アルミニウム合金プロファイルが生活や生産で広く使用されている理由は、低密度、耐食性、優れた導電性、非強磁性、成形性、リサイクル性などの利点を誰もが十分に認識しているためです。
中国のアルミニウム形材産業は、小規模から大規模までゼロから成長し、生産量が世界第 1 位にランクされる主要なアルミニウム形材生産国に発展しました。しかし、アルミニウム形材製品に対する市場の要求が高まり続けるにつれて、アルミニウム形材の生産は複雑さ、高精度、大規模生産の方向に発展し、一連の生産上の問題を引き起こしています。
アルミニウムの形材は、主に押出成形によって製造されます。製造時には、押出機の性能、金型の設計、アルミニウム棒の組成、熱処理などのプロセス要素に加えて、プロファイルの断面設計も考慮する必要があります。最適なプロファイル断面設計は、ソースからのプロセスの困難さを軽減するだけでなく、製品の品質と使用効果を向上させ、コストを削減し、納期を短縮することができます。
この記事では、実際の生産事例を通じて、アルミニウム プロファイルの断面設計で一般的に使用されるいくつかのテクニックをまとめます。
1. アルミニウムプロファイル断面の設計原則
アルミ異形押出加工とは、加熱したアルミ棒を押出バレルに入れ、押出機で圧力を加えて所定の形状・大きさのダイ穴から押し出し、塑性変形させて目的の製品を得る加工法です。アルミニウム棒は、変形工程における温度、押出速度、変形量、金型などのさまざまな要因の影響を受けるため、メタルフローの均一性の制御が難しく、金型設計が困難になります。金型の強度を確保し、亀裂、崩壊、欠けなどを避けるために、プロファイル断面設計では、大きな片持ち梁、小さな開口部、小さな穴、多孔質、非対称、薄肉、凹凸のある壁を避けるべきです。設計時には、まず使用や装飾などの性能を満足する必要があります。得られた断面は使用可能ですが、最適な解決策ではありません。なぜなら、設計者が押出プロセスの知識が不足し、関連するプロセス装置を理解していなく、生産プロセスの要件が高すぎて厳しすぎる場合、認定率が低下し、コストが増加し、理想的なプロファイルが製造されないからです。したがって、アルミニウム形材の断面設計の原則は、機能設計を満足しながら、可能な限り単純なプロセスを使用することです。
2. アルミニウム プロファイル インターフェイス設計に関するヒント
2.1 誤差補正
クロージングは、プロファイル作成における一般的な欠陥の 1 つです。主な理由は次のとおりです。
(1) 深い断面開口部を持つプロファイルは、押し出されるときに閉じてしまうことがよくあります。
(2) プロファイルを伸ばしたりまっすぐにすると、閉じが強化されます。
(3) 特定の構造を備えた接着剤を注入したプロファイルでも、接着剤の注入後のコロイドの収縮により閉鎖が発生します。
上記の閉鎖が深刻でない場合は、金型設計によって流量を制御することで回避できます。ただし、いくつかの要因が重なり、金型設計と関連プロセスで閉まりを解決できない場合は、断面設計、つまりプレオープニングで事前補正を行うことができます。
開業前の補償額は、その特定の構造と以前の閉店経験に基づいて選択される必要があります。このとき、型開き図（型開き前）と完成図のデザインは異なります（図1）。
2.2 大きなサイズのセクションを複数の小さなセクションに分割する
大型アルミニウム異形材の開発に伴い、多くの異形材の断面設計はますます大きくなり、それらをサポートするために大型押出機、大型金型、大型アルミニウム棒などの一連の設備が必要になります。 、生産コストが大幅に上昇します。スプライシングによって実現できる一部の大きなサイズのセクションについては、設計時にいくつかの小さなセクションに分割する必要があります。これによりコストを削減できるだけでなく、平面度、曲率、精度の確保も容易になります（図2）。
2.3 平面度を向上させるための補強リブの設置
平面度の要件は、プロファイル セクションを設計するときによく発生します。スパンの小さいプロファイルは、構造強度が高いため、平面度を確保しやすいです。ロングスパンのプロファイルは、押し出し直後に自身の重力によってたわみ、中央の最大の曲げ応力がかかる部分が最も凹みます。また、壁パネルが長いため波が発生しやすく、飛行機の間欠性が悪化します。したがって、断面設計では大型の平板構造は避けるべきです。必要に応じて、平面度を向上させるために中央に補強リブを取り付けることができます。 (図3)
2.4 二次加工
異形材の製造工程においては、押出加工では完成しにくい部分もございます。たとえそれができたとしても、加工コストや生産コストが高くなりすぎます。このとき、他の処理方法も考えられます。
ケース1：プロファイル部の穴径が4mm未満の場合、金型の強度が不足し破損しやすく、加工が困難になります。小さな穴を削除し、代わりにドリルを使用することをお勧めします。
ケース2：通常のU字溝の作製は難しくありませんが、溝深さ、溝幅が100mmを超えたり、溝幅と溝深さの比率が無理な場合、金型の強度不足や開口部の確保が難しいなどの問題が発生します。制作中にも遭遇します。プロファイル断面を設計する際、開口部が閉じているとみなして設計することができるため、強度が不足した元のソリッド金型を安定した分割型にすることができ、押出時の開口変形の問題がなくなり、形状の成形が容易になります。維持する。さらに、設計時に開口部の両端間の接続部分にいくつかの詳細を加えることができます。例：最終加工時に簡単に除去できるように、V 字マークや小さな溝などを設定します（図 4）。
2.5 外側は複雑だが内側はシンプル
アルミニウム異形押出金型は、断面のキャビティの有無によりソリッドモールドとシャントモールドに分けられます。ソリッドモールドの加工は比較的単純ですが、シャントモールドの加工にはキャビティやコアヘッドなどの比較的複雑なプロセスが含まれます。したがって、断面形状の設計には十分な配慮が必要であり、断面の外形をより複雑に設計したり、溝やネジ穴などをできるだけ外周に配置したりする必要があります。一方、内部は可能な限りシンプルである必要があり、精度の要件が高すぎることはできません。これにより、金型の加工やメンテナンスが大幅に簡素化され、歩留まりも向上します。
2.6 予備マージン
押出後のアルミニウム形材は、顧客のニーズに応じてさまざまな表面処理方法を使用します。このうち陽極酸化法と電気泳動法は薄膜層のためサイズへの影響がほとんどありません。粉体塗装という表面処理方法を使用すると、隅や溝に粉がたまりやすく、単層の膜厚が100μmに達することもあります。これがスライダーなどの組み付け位置であれば、スプレー塗装が4層あることになります。厚さが400μmまでになると組み立てが不可能になり、使用に影響を与えます。
さらに、押し出し成形の数が増加し、金型が摩耗するにつれて、プロファイル スロットのサイズはますます小さくなり、スライダーのサイズはますます大きくなり、組み立てがより困難になります。上記の理由に基づいて、確実に組み立てるためには、設計時に特定の条件に応じて適切なマージンを確保する必要があります。
2.7 公差マーキング
断面設計の場合は、まず組立図を作成し、その後、形材製品図を作成します。正しい組立図は、プロファイル製品の図が完璧であることを意味するものではありません。設計者の中には、寸法と公差マークの重要性を無視する人もいます。マーキング位置は、組立位置、開口部、溝深さ、溝幅などの保証が必要な寸法を一般的に示しており、測定や検査が容易です。一般的な寸法公差については、国家規格に従って対応する精度レベルを選択できます。一部の重要なアセンブリ寸法には、図面内で特定の公差値をマークする必要があります。公差が大きすぎると組み立てが難しくなり、公差が小さすぎると製造コストが高くなります。適切な許容範囲を設定するには、設計者の日々の経験の蓄積が必要です。
2.8 詳細な調整
詳細が成否を決定します。プロファイル断面設計についても同様です。小さな変更により、金型を保護し、流量を制御できるだけでなく、表面品質を改善し、歩留まりを向上させることができます。よく使用されるテクニックの 1 つは角を丸くすることです。ワイヤー切断に使用される細い銅線にも直径があるため、押し出されたプロファイルは完全に鋭い角を持つことはできません。しかし、コーナー部では流速が遅く、摩擦が大きく応力が集中するため、押し出し痕が目立つ場合が多く、寸法制御が難しく、金型が欠けやすいなどの欠点があります。したがって、使用に影響を与えない限り、丸み半径をできるだけ大きくする必要があります。
たとえ小型の押出機で製造したとしても、異形材の肉厚は0.8mm以上、断面の各部分の肉厚の差が4倍を超えてはなりません。設計中に、壁厚の突然の変化に対角線または円弧の移行を使用して、規則的な放電形状を確保し、金型の修理を容易にすることができます。さらに、薄肉のプロファイルは弾性が優れており、一部のガセットやバテンなどの壁の厚さは約 1 mm になる場合があります。角度の調整、方向の変更、カンチレバーの短縮、ギャップの増加、対称性の改善、公差の調整など、設計の細部を調整するには多くの用途があります。つまり、プロファイル断面設計には継続的な要約と革新が必要であり、金型の設計、製造、生産プロセスとの関係。
3. 結論
設計者として、プロファイル作成から最大限の経済的利益を得るには、設計中にユーザーのニーズ、設計、製造、品質、コストなど、製品のライフサイクル全体のすべての要素を考慮し、達成するよう努める必要があります。初めての製品開発の成功。これらには、設計結果を予測して事前に修正するために、製品生産の毎日の追跡と直接情報の収集と蓄積が必要です。
投稿日時: 2024 年 9 月 10 日
