Aluminiumprofilgeometrie

Bei der Neuentwicklung Aluminiumprofil früher oder später muss man sich den einschränkungen stellen, die durch das Pressverfahren selbst - das Extrusionsverfahren - von Aluminium in seiner Größe und Form auferlegt werden. Diese Grenzen hängen sowohl von der Pressausrüstung als auch von der Presstechnologie ab., und von der Wahl der Aluminiumlegierung.

Regeln: geschrieben und nicht geschrieben

Hersteller von Aluminium-Strangpressprofilen haben seit langem allgemeine Regeln für die Gestaltung von Aluminiumprofilen aufgestellt, deren Erfüllung das erfolgreiche Pressen des neuen Profils auf der Strangpresse sicherstellt. Einige dieser Regeln sind allgemein, während andere sich auf Profilabmessungen und beziehen, natürlich, hängen von der Aluminiumlegierung und der Prozessausrüstung ab.

aber, Die einzigen absoluten Grenzen sind die maximalen Abmessungen der Profile, die sich nach den Abmessungen des Behälters richten. Sehr wenige Profile, die im Prinzip nicht gepresst werden konnten. Es kommt jedoch häufig vor, dass die Qualität oder der Preis solcher problematischen Profile möglicherweise nicht für den Kunden geeignet sind.

Mehr Profilasymmetrie - geringere Qualität

Das Schlüsselwort bei der Entwicklung von Aluminium-Strangpressprofilen ist das Wort „Symmetrie“. Die Asymmetrie des Profils ergibt einen ungleichmäßigen Metallfluss und erfordert daher ein komplexes – und teures – Matrixdesign.. Die Fließgeschwindigkeit des Metalls über den Querschnitt muss kontrolliert werden, und dies führt häufig zu einer Verringerung der Pressgeschwindigkeit. Außerdem, wenn die Matrix unter asymmetrischer Belastung steht, es erhöht die Bruchgefahr, insbesondere beim Pressen von hochfesten Aluminiumlegierungen.

Auch asymmetrische Profile können Temperaturschwankungen verursachen, wie in der Matrix, und im Profil selbst während seiner Abkühlung während des Härtens. Ein weiteres Problem mit diesen Profilen ist das, dass unterschiedlich dicke Teile unterschiedlich thermomechanisch behandelt werden und dadurch große Unterschiede in der Mikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften auftreten. Ein weiteres Problem bei asymmetrischen Profilen ist die Komplexität der Biege- und Richtvorgänge.. Beispiele für Abweichungen von der Profilsymmetrie sind in der folgenden Abbildung zu sehen..

Bild - Zu komplexe Geometrie des Aluminiumprofils [1]

Das große Verhältnis zwischen der dicksten und dünnsten Wand des Profils macht es schwierig, es entlang der Pressenlinie zu transportieren., und ein großer exzentrischer Hohlraum führt zu einem ungünstigen Metallfluss.

Weitere Profilgrößen – mehr Probleme

Wenn das Profil zu groß ist – es hat einen großen Durchmesser des umschriebenen Kreises – kann es zu Problemen kommen, wenn Metall von der Oberfläche des Werkstücks in das Profil eindringt. Dies führt zu einer schlechten Oberflächenqualität des Profils und zu Defekten wie Streifenbildung., besonders, An Eloxiertes Profil.

Außerdem, wenn große Profile auf Vollmatrizen gepresst werden, dann werden sie (Matrizen) meist nicht ausreichend durch Presshilfsmittel – Beläge und Polster – unterstützt. Beim Pressen von großen Hohlprofilen treten am Matrizendorn extrem hohe Kräfte auf. In beiden Fällen kommt es zu größeren Maßabweichungen., sowie schlechte Oberflächenqualität durch Spuren der Matrix (Markierungen) und sichtbare Streifen.

Andererseits, Profile mit zu kleinen Abmessungen ergeben ein zu hohes Pressverhältnis (Ziehverhältnis). In diesem Fall kann die Presse möglicherweise nicht die erforderliche Kraft aufbringen, um ein solches Profil zu formen.. Die Lösung für dieses Problem ist oft das gleichzeitige Pressen mehrerer Wimpern (Fäden) eines solchen Profils mit einer Erhöhung, Außerdem, Produktivität.

Hohlräume und Zungen von Aluminiumprofilen

Einfachheit ist ein weiteres Schlüsselwort für das Aluminium-Strangpressverfahren, obwohl sein Hauptmerkmal ist, und umgekehrt, in diesem, komplex zu produzieren, maximale Funktionsprofile. Wie Hohlprofile, Ebenso sind Profile mit großen "Zungen" tendenziell schwieriger herzustellen und sollten daher nach Möglichkeit vermieden werden.. Matrizen, auf denen solche Profile erstellt werden, sind komplexer u, daher, teurer.

Das größte Problem mit diesen Matrizen ist jedoch das, dass sie aufgrund zusätzlicher Hindernisse größere Kräfte auf die Matrix erzeugen, die sie für den Aluminiumfluss erzeugen. Andererseits, Sie haben ein komplexeres – und schwächeres – Design, was ihre Fähigkeit, Belastungen zu widerstehen, verringert. Matrizenbruch und große Maßabweichungen sind typische Phänomene für solche Matrizen.. Um dieses Problem zu lösen, werden Sprachen oft mit dem kleinstmöglichen Längen-Breiten-Verhältnis hergestellt, was der Sprache eine robustere Unterstützung bietet. Hohlprofile werden manchmal in Form von zwei Vollprofilen hergestellt, die dann zusammengefügt werden..

Mehr Details - schwerer zu drücken

Oft sind viele Sonderteile in einem Aluminiumprofil enthalten., damit es eine große Anzahl von Funktionen auf einmal tragen kann. aber, Das Hinzufügen selbst eines kleinen Details kann einen großen Unterschied in der Produktivität und Produktqualität ausmachen. Daher sollte man immer evaluieren, Ist dieses Detail wirklich notwendig und kann es im Formular gemacht werden?, was für den Pressvorgang "freundlicher" ist.

Scharfe Profilecken

Scharfe Ecken können, In vielen Fällen, Grund für die unvollständige Füllung der Matrix sein, und in anderen - das Auftreten von Heißrissen. Außerdem, die Keimbildung von Rissen und deren Wachstum findet genau in diesen Elementen der Matrix statt, die scharfe Ecken des Profils bilden. Daher die Winkel, drinnen und draußen, muss immer gerundet werden. Die kleinsten Radien, die normalerweise verwendet werden, einen Wert von haben 0,4 zu 1,0 mm je nach Wandstärke. beispielsweise, den kleinsten Mindestrundungsradius haben Wände bis zu 3 mm: 0,3 mm nach GOST 22233-2001 und 0,5 mm nach EN 12020-2.

Scharfe Übergänge in der Profildicke

Vermeiden Sie abrupte Änderungen der Wandstärke und, daher, starke Änderungen in der Länge des Arbeitsbandes der Matrix. Bei einem scharfen Dickenübergang treten zwei Arten von Metallflussproblemen auf:. sondern auch aus dem Kühlschmierstoff- und Schneidwerkzeugdesign:, wenn die Arbeitsgurte nicht sorgfältig ausgelegt sind, dann ergeben sich Schwierigkeiten durch scharfe Ecken in der Nähe solcher scharfer Wanddickenübergänge. Andererseits, Aufgrund einer starken Änderung der Verformungs- und Abkühlungsbedingungen gibt es starke Unterschiede in der Mikrostruktur des Metalls zwischen den dünnen und dicken Abschnitten des Profils. Diese Unterschiede in der Mikrostruktur führen zur Bildung von sichtbaren Bändern mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen auf der Oberfläche des Profils. – Defekt, welches heisst “Ebenheit“.

Die Lösung dieses Problems ist ein möglichst glatter Übergang vom dickwandigen zum dünnwandigen Abschnitt des Profils.. Falls dies nicht möglich ist, Dann werden manchmal an der Grenze zwischen dem dicken und dem dünnen Abschnitt des Profils besondere dekorative Risiken ausgeführt, um diese Bänder so weit wie möglich zu maskieren. aber, dies löst nicht das Problem mit Unterschieden in den mechanischen Eigenschaften in dicken und dünnen Abschnitten.

Dünnwandiges Profil

Das Pressen von dünnwandigen Teilen aus Aluminiumprofilen ist gewissermaßen immer ein Problem.. In solchen Bereichen treten sehr hohe Reibungskräfte auf und die Strömungsgeschwindigkeit ist schwer kontrollierbar.. Infolgedessen wird in einigen Abschnitten des Querschnitts keine vollständige Füllung mit Metallen erreicht und, sicher, höhere Presskraft erforderlich.

Wenn ein dünnwandiges Aluminiumprofil ist zusätzlich auch intern (vgl. Bild), dann ist es noch schwieriger, eine vollständige Füllung dieses Abschnitts der Matrix zu erreichen. Außerdem, Der Druck in der Schweißkammer reicht möglicherweise nicht aus, um eine gute Schweißnaht herzustellen.. Eine schwache oder unvollständige innere Schweißnaht ist ein schwerwiegender Profilfehler., und es ist sehr schwer zu finden. Aus diesem Grund sollten innenliegende Schweißnähte vermieden werden.. Oft ist es sinnvoller, eine dickere Wand zu verwenden, Bedingungen für eine gute Schweißnaht zu gewährleisten, Trotz gestiegener Materialkosten. Ein weiteres Problem bei internen Schweißnähten ist das, dass im Allgemeinen das Design der Matrix weniger haltbar wird und daher das Risiko ihres Bruchs zunimmt.

Funktionale Details

Zu komplexe Profilquerschnittsdetails verursachen Probleme, die mit einer Verletzung der Gleichmäßigkeit des Metallflusses und einer erhöhten Erwärmung durch Reibung verbunden sind. Dadurch wird die Pressleistung reduziert.. Außerdem, zusätzliche Probleme sind Brüche in der Profiloberfläche und eine unvollständige Füllung der Matrizenkanäle. In jedem Fall sollten diese Teile massiv genug sein, nicht zu lange und wirklich notwendig. Gleichzeitig, Alle scharfen Ecken müssen abgerundet sein. Gleichzeitig muss man sich immer erinnern, dass Details innerhalb eines Querschnitts meist immer problematischer sind, als die äußeren Teile.

Einschränkungen der Betriebsbedingungen

Zusätzlich zu den Formbeschränkungen von Aluminiumprofilen, die mit dem Pressvorgang selbst zusammenhängen, es gibt noch viel mehr einschränkungen, die durch die Verwendungsbedingungen der Endprodukte vorgegeben sind. Eine dieser Einschränkungen kann sein, z.B, dann, dass die Form des Profils eine Korrosion seiner Oberfläche verhindern sollte. Dazu darf das Profil keine Elemente enthalten, die zu einer Ansammlung von Wasser führen oder dessen Ablauf verhindern.

Источник: Handbuch für metallurgisches Prozessdesign / George E. Tottenet al, Marcel Dekker, 2004