アルミニウムプロファイルの重量偏差の原因は何ですか?

アルミニウムプロファイルの重量偏差の原因は何ですか?

建設に使用されるアルミニウム形材の沈下方法には、重量沈下と理論沈下が一般的です。計量精算では、梱包材も含めたアルミ形材製品の重量を計量し、実際の重量にトン当たりの価格を乗じて金額を計算します。理論的沈下は、プロファイルの理論的重量にトン当たりの価格を乗じて計算されます。

計量精算時には、実際に計量した重量と理論的に計算した重量に差が生じます。この違いには複数の理由があります。本稿では主に、アルミ形材の母材厚みの違い、表面処理層の違い、包装材の違いの3つの要因による重量差を分析します。この記事では、偏差を最小限に抑えるためにこれらの要因を制御する方法について説明します。

1.母材の厚みの違いによる重量の違い

プロファイルの実際の厚さと理論上の厚さの間には差があり、その結果、計量された重量と理論上の重量の間に差が生じます。

1.1 厚さの変化に基づく重量の計算

中国の規格 GB/T5237.1 によると、外円が 100 mm を超えず、公称厚さが 3.0 mm 未満のプロファイルの場合、高精度偏差は ±0.13 mm です。厚さ 1.4 mm の窓枠プロファイルを例にとると、1 メートルあたりの理論重量は 1.038 kg/m です。プラスの偏差が 0.13mm の場合、1 メートルあたりの重量は 1.093kg/m となり、その差は 0.055kg/m になります。マイナスの偏差が 0.13mm の場合、1 メートルあたりの重量は 0.982kg/m となり、その差は 0.056kg/m になります。963 メートルで計算すると、1 トンあたり 53kg の差があります。図 1 を参照してください。

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この図では、公称厚さ 1.4 mm のセクションの厚さの変化のみが考慮されていることに注意してください。すべての厚さの差異を考慮すると、計量重量と理論重量の差は 0.13/1.4*1000=93kg となります。アルミニウム形材のベース材料の厚さのばらつきの存在により、計量重量と理論重量の差が決まります。実際の厚さが理論上の厚さに近づくほど、計量された重量も理論上の重量に近づきます。アルミニウムプロファイルの製造中、厚さは徐々に増加します。つまり、同じ金型セットで製造された製品の計量重量は、最初は理論重量より軽く、その後同じになり、その後理論重量より重くなります。

1.2 逸脱を制御する方法

アルミニウム プロファイル金型の品質は、プロファイルの 1 メートルあたりの重量を制御する基本的な要素です。まず、出力厚さが要件を満たすように、金型の加工寸法や作業ベルトを厳密に管理する必要があり、0.05mmの範囲で精度管理されます。次に、押出速度を適切に管理し、規定の金型通過回数後にメンテナンスを行うなど、生産工程を管理する必要があります。さらに、金型に窒化処理を施すことで、作業ベルトの硬度を高め、厚みの増加を抑えることができます。

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2.さまざまな肉厚要件に対する理論重量

アルミニウム形材の壁の厚さには公差があり、顧客ごとに製品の壁の厚さに対する要件も異なります。肉厚公差要件により、理論上の重量は異なります。一般に、正の偏差のみ、または負の偏差のみが必要です。

2.1 正の偏差に対する理論上の重み

肉厚に正の偏差があるアルミニウム プロファイルの場合、母材の重要な耐荷重領域では、測定された肉厚が 1.4 mm または 2.0 mm 未満である必要があります。正公差の理論重量の計算方法は、肉厚を中心とした偏差図を描き、1メートルあたりの重量を計算します。たとえば、壁の厚さが 1.4 mm、プラスの公差が 0.26 mm (マイナスの公差が 0 mm) のプロファイルの場合、中心偏差での壁の厚さは 1.53 mm です。このプロファイルの 1 メートルあたりの重量は 1.251kg/m です。計量目的の理論重量は 1.251kg/m に基づいて計算する必要があります。プロファイルの壁厚が -0mm の場合、1 メートルあたりの重量は 1.192kg/m、+0.26mm の場合、1 メートルあたりの重量は 1.309kg/m になります。図 2 を参照してください。

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壁厚 1.53mm に基づいて、1.4mm セクションのみが最大偏差 (Z-max 偏差) まで増加する場合、Z-max 正偏差と中心壁厚との重量差は (1.309 – 1.251) * 1000 となります。 = 58kg。すべての壁の厚さが Z 最大偏差にある場合 (これはほとんどありそうにありません)、重量の差は 0.13/1.53 * 1000 = 85kg になります。

2.2 負の偏差に対する理論上の重み

アルミニウム プロファイルの場合、壁の厚さは指定された値を超えてはなりません。これは、壁の厚さの許容差がマイナスになることを意味します。この場合の理論上の重みは、負の偏差の半分として計算される必要があります。たとえば、壁厚が 1.4 mm、マイナス公差が 0.26 mm (プラス公差が 0 mm) のプロファイルの場合、理論上の重量は公差の半分 (-0.13 mm) に基づいて計算されます (図 3 を参照)。

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壁の厚さが 1.4 mm の場合、1 メートルあたりの重量は 1.192 kg/m ですが、壁の厚さが 1.27 mm の場合、1 メートルあたりの重量は 1.131 kg/m になります。両者の差は0.061kg/mです。製品の長さを 1 トン (838 メートル) として計算すると、重量の差は 0.061 * 838 = 51kg となります。

2.3 肉厚が異なる場合の重量の計算方法

上の図から、この記事ではさまざまな壁厚を計算するときに、すべてのセクションに適用するのではなく、公称壁厚の増加または減少を使用していることがわかります。図の斜線で塗りつぶされた領域は公称肉厚 1.4 mm を表し、その他の領域は機能スロットおよびフィンの壁厚に対応し、GB/T8478 規格に従った公称肉厚とは異なります。したがって、壁の厚さを調整するときは、主に公称壁の厚さに重点が置かれます。

材料除去中の金型の壁厚の変動に基づいて、新しく作成された金型の壁厚はすべて負の偏差を持つことが観察されます。したがって、公称壁厚の変化のみを考慮すると、計量重量と理論重量の間のより控えめな比較が得られます。非公称領域の壁厚は変化するため、限界偏差範囲内の比例壁厚に基づいて計算できます。

たとえば、公称壁厚が 1.4 mm の窓とドア製品の場合、1 メートルあたりの重量は 1.192 kg/m です。壁厚 1.53 mm のメートルあたりの重量を計算するには、比例計算方法: 1.192/1.4 * 1.53 が適用され、メートルあたりの重量は 1.303kg/m になります。同様に、壁厚が 1.27 mm の場合、1 メートルあたりの重量は 1.192/1.4 * 1.27 として計算され、1 メートルあたりの重量は 1.081kg/m になります。同じ方法を他の壁厚にも適用できます。

肉厚 1.4 mm のシナリオに基づいて、すべての肉厚を調整すると、計量重量と理論重量の重量差は約 7% ~ 9% になります。たとえば、次の図に示すように:

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3.表面処理層の厚みによる重量の違い

建設に使用されるアルミニウムの形材は、通常、酸化、電気泳動、スプレー コーティング、フルオロカーボンなどの方法で処理されます。処理層を追加すると、プロファイルの重量が増加します。

3.1 酸化および電気泳動プロファイルにおける重量増加

酸化と電気泳動による表面処理を経て、厚さ10μm~25μmの酸化皮膜と複合皮膜(酸化皮膜と電気泳動塗膜)の層が形成されます。表面処理フィルムにより重量が増加しますが、アルミニウム プロファイルは前処理プロセス中に重量が若干減ります。重量の増加は顕著ではないため、酸化および電気泳動処理後の重量の変化は通常無視できます。ほとんどのアルミニウム メーカーは、重量を追加せずにプロファイルを加工します。

3.2 スプレーコーティングプロファイルの重量増加

スプレーコートされたプロファイルの表面には、厚さ 40μm 以上の粉体塗装の層があります。粉体塗装の重さは厚みによって変わります。国の基準では厚さ60μm~120μmが推奨されています。粉体塗装の種類が異なれば、同じ膜厚でも重量が異なります。窓枠、窓方立、窓サッシなどの量産製品の場合、周囲に単層の膜厚を吹き付けたときの周長データを図4に示します。 プロファイルの吹き付け塗装後の重量増加は、次のようになります。表 1 にあります。

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表のデータによると、ドアと窓のプロファイルをスプレーコーティングした後の重量増加は約 4% ~ 5% です。プロファイル1トンの場合、約40kg~50kgとなります。

3.3 フルオロカーボン塗料スプレーコーティングプロファイルの重量増加

フルオロカーボン塗料のスプレーコーティングされたプロファイルのコーティングの平均厚さは、2 回塗りの場合は 30μm 以上、3 回塗りの場合は 40μm、4 回塗りの場合は 65μm 以上です。フッ素塗料のスプレー塗装製品の多くは2回または3回の塗装を要します。フッ素塗料は種類が異なるため、硬化後の濃度も異なります。通常のフッ素塗料を例にとると、重量増加は次の表 2 に示すようになります。

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表のデータによると、フルオロカーボン塗料でドアや窓の輪郭をスプレーコーティングした後の重量増加は、約 2.0% ~ 3.0% を占めます。プロファイル1トンの場合、約20kg~30kgとなります。

3.4 粉体塗装・フッ素塗装スプレー塗装製品における表面処理層の膜厚管理

粉体およびフッ素塗料のスプレーコーティングされた製品のコーティング層の制御は、生産における重要なプロセス制御ポイントであり、主にスプレーガンからの粉体または塗料スプレーの安定性と均一性を制御し、塗膜の均一な厚さを確保します。実際の生産においては、塗装層が厚すぎることが二次溶射の原因の一つとなります。表面が研磨されていても、スプレー コーティング層が厚すぎる場合があります。メーカーはスプレー塗装プロセスの管理を強化し、スプレー塗装の厚さを確保する必要があります。

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4.梱包方法による重量の違い

アルミ形材は通常、紙包装またはシュリンクフィルム包装で梱包されており、梱包方法によって梱包材の重量が異なります。

4.1 包装紙の重量増加

契約では通常、紙製包装の重量制限が指定されており、通常は 6% を超えないようになっています。言い換えれば、1 トンのプロファイルに含まれる紙の重量は 60kg を超えてはなりません。

4.2 シュリンクフィルム包装による重量増加

シュリンクフィルム包装による重量増加は一般に約 4% です。1 トンのプロファイルに含まれるシュリンク フィルムの重量は 40kg を超えてはなりません。

4.3 梱包形態が重量に与える影響

プロファイルの梱包の原則は、プロファイルを保護し、取り扱いを容易にすることです。プロファイル 1 パッケージの重量は約 15kg ~ 25kg です。パッケージあたりのプロファイルの数は、パッケージの重量パーセントに影響します。たとえば、長さ 6 メートルの窓枠の形材を 4 個セットで梱包した場合、重量は 25kg、包装紙の重量は 1.5kg で 6% になります。図 5 を参照してください。 6 個、重量は 37 kg、包装紙の重量は 2 kg で、5.4% を占めます。図 6 を参照してください。

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上の図から、パッケージ内のプロファイルが増えるほど、パッケージ材料の重量パーセントが小さくなることがわかります。パッケージあたりのプロファイルの数が同じであれば、プロファイルの重量が大きくなるほど、包装材料の重量パーセントは小さくなります。メーカーは、契約で指定された重量要件を満たすために、パッケージあたりのプロファイルの数と梱包材の量を制御できます。

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結論

上記の分析に基づいて、プロファイルの実際の計量重量と理論上の重量の間には偏差があります。肉厚の偏差が重量の偏差の主な原因です。表面処理層の重量の制御は比較的容易であり、包装材の重量も制御可能である。計量重量と計算重量の差が 7% 以内であれば標準要件を満たしており、差が 5% 以内であれば製造メーカーの目標となります。

MAT Aluminium の May Jiang が編集


投稿日時: 2023 年 9 月 30 日

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