Alumiiniumist ekstrusioon sobivad sulamid painutamiseks?

Paljud alumiiniumprofiilid pragunevad painutamise käigus. Teised kortsuvad või kaotavad kuju kontrolli. Need probleemid raiskavad materjali ja aega. Enamik tõrkeid tuleneb vale sulami või temperatuuri valimisest.

Painutamiseks sobivad alumiiniumist ekstrusioonisulamid, millel on tasakaalustatud tugevus ja plastilisus, mis võimaldavad plastilist deformatsiooni ilma pragunemiseta, näiteks konkreetsed 6xxx ja 5xxx seeria sulamid sobivas temperatuuris.

Painutamine ei ole ainult vormimise samm. See on materjali käitumiskatse. Sulami piiride mõistmine enne painutamist väldib kulukat ümberprojekteerimist ja praaki.

Millised alumiiniumisulamid pakuvad parimat painduvust?

Kehv painduvus üllatab sageli ostjaid. Paberil näevad paljud sulamid välja sarnased. Tegelikkuses on nende painutamiskäitumine väga erinev.

Parima painduvusega alumiiniumisulamid on madala ja keskmise tugevusega sulamid, millel on suur plastilisus, eriti 6xxx-seeria, nagu 6063, ja 5xxx-seeria, nagu 5052.

Painduvus sõltub sellest, kui palju pingeid suudab sulam enne pragunemist vastu võtta. See on tihedalt seotud sulami keemia ja terastruktuuriga.

Miks plastilisus on tähtsam kui tugevus

Painutamisel venib välisraadius, samal ajal kui sisemine raadius surub kokku. Kui sulam ei suuda piisavalt venida, tekivad praod.

Suure plastilisusega sulamid võimaldavad:

• Suuremad painderaadiused
• Tihedamad kurvid
• Väiksemad pindmised praod

Kõrge tugevusega sulamid peavad vastu deformatsioonile. See vastupidavus suurendab pragunemisohtu.

Parima tulemuslikkusega sulamiperekonnad

6xxx-seeria sulamid on kõige levinum valik painutatud ekstrusioonide jaoks.

Põhjused on järgmised:

• Tasakaalustatud magneesium ja räni
• Stabiilne teraviljastruktuur
• Ennustatav vastus moodustamisele

6063 kasutatakse laialdaselt kumerate raamide ja arhitektuursete vormide valmistamiseks. 6061 saab ka painutada, kuid nõuab suuremaid raadiusi.

5xxx-seeria sulamid, näiteks 5052, pakuvad veelgi suuremat plastilisust. Need painduvad väga hästi, kuid neid kasutatakse vähem keerukates ekstrusioonitoorikutes.

Painutavuse võrdlus sulami järgi

See tabel näitab selget suundumust. Kui tugevus suureneb, siis painduvus väheneb.

Praktilised nõuanded sulami valiku kohta

Painutamist nõudvate konstruktsioonide puhul:

• Valige madalaima tugevusega sulam, mis vastab koormusvajadustele
• Vältida vaserikaste sulamite kasutamist
• Määrake painutamine varakult projekteerimise käigus

Paljude projektide painutamiskatsete põhjal võib ainuüksi sulami valik vähendada pragunemisohtu rohkem kui poole võrra.

Kuidas mõjutab temperatuur painutamisvõimet?

Sulami valik on vaid pool otsusest. Temperatuur otsustab sageli edu või ebaõnnestumise.

Alumiiniumi karastus mõjutab tugevalt painutamisvõimet, sest kõvemad karastused vähendavad plastilisust, samas kui pehmemad karastused võimaldavad suuremat plastilist deformatsiooni.

Temper kirjeldab alumiiniumi termilist ja mehaanilist ajalugu. See kontrollib tugevust, kõvadust ja plastilisust.

Painutamisel kasutatavad tavalised tempereid

Pressitud alumiiniumit tarnitakse sageli nendes temperatuurides:

• T4: lahusega töödeldud ja looduslikult laagerdatud
• T5: ekstrusioonist jahutatud ja kunstlikult laagerdatud
• T6: lahusega töödeldud ja kunstlikult laagerdatud

Kõik käituvad painutamise ajal erinevalt.

Pehmemad tujud painduvad paremini

T4 karastus pakub parimat painduvust. See võimaldab alumiiniumiterade libisemist ja venitamist.

T4 eelised painutamisel:

• Madalam voolavuspiir
• Suurem venivus
• Vähendatud pragunemisoht

T5 ja T6 tempereid on tugevamad, kuid vähem andestavad.

Tugevuse ja vormitavuse vaheline kompromiss

Pehme temperatuuri kasutamine parandab painutamist, kuid vähendab lõpptugevust. Paljudes projektides lahendatakse see nii, et kõigepealt painutatakse ja seejärel vanandatakse.

Tüüpiline lähenemisviis:

1. Väljapressimine T4-süsteemis
2. Painutamine
3. Kuumtöötlemine kuni T6

Selline järjestus parandab nii vormitavust kui ka lõpptulemust.

Temperatuuri mõju võrdlus

Temperatuuri eiramine toob sageli kaasa ootamatu pragunemise isegi õige sulami puhul.

Tootmiskogemuse põhjal võib enne painutamist T6-lt T4-le üle minna, mis lahendab paljud rikkejuhtumid ilma sulamit muutmata.

Kas paksuseinalisi ekstrusioone saab puhtalt painutada?

Paksus lisab veel ühe raskusastme. Paljud eeldavad, et paksud seinad ei saa hästi painduda. See ei ole alati tõsi.

Paksude seintega alumiiniumprofiile saab puhtalt painutada, kui sulamit, temperatuuri, painutusraadiust ja tööriistu on nõuetekohaselt kontrollitud.

Seina paksus mõjutab pinge jaotumist painutuse ajal. Mida paksem on seina paksus, seda suurem on pinge erinevus sise- ja välispinna vahel.

Paksude sektsioonidega seotud väljakutsed

Tavalised probleemid on järgmised:

• Välisraadiuse pragunemine
• Sisemise raadiuse kortsumine
• Ristlõike moonutamine

Need probleemid suurenevad paksuse ja kitsaste painderaadiuste korral.

Põhitegurid, mis võimaldavad puhast painutamist

Paksude profiilide puhas painutamine nõuab:

• Piisavalt suur painderaadius
• Pehme karastus enne painutamist
• Sisemine tugivahend
• Kontrollitud painutamiskiirus

Mandrellid või täitematerjalid võivad toetada õõnesprofiile.

Paksude seinte painderaadiuse reeglid

Lihtne suunis on suurendada painderaadiust, kui seina paksus suureneb.

Tüüpiline rusikareegel:

• Õhuke sein: raadius võrdub 1 kuni 2 korda seina paksusega.
• Paks sein: raadius on 3 kuni 5 korda suurem kui seina paksus.

Need on lähtepunktid, mitte garantiid.

Paksude seinte paindetegurid

Paksude seintega detailid õnnestuvad sageli, kui neid painutada mitmes etapis, mitte ühes etapis.

Kaupluse katsete põhjal on enamik paksu pressprofiili painutamise ebaõnnestumisi tulnud sellest, et püütakse kasutada õhukese seinaga reegleid.

Kas teatud sulamid kipuvad painutamisel pragunema?

Jah. Mõned sulamid pragunevad kergesti, isegi kerge painutuse korral. Seda ohtu tuleb varakult mõista.

Teatud alumiiniumisulamid on paindumise ajal pragunemisohtlikud madala plastilisuse, jämeda terastruktuuri või suure hulga legeerivate elementide, nagu vase ja tsingi, tõttu.

Pragunemine on piiratud pingetaluvuse sümptom. Peamist rolli mängib sulami keemia.

Kõrge riskiga sulamirühmad

Suurema pragunemisohuga sulamid on järgmised:

• 2xxx seeria sulamid
• 7xxx seeria sulamid
• Üle vanandatud 6xxx sulamid

Nende sulamite puhul on tugevus tähtsam kui vormitavus.

Miks vask ja tsink suurendavad pragunemist

Vask ja tsink tugevdavad alumiiniumi, kuid vähendavad terade vahelist libisemist. Painutamise ajal kontsentreerub pinge terade piiridel.

See viib järgmise tulemuseni:

• Mikroristlõike tekkimine
• Pragude levik piki painutusjoont
• Äkiline murdumine

Pindmised praod võivad tunduda väikesed, kuid sageli kasvavad need hoolduse käigus.

Terade struktuuri mõju

Jämedad terad halvendavad painutamisvõimet. Nad vähendavad ühtlast deformatsiooni.

Terade suurust mõjutavad:

• Ekstrusiooni temperatuur
• Jahutusmäär
• Sulami koostis

Halb protsessikontroll suurendab pragunemisohtu isegi tavaliselt painutatavate sulamite puhul.

Pragude riski võrdlus

Projekteerijad peaksid vältima kõrge riskiga sulameid, kui on vaja painutada. Kui see on vältimatu, on suuremad raadiused ja pehmemad tempereid kohustuslikud.

Vigastusanalüüsi põhjal on sulami pragunemine painutamise ajal harva juhuslik. See on prognoositav ja ennetatav.

Kokkuvõte

Edukas alumiiniumi ekstrusiooni painutamine sõltub sulami plastilisusest, temperatuuri valikust, seina paksuse kontrollimisest ja pragude ohu teadvustamisest. Painutussõbralike sulamite ja pehmete tempereide varajane valik ennetab tõrkeid ja tagab puhtad, korratavad painutamistulemused.