La razón por la que los perfiles de aleación de aluminio se utilizan ampliamente en la vida y la producción es que todos reconocen plenamente sus ventajas, como baja densidad, resistencia a la corrosión, excelente conductividad eléctrica, propiedades no ferromagnéticas, conformabilidad y reciclabilidad.
La industria de perfiles de aluminio de China ha crecido desde cero, de pequeña a grande, hasta convertirse en un importante país productor de perfiles de aluminio, con una producción que ocupa el primer lugar en el mundo. Sin embargo, a medida que los requisitos del mercado para productos de perfiles de aluminio continúan aumentando, la producción de perfiles de aluminio se ha desarrollado hacia la complejidad, la alta precisión y la producción a gran escala, lo que ha provocado una serie de problemas de producción.
Los perfiles de aluminio se fabrican principalmente por extrusión. Durante la producción, además de considerar el rendimiento de la extrusora, el diseño del molde, la composición de la varilla de aluminio, el tratamiento térmico y otros factores del proceso, también se debe considerar el diseño de la sección transversal del perfil. El mejor diseño de sección transversal del perfil no solo puede reducir la dificultad del proceso desde el origen, sino también mejorar la calidad y el efecto de uso del producto, reducir costos y acortar el tiempo de entrega.
Este artículo resume varias técnicas comúnmente utilizadas en el diseño de secciones transversales de perfiles de aluminio a través de casos reales en producción.
1. Principios de diseño de la sección de perfil de aluminio.
La extrusión de perfiles de aluminio es un método de procesamiento en el que se carga una varilla de aluminio calentada en un cilindro de extrusión y se aplica presión a través de una extrusora para extruirla desde un orificio de matriz de una forma y tamaño determinados, provocando deformación plástica para obtener el producto requerido. Dado que la varilla de aluminio se ve afectada por varios factores como la temperatura, la velocidad de extrusión, la cantidad de deformación y el molde durante el proceso de deformación, la uniformidad del flujo de metal es difícil de controlar, lo que trae ciertas dificultades al diseño del molde. Para garantizar la resistencia del molde y evitar grietas, colapso, astillas, etc., se debe evitar lo siguiente en el diseño de la sección del perfil: voladizos grandes, aberturas pequeñas, agujeros pequeños, paredes porosas, asimétricas, de paredes delgadas y desiguales. espesor, etc. A la hora de diseñar debemos primero satisfacer sus prestaciones en cuanto a uso, decoración, etc. La sección resultante es aprovechable, pero no es la mejor solución. Porque cuando los diseñadores carecen de conocimiento del proceso de extrusión y no comprenden el equipo de proceso relevante, y los requisitos del proceso de producción son demasiado altos y estrictos, la tasa de calificación se reducirá, el costo aumentará y no se producirá el perfil ideal. Por lo tanto, el principio del diseño de secciones de perfil de aluminio es utilizar el proceso más simple posible y al mismo tiempo satisfacer su diseño funcional.
2. Algunos consejos sobre el diseño de la interfaz de perfiles de aluminio.
2.1 Compensación de errores
El cierre es uno de los defectos comunes en la producción de perfiles. Las principales razones son las siguientes:
(1) Los perfiles con aberturas de sección transversal profunda a menudo se cierran cuando se extruyen.
(2) El estiramiento y enderezamiento de perfiles intensificará el cierre.
(3) Los perfiles inyectados con pegamento con ciertas estructuras también tendrán cierre debido a la contracción del coloide después de inyectar el pegamento.
Si el cierre mencionado anteriormente no es grave, se puede evitar controlando el caudal mediante el diseño del molde; pero si se superponen varios factores y el diseño del molde y los procesos relacionados no pueden solucionar el cierre, se puede dar una compensación previa en el diseño de la sección transversal, es decir, una preapertura.
El monto de la compensación previa a la apertura debe seleccionarse en función de su estructura específica y experiencia de cierre previa. En este momento, el diseño del dibujo de apertura del molde (preapertura) y el dibujo terminado son diferentes (Figura 1).
2.2 Dividir secciones de gran tamaño en varias secciones pequeñas
Con el desarrollo de perfiles de aluminio a gran escala, los diseños de la sección transversal de muchos perfiles son cada vez más grandes, lo que significa que se necesitan una serie de equipos como grandes extrusoras, grandes moldes, grandes varillas de aluminio, etc. para soportarlos. , y los costos de producción aumentan considerablemente. Para algunas secciones de gran tamaño que se pueden lograr mediante empalme, se deben dividir en varias secciones pequeñas durante el diseño. Esto no sólo puede reducir los costos, sino que también facilita garantizar la planitud, la curvatura y la precisión (Figura 2).
2.3 Colocar nervaduras de refuerzo para mejorar su planitud
A menudo se encuentran requisitos de planitud al diseñar secciones de perfil. Es fácil garantizar la planitud de los perfiles de luces pequeñas debido a su alta resistencia estructural. Los perfiles de luces largas se combarán debido a su propia gravedad justo después de la extrusión, y la parte con mayor tensión de flexión en el medio será la más cóncava. Además, debido a que el panel de pared es largo, es fácil generar ondas, lo que empeorará la intermitencia del avión. Por lo tanto, en el diseño de secciones transversales se deben evitar estructuras de placas planas de gran tamaño. Si es necesario, se pueden instalar nervaduras de refuerzo en el medio para mejorar su planitud. (Figura 3)
2.4 Procesamiento secundario
En el proceso de producción de perfiles, algunas secciones son difíciles de completar mediante procesamiento de extrusión. Incluso si se pudiera hacer, los costos de procesamiento y producción serían demasiado altos. En este momento, se pueden considerar otros métodos de procesamiento.
Caso 1: Los orificios con un diámetro inferior a 4 mm en la sección del perfil harán que el molde tenga una resistencia insuficiente, se dañe fácilmente y sea difícil de procesar. Se recomienda quitar los agujeros pequeños y utilizar taladros en su lugar.
Caso 2: La producción de ranuras ordinarias en forma de U no es difícil, pero si la profundidad y el ancho de la ranura exceden los 100 mm, o la relación entre el ancho y la profundidad de la ranura no es razonable, pueden surgir problemas como resistencia insuficiente del molde y dificultad para garantizar la apertura. También se encontrarán durante la producción. Al diseñar la sección del perfil, se puede considerar que la abertura está cerrada, de modo que el molde sólido original con resistencia insuficiente se puede convertir en un molde dividido estable y no habrá problemas de deformación de la abertura durante la extrusión, lo que hace que la forma sea más fácil de mantener. Además, se pueden realizar algunos detalles en la conexión entre los dos extremos de la abertura durante el diseño. Por ejemplo: establezca marcas en forma de V, pequeñas ranuras, etc., para que puedan eliminarse fácilmente durante el mecanizado final (Figura 4).
2.5 Complejo por fuera pero sencillo por dentro
Los moldes de extrusión de perfiles de aluminio se pueden dividir en moldes sólidos y moldes de derivación según si la sección transversal tiene una cavidad. El procesamiento de moldes sólidos es relativamente simple, mientras que el procesamiento de moldes de derivación implica procesos relativamente complejos, como cavidades y cabezales de núcleo. Por lo tanto, se debe prestar especial atención al diseño de la sección del perfil, es decir, el contorno exterior de la sección se puede diseñar para que sea más complejo y las ranuras, orificios para tornillos, etc. deben colocarse en la periferia tanto como sea posible. , mientras que el interior debe ser lo más simple posible y los requisitos de precisión no pueden ser demasiado altos. De esta forma, tanto el procesamiento como el mantenimiento del molde serán mucho más sencillos y también se mejorará el rendimiento.
2.6 Margen reservado
Después de la extrusión, los perfiles de aluminio tienen diferentes métodos de tratamiento superficial según las necesidades del cliente. Entre ellos, los métodos de anodizado y electroforesis tienen poco impacto en el tamaño debido a la fina capa de película. Si se utiliza el método de tratamiento superficial de recubrimiento en polvo, el polvo se acumulará fácilmente en las esquinas y ranuras, y el espesor de una sola capa puede alcanzar los 100 μm. Si se trata de una posición de montaje, como un control deslizante, significará que hay 4 capas de recubrimiento por pulverización. Un espesor de hasta 400 μm imposibilitará el montaje y afectará al uso.
Además, a medida que aumenta el número de extrusiones y se desgasta el molde, el tamaño de las ranuras del perfil será cada vez más pequeño, mientras que el tamaño del cursor será cada vez mayor, dificultando el montaje. Por las razones anteriores, se deben reservar márgenes adecuados de acuerdo con condiciones específicas durante el diseño para garantizar el montaje.
2.7 Marcado de tolerancia
Para el diseño de secciones transversales, primero se produce el dibujo de ensamblaje y luego el dibujo del producto del perfil. El dibujo de montaje correcto no significa que el dibujo del producto del perfil sea perfecto. Algunos diseñadores ignoran la importancia del marcado de dimensiones y tolerancias. Las posiciones marcadas son generalmente las dimensiones que deben garantizarse, como: posición de montaje, apertura, profundidad de ranura, ancho de ranura, etc., y son fáciles de medir e inspeccionar. Para tolerancias dimensionales generales, se puede seleccionar el nivel de precisión correspondiente de acuerdo con el estándar nacional. Algunas dimensiones de ensamblaje importantes deben marcarse con valores de tolerancia específicos en el dibujo. Si la tolerancia es demasiado grande, el montaje será más difícil y si la tolerancia es demasiado pequeña, el coste de producción aumentará. Un rango de tolerancia razonable requiere la acumulación diaria de experiencia por parte del diseñador.
2.8 Ajustes detallados
Los detalles determinan el éxito o el fracaso, y lo mismo ocurre con el diseño de la sección transversal del perfil. Pequeños cambios no solo pueden proteger el molde y controlar el caudal, sino también mejorar la calidad de la superficie y aumentar el rendimiento. Una de las técnicas más utilizadas es el redondeo de esquinas. Los perfiles extruidos no pueden tener esquinas absolutamente afiladas porque los finos alambres de cobre utilizados en el corte de alambre también tienen diámetros. Sin embargo, la velocidad del flujo en las esquinas es lenta, la fricción es grande y la tensión está concentrada, a menudo hay situaciones en las que las marcas de extrusión son obvias, el tamaño es difícil de controlar y los moldes son propensos a astillarse. Por lo tanto, se debe aumentar el radio de redondeo tanto como sea posible sin afectar su uso.
Incluso si se produce con una máquina de extrusión pequeña, el espesor de la pared del perfil no debe ser inferior a 0,8 mm y el espesor de la pared de cada parte de la sección no debe diferir en más de 4 veces. Durante el diseño, se pueden utilizar líneas diagonales o transiciones de arco en los cambios repentinos en el espesor de la pared para garantizar una forma de descarga regular y una fácil reparación del molde. Además, los perfiles de paredes delgadas tienen mejor elasticidad y el espesor de pared de algunos refuerzos, listones, etc. puede ser de aproximadamente 1 mm. Hay muchas aplicaciones para ajustar detalles en el diseño, como ajustar ángulos, cambiar direcciones, acortar voladizos, aumentar espacios, mejorar la simetría, ajustar tolerancias, etc. En resumen, el diseño de la sección transversal del perfil requiere un resumen e innovación continuos, y considera plenamente las relación con el diseño de moldes, la fabricación y los procesos de producción.
3. Conclusión
Como diseñador, para obtener los mejores beneficios económicos de la producción de perfiles, durante el diseño se deben considerar todos los factores del ciclo de vida completo del producto, incluidas las necesidades del usuario, el diseño, la fabricación, la calidad, el costo, etc. éxito en el desarrollo del producto la primera vez. Estos requieren un seguimiento diario de la producción del producto y la recopilación y acumulación de información de primera mano para predecir los resultados del diseño y corregirlos con antelación.
Hora de publicación: 10 de septiembre de 2024
