La raison pour laquelle les profilés en alliage d'aluminium sont largement utilisés dans la vie et la production est que tout le monde reconnaît pleinement ses avantages tels que sa faible densité, sa résistance à la corrosion, son excellente conductivité électrique, ses propriétés non ferromagnétiques, sa formabilité et sa recyclabilité.
L'industrie chinoise des profilés en aluminium s'est développée à partir de rien, de petite à grande, jusqu'à devenir un pays majeur de production de profilés en aluminium, avec une production classée première au monde. Cependant, à mesure que les exigences du marché en matière de profilés en aluminium continuent d'augmenter, la production de profilés en aluminium s'est développée dans le sens d'une complexité, d'une haute précision et d'une production à grande échelle, ce qui a entraîné une série de problèmes de production.
Les profilés en aluminium sont principalement produits par extrusion. Pendant la production, en plus de prendre en compte les performances de l'extrudeuse, la conception du moule, la composition de la tige d'aluminium, le traitement thermique et d'autres facteurs de processus, la conception en coupe transversale du profilé doit également être prise en compte. La meilleure conception de section transversale de profil peut non seulement réduire la difficulté du processus à la source, mais également améliorer la qualité et l'effet d'utilisation du produit, réduire les coûts et raccourcir le délai de livraison.
Cet article résume plusieurs techniques couramment utilisées dans la conception de sections transversales de profilés en aluminium à travers des cas réels en production.
1. Principes de conception des sections de profilés en aluminium
L'extrusion de profilés en aluminium est une méthode de traitement dans laquelle une tige d'aluminium chauffée est chargée dans un baril d'extrusion et une pression est appliquée à travers une extrudeuse pour l'extruder à partir d'un trou de filière d'une forme et d'une taille données, provoquant une déformation plastique pour obtenir le produit requis. Étant donné que la tige d'aluminium est affectée par divers facteurs tels que la température, la vitesse d'extrusion, l'ampleur de la déformation et le moule pendant le processus de déformation, l'uniformité du flux de métal est difficile à contrôler, ce qui entraîne certaines difficultés dans la conception du moule. Afin de garantir la résistance du moule et d'éviter les fissures, l'effondrement, l'écaillage, etc., les éléments suivants doivent être évités dans la conception des sections de profilés : grands porte-à-faux, petites ouvertures, petits trous, poreux, asymétriques, à paroi mince, paroi inégale. épaisseur, etc. Lors de la conception, il faut d'abord satisfaire ses performances en termes d'utilisation, de décoration, etc. La section obtenue est utilisable, mais pas la meilleure solution. Parce que lorsque les concepteurs manquent de connaissances sur le processus d'extrusion et ne comprennent pas l'équipement de processus concerné, et que les exigences du processus de production sont trop élevées et strictes, le taux de qualification sera réduit, le coût augmentera et le profil idéal ne sera pas produit. Par conséquent, le principe de la conception des profilés en aluminium est d’utiliser le processus le plus simple possible tout en satisfaisant sa conception fonctionnelle.
2. Quelques conseils sur la conception de l'interface des profilés en aluminium
2.1 Compensation d'erreur
La fermeture est l'un des défauts courants dans la production de profilés. Les principales raisons sont les suivantes :
(1) Les profils avec des ouvertures profondes en section transversale se ferment souvent lorsqu'ils sont extrudés.
(2) L'étirement et le redressement des profilés intensifieront la fermeture.
(3) Les profilés injectés de colle avec certaines structures auront également une fermeture en raison du retrait du colloïde après l'injection de la colle.
Si la fermeture mentionnée ci-dessus n'est pas grave, elle peut être évitée en contrôlant le débit à travers la conception du moule ; mais si plusieurs facteurs se superposent et que la conception du moule et les processus associés ne peuvent pas résoudre la fermeture, une pré-compensation peut être donnée dans la conception de la section transversale, c'est-à-dire une pré-ouverture.
Le montant de l’indemnité de pré-ouverture doit être choisi en fonction de sa structure spécifique et de l’expérience de clôture antérieure. À l’heure actuelle, la conception du dessin d’ouverture du moule (pré-ouverture) et du dessin fini sont différentes (Figure 1).
2.2 Diviser les sections de grande taille en plusieurs petites sections
Avec le développement des profilés en aluminium à grande échelle, les conceptions transversales de nombreux profilés deviennent de plus en plus grandes, ce qui signifie qu'une série d'équipements tels que de grandes extrudeuses, de grands moules, de grandes tiges d'aluminium, etc. sont nécessaires pour les supporter. , et les coûts de production augmentent fortement. Pour certaines sections de grande taille pouvant être réalisées par épissure, elles doivent être divisées en plusieurs petites sections lors de la conception. Cela peut non seulement réduire les coûts, mais également faciliter la garantie de la planéité, de la courbure et de la précision (Figure 2).
2.3 Mettre en place des nervures de renfort pour améliorer sa planéité
Des exigences de planéité sont souvent rencontrées lors de la conception de sections de profilés. Les profilés de petite portée sont faciles à garantir la planéité grâce à leur haute résistance structurelle. Les profilés à longue portée s'affaisseront en raison de leur propre gravité juste après l'extrusion, et la partie présentant la plus grande contrainte de flexion au milieu sera la plus concave. De plus, comme le panneau mural est long, il est facile de générer des vagues, ce qui aggravera l'intermittence de l'avion. Par conséquent, les structures en plaques plates de grande taille doivent être évitées dans la conception des sections transversales. Si nécessaire, des nervures de renfort peuvent être installées au milieu pour améliorer sa planéité. (Figure 3)
2.4 Transformation secondaire
Dans le processus de production de profilés, certaines sections sont difficiles à réaliser par extrusion. Même si cela est réalisable, les coûts de transformation et de production seront trop élevés. A ce stade, d’autres méthodes de traitement peuvent être envisagées.
Cas 1 : Des trous d'un diamètre inférieur à 4 mm sur la section du profilé rendront le moule insuffisamment résistant, facilement endommagé et difficile à traiter. Il est recommandé de retirer les petits trous et d'utiliser plutôt le perçage.
Cas 2 : La production de rainures ordinaires en forme de U n'est pas difficile, mais si la profondeur de la rainure et la largeur de la rainure dépassent 100 mm, ou si le rapport entre la largeur de la rainure et la profondeur de la rainure est déraisonnable, des problèmes tels qu'une résistance insuffisante du moule et une difficulté à assurer l'ouverture seront également rencontrés pendant la production. Lors de la conception de la section profilée, l'ouverture peut être considérée comme fermée, de sorte que le moule solide d'origine avec une résistance insuffisante puisse être transformé en un moule fendu stable, et il n'y aura aucun problème de déformation de l'ouverture pendant l'extrusion, ce qui rend la forme plus facile à maintenir. De plus, certains détails peuvent être réalisés au niveau de la liaison entre les deux extrémités de l’ouverture lors de la conception. Par exemple : définir des repères en forme de V, des petites rainures, etc., de manière à pouvoir les éliminer facilement lors de l'usinage final (Figure 4).
2.5 Complexe à l’extérieur mais simple à l’intérieur
Les moules d'extrusion de profilés en aluminium peuvent être divisés en moules solides et moules shunt selon que la section transversale comporte ou non une cavité. Le traitement des moules solides est relativement simple, tandis que le traitement des moules shunt implique des processus relativement complexes tels que les cavités et les têtes de noyau. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée à la conception de la section profilée, c'est-à-dire que le contour extérieur de la section peut être conçu pour être plus complexe et que les rainures, les trous de vis, etc. doivent être placés autant que possible sur la périphérie. , tandis que l'intérieur doit être aussi simple que possible et que les exigences de précision ne peuvent pas être trop élevées. De cette façon, le traitement et la maintenance des moules seront beaucoup plus simples et le taux de rendement sera également amélioré.
2.6 Marge réservée
Après extrusion, les profilés en aluminium subissent différentes méthodes de traitement de surface selon les besoins du client. Parmi elles, les méthodes d'anodisation et d'électrophorèse ont peu d'impact sur la taille en raison de la fine couche de film. Si la méthode de traitement de surface par revêtement en poudre est utilisée, la poudre s'accumulera facilement dans les coins et les rainures, et l'épaisseur d'une seule couche peut atteindre 100 μm. S'il s'agit d'une position d'assemblage, comme un curseur, cela signifiera qu'il y a 4 couches de revêtement par pulvérisation. Une épaisseur allant jusqu'à 400 μm rendra l'assemblage impossible et affectera l'utilisation.
De plus, à mesure que le nombre d'extrusions augmente et que le moule s'use, la taille des fentes du profilé deviendra de plus en plus petite, tandis que la taille du curseur deviendra de plus en plus grande, rendant l'assemblage plus difficile. Pour les raisons ci-dessus, des marges appropriées doivent être réservées en fonction des conditions spécifiques lors de la conception pour garantir l'assemblage.
2.7 Marquage de tolérance
Pour la conception de sections transversales, le dessin d'assemblage est réalisé en premier, puis le dessin du produit profilé est réalisé. Un dessin d'assemblage correct ne signifie pas que le dessin du produit profilé est parfait. Certains concepteurs ignorent l’importance du marquage des dimensions et des tolérances. Les positions marquées sont généralement les dimensions qui doivent être garanties, telles que : position d'assemblage, ouverture, profondeur de rainure, largeur de rainure, etc., et sont faciles à mesurer et à inspecter. Pour les tolérances dimensionnelles générales, le niveau de précision correspondant peut être sélectionné selon la norme nationale. Certaines dimensions importantes de l'assemblage doivent être marquées avec des valeurs de tolérance spécifiques dans le dessin. Si la tolérance est trop grande, l'assemblage sera plus difficile, et si la tolérance est trop petite, le coût de production augmentera. Une plage de tolérance raisonnable nécessite l'accumulation d'expérience quotidienne du concepteur.
2.8 Ajustements détaillés
Les détails déterminent le succès ou l'échec, et il en va de même pour la conception des sections de profil. De petits changements peuvent non seulement protéger le moule et contrôler le débit, mais également améliorer la qualité de la surface et augmenter le taux de rendement. L’une des techniques couramment utilisées consiste à arrondir les coins. Les profilés extrudés ne peuvent pas avoir d'angles absolument vifs, car les fils de cuivre fins utilisés lors de la coupe au fil ont également des diamètres. Cependant, la vitesse d'écoulement aux coins est lente, le frottement est important et les contraintes sont concentrées. Il existe souvent des situations où les marques d'extrusion sont évidentes, la taille est difficile à contrôler et les moules sont sujets à l'écaillage. Par conséquent, le rayon d'arrondi doit être augmenté autant que possible sans affecter son utilisation.
Même s'il est produit par une petite machine d'extrusion, l'épaisseur de paroi du profilé ne doit pas être inférieure à 0,8 mm et l'épaisseur de paroi de chaque partie de la section ne doit pas différer de plus de 4 fois. Lors de la conception, des lignes diagonales ou des transitions en arc peuvent être utilisées lors des changements brusques d'épaisseur de paroi pour garantir une forme de décharge régulière et une réparation facile du moule. De plus, les profilés à parois minces ont une meilleure élasticité et l'épaisseur de paroi de certains goussets, lattes, etc. peut être d'environ 1 mm. Il existe de nombreuses applications pour ajuster les détails de la conception, telles que l'ajustement des angles, le changement de direction, le raccourcissement des porte-à-faux, l'augmentation des écarts, l'amélioration de la symétrie, l'ajustement des tolérances, etc. En bref, la conception des sections transversales du profil nécessite une synthèse et une innovation continues, et prend pleinement en compte les relation avec les processus de conception, de fabrication et de production de moules.
3. Conclusion
En tant que concepteur, afin d'obtenir les meilleurs avantages économiques de la production de profilés, tous les facteurs du cycle de vie complet du produit doivent être pris en compte lors de la conception, y compris les besoins des utilisateurs, la conception, la fabrication, la qualité, le coût, etc., et s'efforcer d'atteindre succès du développement de produits du premier coup. Celles-ci nécessitent un suivi quotidien de la production des produits ainsi que la collecte et l'accumulation d'informations de première main afin de prédire les résultats de la conception et de les corriger à l'avance.
Heure de publication : 10 septembre 2024
