e cabeças de núcleo. Portanto, deve-se levar em consideração o projeto da seção do perfil, ou seja, o contorno externo da seção pode ser projetado para ser mais complexo, e ranhuras, furos para parafusos, etc. , enquanto o interior deve ser o mais simples possível e os requisitos de precisão não podem ser muito elevados. Desta forma, tanto o processamento como a manutenção do molde serão muito mais simples e a taxa de rendimento também será melhorada.
2.6 Margem reservada
Após a extrusão, os perfis de alumínio possuem diferentes métodos de tratamento de superfície de acordo com a necessidade do cliente. Entre eles, os métodos de anodização e eletroforese têm pouco impacto no tamanho devido à fina camada de filme. Se o método de tratamento de superfície com revestimento em pó for usado, o pó se acumulará facilmente nos cantos e ranhuras, e a espessura de uma única camada pode chegar a 100 μm. Se esta for uma posição de montagem, como um controle deslizante, significará que existem 4 camadas de revestimento em spray. Espessuras de até 400 μm impossibilitarão a montagem e afetarão o uso.
Além disso, à medida que o número de extrusões aumenta e o molde se desgasta, o tamanho das ranhuras do perfil ficará cada vez menor, enquanto o tamanho do controle deslizante ficará cada vez maior, dificultando a montagem. Com base nas razões acima, as margens apropriadas devem ser reservadas de acordo com condições específicas durante o projeto para garantir a montagem.
2.7 Marcação de tolerância
Para o projeto de seção transversal, o desenho de montagem é produzido primeiro e depois o desenho do produto de perfil é produzido. O desenho de montagem correto não significa que o desenho do produto perfilado seja perfeito. Alguns projetistas ignoram a importância da marcação de dimensões e tolerâncias. As posições marcadas são geralmente as dimensões que precisam ser garantidas, tais como: posição de montagem, abertura, profundidade da ranhura, largura da ranhura, etc., e são fáceis de medir e inspecionar. Para tolerâncias dimensionais gerais, o nível de precisão correspondente pode ser selecionado de acordo com o padrão nacional. Algumas dimensões importantes da montagem precisam ser marcadas com valores de tolerância específicos no desenho. Se a tolerância for muito grande, a montagem será mais difícil, e se a tolerância for muito pequena, o custo de produção aumentará. Uma faixa de tolerância razoável requer o acúmulo diário de experiência do projetista.
2.8 Ajustes detalhados
Os detalhes determinam o sucesso ou o fracasso, e o mesmo se aplica ao dimensionamento de secções transversais de perfis. Pequenas mudanças podem não apenas proteger o molde e controlar a vazão, mas também melhorar a qualidade da superfície e aumentar a taxa de rendimento. Uma das técnicas comumente usadas é o arredondamento de cantos. Os perfis extrudados não podem ter cantos absolutamente afiados porque os finos fios de cobre usados no corte do fio também possuem diâmetros. No entanto, a velocidade do fluxo nos cantos é lenta, o atrito é grande e a tensão é concentrada, muitas vezes há situações em que as marcas de extrusão são óbvias, o tamanho é difícil de controlar e os moldes são propensos a lascar. Portanto, o raio de arredondamento deve ser aumentado tanto quanto possível sem afetar a sua utilização.
Mesmo que seja produzido por uma pequena máquina de extrusão, a espessura da parede do perfil não deve ser inferior a 0,8 mm, e a espessura da parede de cada parte da seção não deve diferir em mais de 4 vezes. Durante o projeto, linhas diagonais ou transições de arco podem ser usadas nas mudanças repentinas na espessura da parede para garantir um formato de descarga regular e fácil reparo do molde. Além disso, os perfis de paredes finas têm melhor elasticidade e a espessura da parede de alguns reforços, sarrafos, etc. pode ser de cerca de 1 mm. Existem muitas aplicações para ajustar detalhes no projeto, como ajustar ângulos, mudar de direção, encurtar cantilevers, aumentar lacunas, melhorar a simetria, ajustar tolerâncias, etc. Em suma, o projeto de seção transversal de perfil requer resumo e inovação contínuos e considera plenamente o relacionamento com projeto de moldes, fabricação e processos de produção.
3. Conclusão
Como projetista, para obter os melhores benefícios econômicos da produção de perfis, todos os fatores de todo o ciclo de vida do produto devem ser considerados durante o projeto, incluindo necessidades do usuário, projeto, fabricação, qualidade, custo, etc., esforçando-se para alcançar sucesso no desenvolvimento de produtos pela primeira vez. Estes exigem o acompanhamento diário da produção do produto e a recolha e acumulação de informações em primeira mão, a fim de prever os resultados do projeto e corrigi-los antecipadamente.
Horário da postagem: 10 de setembro de 2024
