Alasan mengapa profil paduan aluminium banyak digunakan dalam kehidupan dan produksi adalah karena setiap orang sepenuhnya menyadari keunggulannya seperti kepadatan rendah, ketahanan korosi, konduktivitas listrik yang sangat baik, sifat non-feromagnetik, kemampuan bentuk, dan dapat didaur ulang.
Industri profil aluminium Tiongkok telah berkembang pesat, dari skala kecil hingga besar, hingga menjadi negara produsen profil aluminium terkemuka, dengan produksi yang menduduki peringkat pertama di dunia. Namun, seiring dengan terus meningkatnya kebutuhan pasar akan produk profil aluminium, produksi profil aluminium telah berkembang ke arah kompleksitas, presisi tinggi, dan produksi skala besar, yang menimbulkan serangkaian masalah produksi.
Profil aluminium sebagian besar diproduksi melalui proses ekstrusi. Selama produksi, selain mempertimbangkan kinerja ekstruder, desain cetakan, komposisi batang aluminium, perlakuan panas, dan faktor proses lainnya, desain penampang profil juga harus dipertimbangkan. Desain penampang profil terbaik tidak hanya dapat mengurangi kesulitan proses sejak awal, tetapi juga meningkatkan kualitas dan efektivitas penggunaan produk, mengurangi biaya, dan mempersingkat waktu pengiriman.
Artikel ini merangkum beberapa teknik yang umum digunakan dalam desain penampang profil aluminium melalui kasus aktual dalam produksi.
1. Prinsip desain bagian profil aluminium
Ekstrusi profil aluminium adalah metode pemrosesan di mana batang aluminium yang dipanaskan dimasukkan ke dalam laras ekstrusi, dan tekanan diberikan melalui ekstruder untuk mengekstruksinya dari lubang cetakan dengan bentuk dan ukuran tertentu, menyebabkan deformasi plastik untuk mendapatkan produk yang dibutuhkan. Karena batang aluminium dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti suhu, kecepatan ekstrusi, jumlah deformasi, dan cetakan selama proses deformasi, keseragaman aliran logam sulit dikontrol, yang membawa kesulitan tertentu pada desain cetakan. Untuk memastikan kekuatan cetakan dan menghindari retak, keruntuhan, chipping, dll., hal-hal berikut harus dihindari dalam desain bagian profil: kantilever besar, bukaan kecil, lubang kecil, berpori, asimetris, berdinding tipis, ketebalan dinding tidak rata, dll. Saat mendesain, pertama-tama kita harus memenuhi kinerjanya dalam hal penggunaan, dekorasi, dll. Bagian yang dihasilkan dapat digunakan, tetapi bukan solusi terbaik. Karena ketika desainer kurang memahami proses ekstrusi dan peralatan proses yang relevan, serta persyaratan proses produksi yang terlalu tinggi dan ketat, tingkat kualifikasi akan berkurang, biaya akan meningkat, dan profil ideal tidak akan dihasilkan. Oleh karena itu, prinsip desain penampang profil aluminium adalah menggunakan proses sesederhana mungkin dengan tetap memenuhi desain fungsionalnya.
2. Beberapa tips tentang desain antarmuka profil aluminium
2.1 Kompensasi kesalahan
Penutupan merupakan salah satu cacat umum dalam produksi profil. Penyebab utamanya adalah sebagai berikut:
(1) Profil dengan bukaan penampang yang dalam akan sering menutup saat diekstrusi.
(2) Peregangan dan pelurusan profil akan mengintensifkan penutupan.
(3) Profil yang diinjeksi lem dengan struktur tertentu juga akan mengalami penutupan karena penyusutan koloid setelah lem diinjeksikan.
Jika penutupan yang disebutkan di atas tidak serius, hal itu dapat dihindari dengan mengendalikan laju aliran melalui desain cetakan; tetapi jika beberapa faktor saling tumpang tindih dan desain cetakan serta proses terkait tidak dapat menyelesaikan penutupan, pra-kompensasi dapat diberikan dalam desain penampang, yaitu pra-pembukaan.
Besaran kompensasi pra-pembukaan harus dipilih berdasarkan struktur spesifik dan pengalaman penutupan sebelumnya. Saat ini, desain gambar bukaan cetakan (pra-pembukaan) dan gambar akhir berbeda (Gambar 1).
2.2 Membagi bagian berukuran besar menjadi beberapa bagian kecil
Dengan perkembangan profil aluminium skala besar, desain penampang banyak profil menjadi semakin besar. Hal ini berarti diperlukan serangkaian peralatan seperti ekstruder besar, cetakan besar, batang aluminium besar, dll. untuk mendukungnya, dan biaya produksi meningkat tajam. Untuk beberapa bagian berukuran besar yang dapat dicapai dengan penyambungan, bagian tersebut harus dipecah menjadi beberapa bagian kecil selama proses desain. Hal ini tidak hanya dapat mengurangi biaya, tetapi juga memudahkan untuk memastikan kerataan, kelengkungan, dan akurasi (Gambar 2).
2.3 Menyiapkan tulangan penguat untuk meningkatkan kerataannya
Persyaratan kerataan sering kali ditemui saat merancang penampang profil. Profil bentang kecil mudah dipastikan kerataannya karena kekuatan strukturalnya yang tinggi. Profil bentang panjang akan melorot karena gravitasinya sendiri tepat setelah ekstrusi, dan bagian dengan tegangan lentur terbesar di bagian tengah akan menjadi yang paling cekung. Selain itu, karena panel dinding panjang, mudah terbentuk gelombang, yang akan memperburuk intermitensi bidang. Oleh karena itu, struktur pelat datar berukuran besar harus dihindari dalam desain penampang melintang. Jika perlu, rusuk penguat dapat dipasang di bagian tengah untuk meningkatkan kerataannya. (Gambar 3)
2.4 Pemrosesan sekunder
Dalam proses produksi profil, beberapa bagian sulit diselesaikan dengan proses ekstrusi. Sekalipun dapat dilakukan, biaya pemrosesan dan produksinya akan terlalu tinggi. Untuk saat ini, metode pemrosesan lain dapat dipertimbangkan.
Kasus 1: Lubang dengan diameter kurang dari 4 mm pada bagian profil akan membuat cetakan kurang kuat, mudah rusak, dan sulit diproses. Disarankan untuk membuang lubang-lubang kecil tersebut dan menggunakan bor sebagai gantinya.
Kasus 2: Produksi alur berbentuk U biasa tidaklah sulit, tetapi jika kedalaman dan lebar alur melebihi 100 mm, atau rasio lebar alur terhadap kedalaman alur tidak masuk akal, masalah seperti kekuatan cetakan yang tidak memadai dan kesulitan dalam memastikan bukaan juga akan ditemui selama produksi. Saat merancang bagian profil, bukaan dapat dianggap tertutup, sehingga cetakan padat asli dengan kekuatan yang tidak memadai dapat diubah menjadi cetakan split yang stabil, dan tidak akan ada masalah deformasi bukaan selama ekstrusi, sehingga bentuknya lebih mudah dipertahankan. Selain itu, beberapa detail dapat dilakukan pada sambungan antara kedua ujung bukaan selama desain. Misalnya: atur tanda berbentuk V, alur kecil, dll., sehingga dapat dengan mudah dilepas selama pemesinan akhir (Gambar 4).
2.5 Kompleks di luar tapi sederhana di dalam
Cetakan ekstrusi profil aluminium dapat dibagi menjadi cetakan padat dan cetakan shunt berdasarkan adanya rongga pada penampang. Pemrosesan cetakan padat relatif sederhana, sementara pemrosesan cetakan shunt melibatkan proses yang relatif kompleks seperti rongga dan kepala inti. Oleh karena itu, desain penampang profil harus dipertimbangkan secara matang. Artinya, kontur luar penampang dapat dirancang lebih kompleks, dan alur, lubang sekrup, dll. harus ditempatkan di pinggiran sebanyak mungkin. Sementara itu, bagian dalam harus sesederhana mungkin, dan persyaratan akurasi tidak boleh terlalu tinggi. Dengan cara ini, pemrosesan dan perawatan cetakan akan jauh lebih sederhana, dan tingkat hasil juga akan meningkat.
2.6 Margin yang dicadangkan
Setelah ekstrusi, profil aluminium memiliki metode perawatan permukaan yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan pelanggan. Di antaranya, metode anodisasi dan elektroforesis memiliki dampak yang kecil terhadap ukuran karena lapisan filmnya yang tipis. Jika metode perawatan permukaan pelapisan bubuk digunakan, bubuk akan mudah terakumulasi di sudut dan alur, dan ketebalan satu lapisan dapat mencapai 100 μm. Jika ini adalah posisi perakitan, seperti slider, berarti terdapat 4 lapisan pelapisan semprot. Ketebalan hingga 400 μm akan membuat perakitan menjadi tidak mungkin dan memengaruhi penggunaan.
Selain itu, seiring bertambahnya jumlah ekstrusi dan keausan cetakan, ukuran slot profil akan semakin mengecil, sementara ukuran slider akan semakin besar, sehingga perakitan menjadi lebih sulit. Berdasarkan alasan-alasan di atas, margin yang sesuai harus disediakan sesuai dengan kondisi spesifik selama desain untuk memastikan perakitan.
2.7 Penandaan toleransi
Untuk desain penampang, gambar rakitan dibuat terlebih dahulu, baru kemudian gambar produk profil. Gambar rakitan yang benar belum tentu gambar produk profilnya sempurna. Beberapa desainer mengabaikan pentingnya penandaan dimensi dan toleransi. Posisi yang ditandai umumnya merupakan dimensi yang perlu dipastikan, seperti: posisi rakitan, bukaan, kedalaman alur, lebar alur, dll., dan mudah diukur serta diperiksa. Untuk toleransi dimensi umum, tingkat akurasi yang sesuai dapat dipilih sesuai standar nasional. Beberapa dimensi rakitan penting perlu ditandai dengan nilai toleransi tertentu pada gambar. Jika toleransi terlalu besar, perakitan akan lebih sulit, dan jika toleransi terlalu kecil, biaya produksi akan meningkat. Rentang toleransi yang wajar membutuhkan akumulasi pengalaman harian desainer.
2.8 Penyesuaian terperinci
Detail menentukan keberhasilan atau kegagalan, dan hal yang sama berlaku untuk desain penampang profil. Perubahan kecil tidak hanya dapat melindungi cetakan dan mengontrol laju alir, tetapi juga meningkatkan kualitas permukaan dan meningkatkan tingkat hasil. Salah satu teknik yang umum digunakan adalah pembulatan sudut. Profil ekstrusi tidak dapat memiliki sudut yang benar-benar tajam karena kawat tembaga tipis yang digunakan dalam pemotongan kawat juga memiliki diameter. Namun, kecepatan alir di sudut lambat, gesekan besar, dan tegangan terkonsentrasi, seringkali terdapat situasi di mana tanda ekstrusi terlihat jelas, ukurannya sulit dikontrol, dan cetakan rentan pecah. Oleh karena itu, radius pembulatan harus ditingkatkan semaksimal mungkin tanpa memengaruhi penggunaannya.
Bahkan jika diproduksi oleh mesin ekstrusi kecil, ketebalan dinding profil tidak boleh kurang dari 0,8 mm, dan ketebalan dinding setiap bagian bagian tidak boleh berbeda lebih dari 4 kali. Selama desain, garis diagonal atau transisi busur dapat digunakan pada perubahan mendadak dalam ketebalan dinding untuk memastikan bentuk pelepasan yang teratur dan perbaikan cetakan yang mudah. Selain itu, profil berdinding tipis memiliki elastisitas yang lebih baik, dan ketebalan dinding beberapa gusset, reng, dll. dapat sekitar 1 mm. Ada banyak aplikasi untuk menyesuaikan detail dalam desain, seperti menyesuaikan sudut, mengubah arah, memperpendek kantilever, meningkatkan celah, meningkatkan simetri, menyesuaikan toleransi, dll. Singkatnya, desain penampang profil memerlukan ringkasan dan inovasi yang berkelanjutan, dan sepenuhnya mempertimbangkan hubungan dengan desain cetakan, manufaktur, dan proses produksi.
3. Kesimpulan
Sebagai seorang desainer, untuk mendapatkan manfaat ekonomi terbaik dari produksi profil, semua faktor dari seluruh siklus hidup produk harus dipertimbangkan selama desain, termasuk kebutuhan pengguna, desain, manufaktur, kualitas, biaya, dll., dan diupayakan untuk mencapai keberhasilan pengembangan produk sejak awal. Hal ini membutuhkan pemantauan harian produksi produk dan pengumpulan serta akumulasi informasi langsung untuk memprediksi hasil desain dan memperbaikinya sejak dini.
Waktu posting: 10-Sep-2024
