Von der Kundenzeichnung zum Aluminiumprofil

Nicht alles lässt sich pressen

Jeder, wer gestaltet Aluminiumprofile – Kunden des Profils oder seiner Hersteller, früher oder später an Grenzen stoßen, die von der Aluminium-Strangpresstechnik selbst überlagert werden. Natürlich, Diese Einschränkungen hängen auch von der spezifischen Druckmaschinenausrüstung und der damit verbundenen Erfahrung ab., und von der richtigen Wahl der Aluminiumlegierung.

Abbildung - Schwierig zu extrudierende Aluminiumprofilteile, die auf den Zeichnungen und Skizzen des Kunden zu vermeiden sind

Skizze des Kunden und der Möglichkeit der Technologie

Wenn der technologische Prozess zur Herstellung von Aluminiumprofilen – und nicht nur das eigentliche Pressen – nicht ausreichend kontrolliert wird, und das Profildesign und die Aluminiumlegierung berücksichtigen nicht die Besonderheiten des Produktionsprozesses, Das Ergebnis wird zwangsläufig eine schlechte Produktqualität und eine große Anzahl von Fehlern sein.

Daher haben Hersteller von Aluminiumprofilen allgemeine Regeln für ihre Konstruktion aufgestellt.. Diese Regeln müssen bei der Entwicklung von Profilzeichnungen beachtet werden, wie der Kunde, sowie der Hersteller. Diese Regeln sollen die Harmonie der Form und Abmessungen des Querschnitts des Aluminiumprofils mit den Möglichkeiten des Strangpressverfahrens von Aluminium und seinen Legierungen gewährleisten.. Einige dieser Regeln sind allgemein, während sich andere auf bestimmte Größen und Formen beziehen und von der verwendeten Pressausrüstung abhängen., sowie Aluminiumlegierung.

Profil nach Zeichnung oder Skizze des Kunden

Der Konstrukteur eines Produkts oder Maschinenteils aus stranggepresstem Aluminiumprofil strebt danach, es so funktional wie möglich zu gestalten, und nichts schränkt den Flug seiner Fantasie ein. So wird es geboren, oft auch als „Profil nach Kundenzeichnung“ bzw “Kundenspezifisches Profil”. Manchmal kann es sehr schwierig sein, zu drücken.

Im Allgemeinen gibt es nur sehr wenige Profile, die im Prinzip nicht auf einer Strangpresse extrudiert werden könnten. Es kann jedoch sein, Aufgrund eines hohen Ausschussanteils ist die Qualität oder der Preis eines schwer zu pressenden Profils für den Kunden nicht akzeptabel.

Um ein Qualitätsprodukt zu entwickeln - ein Aluminiumprofil - ein Designer, Werk oder Kunde, sollte versuchen, in seiner Zeichnung einen solchen Profilausschnitt zu erreichen, was der Produktionstechnik "freundlich" wäre. Außerdem sollte dies nicht nur den Pressvorgang selbst betreffen., sondern auch alle nachfolgenden technologischen Vorgänge vom Austritt des Profils aus der Matrize bis zu seiner Verpackung.

Asymmetrische Profile

Das Schlüsselwort des Metallextrusionsverfahrens (Metallpressen), einschließlich, Aluminium und seine Legierungen, ist das Wort "Symmetrie". Asymmetrische Profile sind durch einen ungleichmäßigen und ungleichmäßigen Metallfluss gekennzeichnet, was komplexe Konstruktionen von Extrusionsdüsen erfordert. Die Fließgeschwindigkeit des Metalls durch den Querschnitt sollte möglichst gleichmäßig sein, aber, Um dies zu erreichen, ist es oft notwendig, mit sehr niedrigen Geschwindigkeiten zu pressen. Außerdem, Bei einem asymmetrischen Abschnitt des Profils erfährt die Matrix eine ungleichmäßige Belastung, was mit einer Erhöhung des Risikos seiner Zerstörung behaftet ist, insbesondere beim Pressen von hochfesten Aluminiumlegierungen.

Asymmetrische Profile können auch Temperaturgradienten verursachen, wie in der Matrix, und das Profil selbst während seiner Abkühlung. Außerdem, verschiedene Teile des Profils werden unterschiedlich thermomechanisch behandelt und, als Konsequenz, haben unterschiedliche Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften.

Beispiele für Abweichungen von Aluminiumprofilen von der Symmetrie sind in der Abbildung dargestellt. Die Massenverteilung über den Querschnitt des Profils sollte nicht zu ungleichmäßig sein. Profile mit einem großen Verhältnis von maximaler und minimaler Dicke lassen sich nur sehr schwer durch die Strangpresslinie transportieren, und große exzentrische Hohlräume können schlecht kontrollierte Metallflüsse erzeugen.

Zu große Profile

Hinsichtlich der maximalen Abmessungen von Profilen gibt es natürliche Beschränkungen. Wenn das Profil einen sehr großen Hüllkreisdurchmesser hat – Mindestumfang, in die es aufgenommen werden kann – dann kann es Probleme geben, von seiner Oberfläche in das Profil des Materials des Werkstücks zu gelangen, kontaminiert, Schichten.

Massive Matrizen für große Profile lassen sich normalerweise nur schwer sicher mit Polstern und Polstern abstützen.. In Hohlmatrizen für große Profile sind Dorne erhöhten Belastungen ausgesetzt. Dadurch zeichnen sich große Profile durch große Maßabweichungen und eine geringere Oberflächengüte aus.. Diese verminderte Qualität der Profiloberfläche äußert sich meist in einer großen Anzahl von Kratzern (Matrixspuren), sowie Inhomogenität des Aussehens durch Streifen auf dem Profil, die das auf sie fallende Licht unterschiedlich reflektieren..

Zu kleine Profile

Andererseits, Profile mit zu kleinen Abmessungen ergeben ein zu hohes Ziehverhältnis (Pressverhältnis). In diesem Fall kann die Presse möglicherweise nicht die erforderliche Kraft bereitstellen., Profil drücken. Dabei werden zur Steigerung der Produktivität mehrere Gewindegänge des Profils gleichzeitig gepresst..

Die Einfachheit des Aluminiumprofils

Einfachheit ist ein weiteres Stichwort für fast alle Branchen. Dies gilt insbesondere für den Extrusionsprozess von Aluminiumprofilen., obwohl sein Hauptverdienst gerade in der Fähigkeit liegt, komplexe Profile herzustellen.

Hohlprofile und Profile mit langen „Zungen“ erschweren die Profilherstellung erheblich und sollten möglichst vermieden werden.. Extrusionswerkzeuge für diese Profile sind komplexer und daher teurer. Das größte Problem mit diesen Matrizen ist jedoch das, dass sie aufgrund dieser Hindernisse viel größere Anstrengungen haben, die sie dem Metallfluss auferlegen. Andererseits, ihre komplexere Konstruktion macht sie schwächer, was den Aufwand begrenzt, denen sie ausgesetzt werden können. Damit verbunden ist ihre Neigung zu Maßabweichungen und schlechter Oberflächenqualität..

Daher versuchen sie oft, "Zungen" mit einem kleinen Verhältnis von Länge zu Breite herzustellen., und Hohlprofile werden oft in Form von zwei Vollprofilen hergestellt, die sich dann zusammenfügen und einen Hohlraum bilden.

Funktionale Profilelemente

Spezielle Aluminiumprofile enthalten in der Regel viele verschiedene Sonderelemente. Eigentlich, Diese Elemente machen das Profil zu etwas Besonderem, und sie sind für den Kunden oft sehr wichtig. Das Hinzufügen selbst eines kleinen Details zu einer Profilzeichnung kann jedoch einen großen Unterschied in der Leistung beider machen, Also als Produkt. Sie müssen also immer wiegen, ist dieser oder jener funktionale Teil des Profils wirklich notwendig und ist es möglich, seine Form für den Pressvorgang angenehmer zu gestalten?.

Scharfe Profilecken

Zu scharfe Ecken des Aluminiumprofils können zu einer unzureichenden Füllung der Matrize mit Metall führen, und in anderen Fällen - zum Auftreten von Diskontinuitäten in Form von Diskontinuitäten an diesen scharfen Ecken (vgl. Bild). Außerdem, Rissinitiierung und -wachstum treten am häufigsten genau in diesen Teilen der Matrix auf, die scharfe Ecken bilden. Daher müssen alle Ecken – innen und außen – richtig abgerundet sein.. Die minimalen Rundungsradien der Profilecken in der Zeichnung müssen von 0,4 zu 1.0 mm. Nur in einigen Fällen – wenn der Kunde es wirklich braucht – geben sie einen Rundungsradius auf die Zeichnungen 0,2 mm.

Abrupte Änderungen der Profildicke

Abrupte Änderungen der Wandstärke von Aluminiumprofilen, aber, daher, Eine starke Änderung der Länge der Arbeitsbänder der Matrix sollte vermieden werden (siehe. Bild). Solche abrupten Änderungen führen zu zwei Arten von Metallströmungsproblemen.. sondern auch aus dem Kühlschmierstoff- und Schneidwerkzeugdesign:, Es ist notwendig, um diese scharfen Ecken herum eine vollständige Füllung mit Metall sicherzustellen, indem die Länge der Arbeitsbänder geschickt geändert wird. Andererseits, solche abrupten Übergänge ändern die Bedingungen der plastischen Verformung, was zu Gefügeunterschieden in benachbarten Profilabschnitten führt. Dadurch entsteht bei Aluminiumprofilen ein optischer Mangel in Form von Streifen mit unterschiedlicher Lichtreflexion.. "Menschen" aus offensichtlichen Gründen wird dieser Defekt "Skifahren" genannt.

Die Lösung dieses Problems besteht darin, den Übergang von dicken zu dünnen Profilelementen möglichst fließend zu gestalten.. Wenn dies aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, Dann wird oft an der Grenze zwischen dicken und dünnen Wänden in Absprache mit dem Kunden ein besonderes dekoratives Risiko ausgeführt.

Dünnwandige Profile

In gewissem Sinne, Das Verpressen von dünnwandigen Profilelementen ist immer ein Problem. In solchen Bereichen der Matrix sind hohe Reibungskräfte charakteristisch., und die Fließgeschwindigkeit des Metalls ist schwer zu kontrollieren. Infolgedessen kann es in diesen Bereichen der Matrix zu einer unvollständigen Füllung einiger Querschnittselemente mit Metallen kommen.. Außerdem, Matrizen mit solchen Bereichen erfordern höhere Presskräfte.

Befindet sich die dünne Wand innerhalb des Profils (vgl. Bild), dann ist das Problem, es mit Metall zu füllen, noch schwerwiegender. In diesem Fall reicht der Druck in der Schweißkammer möglicherweise nicht aus, um eine gute Schweißnaht zu bilden.. Eine schwache Schweißnaht oder ihr vollständiges Fehlen ist eine Katastrophe für die Qualität des Profils., und es ist sehr schwierig, diesen Defekt zu erkennen. Dünne Innenwände sind daher unbedingt zu vermeiden und der Kunde davon zu überzeugen..

Manchmal ist es besser, eine dickere Innenwand zu verwenden, um eine zuverlässige Füllung mit Metallen und eine hochwertige Schweißnaht zu gewährleisten, obwohl, dass die Kosten des Profils steigen.

Weitere Profilbeschränkungen

Zusätzlich zu den Einschränkungen für die Profilgestaltung, die sich auf die Besonderheiten des Pressvorgangs beziehen, es gibt andere einschränkungen. Solche Beschränkungen können zusammenhängen, z.B, Verwendung des Produkts im Betrieb. Eine dieser Einschränkungen, ist ein, z.B, Verhinderung von Produktkorrosion durch, dass das Profildesign keine Elemente enthält, die Wasser von Regen oder Schnee sammeln würde. Solche Merkmale des Betriebs des Aluminiumprofils sollten mit dem Kunden in der Phase der Erstellung der Profilzeichnung besprochen werden..

Источник: Handbuch für metallurgisches Prozessdesign / ed. George E. Totten, Kiyoshi Funatani, Lin Xie / und dann in Form von neuen Rohlingen wieder in die Produktion zurückgeführt, 2004