مهارت های طراحی مقطع پروفیل آلومینیوم برای حل مشکلات تولید اکستروژن

دلیل استفاده گسترده از پروفیل های آلیاژ آلومینیوم در زندگی و تولید این است که همه به طور کامل به مزایای آن مانند چگالی کم، مقاومت در برابر خوردگی، هدایت الکتریکی عالی، خواص غیر فرومغناطیسی، شکل پذیری و بازیافت پی برده اند.

صنعت پروفیل آلومینیوم چین از ابتدا رشد کرده است، از کوچک به بزرگ، تا زمانی که به یک کشور بزرگ تولید کننده پروفیل آلومینیوم با تولید رتبه اول در جهان تبدیل شده است. با این حال، با ادامه افزایش نیاز بازار به محصولات پروفیل آلومینیومی، تولید پروفیل های آلومینیومی در جهت پیچیدگی، دقت بالا و تولید در مقیاس بزرگ توسعه یافته است که مجموعه ای از مشکلات تولید را به همراه داشته است.

پروفیل های آلومینیومی بیشتر به روش اکستروژن تولید می شوند. در طول تولید، علاوه بر در نظر گرفتن عملکرد اکسترودر، طراحی قالب، ترکیب میله آلومینیومی، عملیات حرارتی و سایر عوامل فرآیند، طراحی مقطع پروفیل نیز باید در نظر گرفته شود. بهترین طراحی مقطع پروفیل نه تنها می تواند دشواری فرآیند را از منبع کاهش دهد، بلکه کیفیت و اثر استفاده محصول را بهبود می بخشد، هزینه ها را کاهش می دهد و زمان تحویل را کوتاه می کند.

این مقاله چندین تکنیک رایج مورد استفاده در طراحی مقطع پروفیل آلومینیوم را از طریق موارد واقعی در تولید خلاصه می کند.

1. اصول طراحی بخش پروفیل آلومینیومی

اکستروژن پروفیل آلومینیومی یک روش پردازش است که در آن یک میله آلومینیومی گرم شده در یک بشکه اکستروژن بارگذاری می شود و از طریق یک اکسترودر فشار وارد می شود تا آن را از یک سوراخ قالب با شکل و اندازه معین اکسترود کند و باعث تغییر شکل پلاستیک برای به دست آوردن محصول مورد نیاز شود. از آنجایی که میله آلومینیومی تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند دما، سرعت اکستروژن، مقدار تغییر شکل و قالب در طول فرآیند تغییر شکل قرار می گیرد، کنترل یکنواختی جریان فلز دشوار است، که مشکلات خاصی را برای طراحی قالب به همراه دارد. به منظور اطمینان از استحکام قالب و جلوگیری از ترک، ریزش، بریدگی و غیره، در طراحی قسمت پروفیل باید از موارد زیر اجتناب شود: کنسول های بزرگ، دهانه های کوچک، سوراخ های کوچک، متخلخل، نامتقارن، دیواره نازک، دیوار ناهموار. ضخامت و ... در هنگام طراحی ابتدا باید عملکرد آن را از نظر کاربری، تزئینات و ... راضی کنیم.قسمت به دست آمده قابل استفاده است اما بهترین راه حل نیست. از آنجا که زمانی که طراحان دانشی از فرآیند اکستروژن نداشته باشند و تجهیزات فرآیند مربوطه را درک نکنند و الزامات فرآیند تولید بیش از حد بالا و سختگیرانه باشد، نرخ صلاحیت کاهش می‌یابد، هزینه افزایش می‌یابد و پروفایل ایده‌آل تولید نمی‌شود. بنابراین، اصل طراحی مقطع پروفیل آلومینیومی استفاده از ساده ترین فرآیند ممکن در عین رضایت از طراحی کاربردی آن است.

2. چند نکته در مورد طراحی رابط پروفیل آلومینیومی

2.1 جبران خطا

بسته شدن یکی از عیوب رایج در تولید پروفیل است. دلایل اصلی به شرح زیر است:

(1) پروفیل هایی که دارای دهانه های عمیق مقطعی هستند اغلب هنگام اکسترود بسته می شوند.

(2) کشش و صاف کردن پروفیل ها بسته شدن را تشدید می کند.

(3) پروفیل های تزریق چسب با ساختارهای خاص نیز به دلیل انقباض کلوئید پس از تزریق چسب بسته می شوند.

اگر بسته شدن فوق جدی نباشد، می توان با کنترل سرعت جریان از طریق طراحی قالب از آن جلوگیری کرد. اما اگر عوامل متعددی روی هم قرار گیرند و طراحی قالب و فرآیندهای مربوطه نتواند بسته شدن را حل کند، می توان در طرح مقطعی، یعنی پیش باز شدن، پیش جبران کرد.

میزان غرامت پیش از افتتاح باید بر اساس ساختار خاص آن و تجربه بسته شدن قبلی انتخاب شود. در این زمان، طراحی نقشه باز شدن قالب (پیش باز شدن) و نقشه تمام شده متفاوت است (شکل 1).

2.2 بخش های بزرگ را به چند بخش کوچک تقسیم کنید

با توسعه پروفیل های آلومینیومی در مقیاس بزرگ، طرح های مقطعی بسیاری از پروفیل ها بزرگ و بزرگتر می شود، به این معنی که برای پشتیبانی از آنها به یک سری تجهیزات مانند اکسترودرهای بزرگ، قالب های بزرگ، میله های آلومینیومی بزرگ و غیره نیاز است. ، و هزینه های تولید به شدت افزایش می یابد. برای برخی از مقاطع با اندازه بزرگ که می توان از طریق اتصال به دست آورد، آنها باید در طول طراحی به چندین بخش کوچک تقسیم شوند. این نه تنها می تواند هزینه ها را کاهش دهد، بلکه اطمینان از صافی، انحنا و دقت را آسان تر می کند (شکل 2).

2.3 دنده های تقویت کننده را برای بهبود صافی آن تنظیم کنید

الزامات صافی اغلب هنگام طراحی بخش های پروفیل مواجه می شوند. پروفیل های دهانه کوچک به دلیل استحکام ساختاری بالا به راحتی می توانند صافی را تضمین کنند. پروفیل های با دهانه بلند به دلیل گرانش خود درست پس از اکستروژن فرو می روند و قسمتی که بیشترین تنش خمشی در وسط دارد، مقعر ترین قسمت خواهد بود. همچنین به دلیل طولانی بودن پانل دیواری، به راحتی می توان امواج ایجاد کرد که تناوب هواپیما را بدتر می کند. بنابراین، در طراحی مقطع باید از سازه های صفحه تخت با اندازه بزرگ خودداری کرد. در صورت لزوم می توان دنده های تقویت کننده را در وسط نصب کرد تا صافی آن بهبود یابد. (شکل 3)

2.4 پردازش ثانویه

در فرآیند تولید پروفیل، تکمیل برخی از بخش ها با پردازش اکستروژن دشوار است. حتی اگر بتوان آن را انجام داد، هزینه های پردازش و تولید بسیار بالا خواهد بود. در این زمان می توان روش های پردازش دیگری را در نظر گرفت.

مورد 1: سوراخ هایی با قطر کمتر از 4 میلی متر در قسمت پروفیل باعث می شود که قالب از نظر استحکام کافی نباشد، به راحتی آسیب ببیند و پردازش آن دشوار باشد. توصیه می شود سوراخ های کوچک را بردارید و به جای آن از سوراخ کاری استفاده کنید.

مورد دوم: تولید شیارهای U شکل معمولی دشوار نیست، اما اگر عمق شیار و عرض شیار بیش از 100 میلی متر باشد یا نسبت عرض شیار به عمق شیار غیر منطقی باشد، مشکلاتی مانند استحکام قالب ناکافی و مشکل در اطمینان از باز شدن ایجاد می شود. در حین تولید نیز با آن مواجه خواهد شد. هنگام طراحی قسمت پروفیل می توان دهانه را بسته در نظر گرفت تا قالب جامد اولیه با استحکام ناکافی به قالب شکافی پایدار تبدیل شود و در هنگام اکستروژن مشکلی در تغییر شکل باز شدن وجود نداشته باشد و شکل را راحت تر کند. حفظ کند. علاوه بر این، در حین طراحی می توان برخی جزئیات را در محل اتصال دو سر دهانه انجام داد. به عنوان مثال: علامت های V شکل، شیارهای کوچک و غیره را تنظیم کنید تا در حین ماشینکاری نهایی به راحتی حذف شوند (شکل 4).

2.5 در بیرون پیچیده اما در داخل ساده است

قالب های اکستروژن پروفیل آلومینیومی را می توان به قالب های جامد و قالب های شنت با توجه به اینکه سطح مقطع دارای حفره است تقسیم کرد. پردازش قالب های جامد نسبتاً ساده است، در حالی که پردازش قالب های شنت شامل فرآیندهای نسبتاً پیچیده ای مانند حفره ها و سرهای هسته است. بنابراین باید به طراحی قسمت پروفیل توجه کامل داشت، یعنی می توان کانتور بیرونی مقطع را پیچیده تر طراحی کرد و حتی الامکان شیارها، سوراخ های پیچ و غیره را در حاشیه قرار داد. ، در حالی که فضای داخلی باید تا حد امکان ساده باشد و دقت مورد نیاز نمی تواند خیلی زیاد باشد. به این ترتیب، هم پردازش و هم نگهداری قالب بسیار ساده‌تر می‌شود و نرخ بازده نیز بهبود می‌یابد.

2.6 حاشیه رزرو شده

پس از اکستروژن، پروفیل های آلومینیومی با توجه به نیاز مشتری دارای روش های مختلف عملیات سطحی هستند. در این میان روش های آندایزینگ و الکتروفورز به دلیل لایه نازک لایه تاثیر کمی بر اندازه دارند. در صورت استفاده از روش عملیات سطحی پوشش پودری، پودر به راحتی در گوشه ها و شیارها جمع می شود و ضخامت یک لایه می تواند به 100 میکرومتر برسد. اگر این یک موقعیت مونتاژ است، مانند یک لغزنده، به این معنی است که 4 لایه پوشش اسپری وجود دارد. ضخامت تا 400 میکرومتر مونتاژ را غیرممکن می کند و بر استفاده تأثیر می گذارد.

علاوه بر این، با افزایش تعداد اکستروژن ها و فرسودگی قالب، اندازه شکاف های پروفیل کوچکتر و کوچکتر می شود، در حالی که اندازه لغزنده بزرگتر و بزرگتر می شود و مونتاژ را دشوارتر می کند. بر اساس دلایل فوق، برای اطمینان از مونتاژ، باید حواشی مناسب با توجه به شرایط خاص در طول طراحی رزرو شود.

2.7 علامت گذاری تحمل

برای طراحی مقطع ابتدا نقشه مونتاژ و سپس نقشه محصول پروفیل تولید می شود. نقشه مونتاژ صحیح به این معنی نیست که طراحی محصول پروفایل کامل است. برخی از طراحان اهمیت علامت گذاری ابعاد و تحمل را نادیده می گیرند. موقعیت های علامت گذاری شده عموماً ابعادی هستند که باید تضمین شوند، مانند: موقعیت مونتاژ، دهانه، عمق شیار، عرض شیار و غیره و اندازه گیری و بازرسی آسان است. برای تحمل ابعاد عمومی، سطح دقت مربوطه را می توان بر اساس استاندارد ملی انتخاب کرد. برخی از ابعاد مونتاژ مهم باید با مقادیر تحمل خاصی در نقشه مشخص شوند. اگر تحمل بیش از حد بزرگ باشد، مونتاژ دشوارتر خواهد شد و اگر تحمل خیلی کم باشد، هزینه تولید افزایش می یابد. محدوده تحمل معقول مستلزم انباشت تجربه روزانه طراح است.

2.8 تنظیمات دقیق

جزئیات تعیین کننده موفقیت یا شکست هستند و همین امر در مورد طراحی مقطع پروفیل نیز صادق است. تغییرات کوچک نه تنها می تواند از قالب محافظت کند و سرعت جریان را کنترل کند، بلکه کیفیت سطح را نیز بهبود می بخشد و نرخ بازده را افزایش می دهد. یکی از تکنیک های رایج، گرد کردن گوشه ها است. پروفیل های اکسترود شده نمی توانند گوشه های کاملاً تیز داشته باشند زیرا سیم های مسی نازک مورد استفاده در برش سیم نیز دارای قطر هستند. با این حال، سرعت جریان در گوشه‌ها آهسته است، اصطکاک زیاد است، و تنش متمرکز است، اغلب موقعیت‌هایی وجود دارد که علائم اکستروژن آشکار هستند، کنترل اندازه دشوار است، و قالب‌ها مستعد تراشه شدن هستند. بنابراین، شعاع گرد کردن باید تا حد امکان افزایش یابد بدون اینکه تأثیری در استفاده از آن داشته باشد.

حتی اگر توسط دستگاه اکستروژن کوچک تولید شود، ضخامت دیواره پروفیل نباید کمتر از 0.8 میلی متر باشد و ضخامت دیواره هر قسمت از مقطع نباید بیش از 4 برابر متفاوت باشد. در طول طراحی، می توان از خطوط مورب یا انتقال قوس در تغییرات ناگهانی ضخامت دیوار برای اطمینان از شکل تخلیه منظم و تعمیر آسان قالب استفاده کرد. علاوه بر این، پروفیل های جدار نازک خاصیت ارتجاعی بهتری دارند و ضخامت دیواره برخی از گیره ها، چفت ها و غیره می تواند حدود 1 میلی متر باشد. کاربردهای زیادی برای تنظیم جزئیات در طراحی وجود دارد، مانند تنظیم زاویه، تغییر جهت، کوتاه کردن کنسول، افزایش شکاف ها، بهبود تقارن، تنظیم تلرانس ها و غیره. به طور خلاصه، طراحی مقطع پروفیل مستلزم جمع بندی و نوآوری مداوم است و به طور کامل ارتباط با طراحی قالب، ساخت و فرآیندهای تولید.

3. نتیجه گیری

به عنوان یک طراح، برای به دست آوردن بهترین منافع اقتصادی از تولید پروفیل، باید تمام عوامل کل چرخه عمر محصول را در طول طراحی در نظر گرفت، از جمله نیازهای کاربر، طراحی، ساخت، کیفیت، هزینه و غیره برای دستیابی به آن تلاش کرد. موفقیت توسعه محصول اولین بار این موارد مستلزم ردیابی روزانه تولید محصول و جمع آوری و انباشت اطلاعات دست اول به منظور پیش بینی نتایج طراحی و اصلاح آنها از قبل است.