Konstruktion. av profiler

Transkript

1 Konstruktion av profiler

2 Aluminiumlegeringar Rent aluminium är mjukt och lätt att bearbeta. För vissa ändamål är dessa egenskaper önskvärda, men i de flesta fall är hårdheten hos rent aluminium inte tillräcklig. Därför har man utvecklat ett stort antal aluminiumlegeringar. De viktigaste legeringsämnena är kisel (Si), magnesium (Mg), mangan (Mn) och zink (Zn). T4 = Upplösningsbehandlat och kal låldrat Zn Högre hållfasthet T5 = Kylt från till verk ningstem pe ra tu ren och var måldrat l Mg Aluminiumlegeringarna som används vid profiltillverkning kan uppdelas i två grup per: härd ba ra och icke härdbara legeringar. Icke härdbara legeringars hållfasthet kan höjas genom kallbearbetning medan härdbara legeringar görs håll fas ta re främst ge nom vär mebehandling. Kallbearbetning av sträng - pressade profiler är i allmänhet inte möj lig bland an nat på grund av pro fil - formen. Därför används en värmebehandlingsmetod som kallas utskiljningshärdning i stor ut sträck ning för att för bätt ra hållfasthetsegenskaperna. Härdningsme to den om fat tar två se pa ra ta fa ser:. Upplösningsbehandling och snabb av kyl ning. Utskiljningsbehandling T6 = Upplösningsbehandlat och var måldrat T76 = Upplösningsbehandlat och öve råldrat (för att upp nå god kor ro sions här dig het) El- och värmeledningsförmågan, bearbetningsegenskaper och kor ro - sionsbeständigheten hos ole ge rat alu - mi nium är i all män het bät tre än hos le ge rat. Där för an vänds rent aluminium i stor utsträckning för eltekniska ändamål. Det vanligaste legeringsämnet hos icke härdbara legeringar är magnesium. AlMg-legeringar har god korrosionsbeständihet mot klo ri der samt svaga alkalier. Legeringen blir hårdare med stigande magnesiumhalt men bearbetningsegenskaperna avtar i mot sva ran de grad. Åldring sker redan i rumstemperatur (kal låldring) men vid ut skilj ningsbehandling används i allmänhet högre temperaturer (varmåldring). AlMg-legeringar används mycket i plåt men säl lan i pro fi ler efter som kallbearbetnings-möjligheten saknas. För strängpressade profilers leveran - stillstånd används följande beteckning - ar: F = Varm be ar be tat Si

3 H ållfasthets - krav Lege rings be teck ning SFS-EN 755- Nominell sam man - sättning/ (legeringsämnen) % EN 57 Leveranstillstånd SFS-EN 55 Mekaniska egenskaper Fysikaliska egenskaper R m min MPa Rp, min Mpa ) AW-66 [Al MgSi] Mg,5 Si,5 AW-66 [Al Mg,7Si] Mg,7 Si,4 Aluminiumlegeringar (härdbara) AW-66A ) [Al Mg,7Si (A)] Mg,7 Si,5 AW-65A [Al SiMg (A)] Si,7 Mg,6 Mn, AW-68 [Al Si MgMn] Si, Mg,8 Mn,5 AW-6 [EAl MgSi] Mg,5 Si,4 AW-78 [Al Zn5MgZr] T4 T5 T6 T6 T6 T6 T5 T6 T6 T6 ) ) Brott för läng ning ) A % min Hård het HB (noin) Elasticitetsmodul MPa Zn 5, Mg Zr, Densitet kg/dm,7,7,7,7,7,7,77 Längdutvidgningskoefficient... C, -6 / K Elektrisk led - nings för må ga IACS % Vär me led nings - för må ga C, W/m K ) F = Varm bear be tat T4 = Upplös nings be han dlat och kal lål drat T5 = Kylt från tillverkningstemperaturen och varmåldrat T6 = Upplösningsbehandlat och varmåldrat ) Värdena gäller för de flesta profilformer och godstjocklekar. ) Legeringsämneshalten avviker något från officiell standard. Legeringsalternativ De viktigaste i gruppen härdbara legeringar är aluminium-magesiumkisellegeringarna AW-66 och AW-66 i se ri en 6. Tack vare goda hållfasthetsegenskaper efter värmebehandling, hög kor ro sions beständighet och för mån ligt pris är des sa legeringar de över läg set po pu lä ras te bland strängpressade profiler. Dess utom läm par de sig väl för anodisering, vilket är mycket viktigt i arkitektoniska sammanhang, te i fasader, dörrar, fönster osv. Komplicerade profiler med krävande yt kva li tet kan sträng pres sas av des sa legeringar. I leveranstillstånd T6 är kra vet på sträck grän sen Rp, 7 MPa för le ge ring AW-66. En invecklad pro fil form, stor och varierande gods tjock lek samt sto ra skill na der i kra vet på yt kva li tet ta lar för le ve ran stills tånd T5, var vid pro fi - lens Rp,-grän skrav sjun ker till vär det MPa. Om stör re håll fasthets vär den ön skas, te Rp,-gränsvär det 7 MPa för le ve ran stills tånd T6, skall detta överenskommas med tillverkaren varvid legeringsvarianten AW-66A kan an vän das. Till sam ma grupp hör ock så le ge ring - ar na AW-68 och AW-65A. Dessa har bättre hållfasthetsegenska per än legeringen AW-66. Minimivärdet för AW-68-legeringens Rp,-gräns är 6 MPa i le ve ran stills tånd T6 och för AW-65A-legeringens 5 MPa. Legeringarna lämpar sig utomordentligt väl för olika konstruktionsända - mål, också för bärande konstruktioner, te antennmaster, brokonstruktioner osv. Legeringen AW-78 i serien 7 har utvecklats speciellt med tanke på svetsade bärande konstruktioner. Med denna legering blir svetsförban - dets slut li ga håll fas thet bara en aning mindre än grundmaterialets. Legeringarna med största hållfasthe - ter i den na grupp an vänds bla i flygplansindustrin där förhållandet håll fas thet/vikt kom mer till sin ful la rätt och allt mer ock så för an nan transportutrustning såsom tågvagnar, på byg gna der till last bi lar osv. Minimivärdet för AW-78-legeringens Rp,-gräns är 9 MPa i leveranstillstånd T6 och i leveran - stills tånd T76 6 MPa. Mn

4 Konstruktion av profiler Mn 4 En viktig fördel hos strängpressningsmetoden är de låga verktygskostnaderna. Detta beror på aluminiums relativt låga varmbearbetningstemperatur som är cirka 5 C, varvid varmhållfasta verktygsståls egenskaper är tillräckliga. Sålunda är det ofta lönsamt att skräddarsy specialprofiler också för relativt små serier. Lönsamheten förbättras ytterligare genom noggrann planering. En optimal profillösning innebär att man erhåller en färdig konstruktionsde talj el ler ren tav en fär dig pro dukt Zn Si en dast ge nom att kapa pro fi len, utan andra bearbetningsfaser. Alltid är det ta dock inte möj ligt men ge nom omsorgsfull planering kan man mini me ra el ler helt och hål let från gå längsgående bearbetning av profilen. Också be ho vet av tvärs gåen de bearbetning kan minimeras i plane - ringsskedet genom att fästa speciell upp märk sam het vid fo gar na. Vid planering av specialprofiler är det vik tigt att gå igenom alla tänk ba ra tillämpningar och behövliga detaljer. De in ver kar inte på verk ty gets pris men ge nom att beak ta dem i initialskedet kan man senare spara i kost na der för än dring av verktyget eller rentav ett helt nytt verktyg. Strängpressade profiler kan på basis av tvärs nittsformen uppdelas i två el ler tre klas ser. For men sägs vara öp pen då pro fi len Massiva profiler Halvhålprofiler Hålprofiler 5 inte innehåller slutna hålrum och kan ock så i öv rigt till ver kas med an vänd - ning av ett verk tyg som bes tår en dast av en mat ris. Efter som ett dy likt verk tyg är tek niskt en kla re är det prismässigt förmånligare än andra verk tygs ty per. Även tack vare profilens bättre produktionsvärden är profilen vanligen förmånligare. Hålprofilerna innehåller minst ett slutet hålrum som måste tillverkas med en mera avan ce rad verk tygs tek - nik. Framför matrisen som bestämmer pro fi lens ytt re form finns en skild bryg ga på vil ken kär nan, som bes täm - mer den inre for men, sit ter. Profiler tillverkade med denna teknik har i väg gar na runt hål rum met sammansvetsade längsgående fogar. Profilerna kan därför inte garanteras väldigt hög trycktålighet. Om halv hål pro fi ler ta lar man då pro fi len inte har ett slu tet hål rum utan te en så djup öp pen form att den inte kan till ver kas med ett en kelt mat ris verk tyg. Här mås te man an vän da en verk tygs tek nik av sam ma typ som vid hålp ro fi ler. Den öpp na for men till ver kas med hjälp av en kär na som sit ter på en bryg ga, så som vid hålprofiler. Vid hå let sit ter kär nan och mat ri sen fast i va ran dra. I fo gen mel lan dem kan små grader förekomma. Ett an nat al ter na tiv är att ord na med en fast upphäng ning som hän ger ihop med matrisen. Denna senare typ an vänds ofta i verk tyg för kam lik nan - de kylprofiler. Av des sa ty per är halv hål pro fi len minst rekommenderbar. Modell som underlättar definiering av halvhålprofiler finns på nästa uppslag. Fri het att väl ja... Strängpressade profiler kan utformas re la tivt fritt. Även om det inte är möj ligt att med strängp ress ning till ver ka mycket sma la och dju pa fickor, kan man upp nå sam ma funktionella resultat genom lämplig formgivning. Till gängse profilteknik hör oli ka skruv fickor som fun ge rar utan borr ning el ler gäng ning. De kan ock så lig ga vin kel rätt mot profilriktningen. Likaså kan tvär gåen de skru vars skal le sän kas in i pro fi ly tan med lämp ligt for ma de spår. På mots va ran de sätt kan muttrar fieras för skruvdragning antingen med lämpliga flänsar eller ge nom att pla ce ra mut tern i ett rätt dimensionerat spår. Ledfunktioner i profiler och olika öppningsbara eller per manen ta snäpp fo gar an vänds all mänt, för att inte tala om spår för fästning av gummi- eller borsttätnin - gar. Det är ock så möj ligt att med strängpressning fylla utseendemässiga formgivningskrav till förmånliga

5 kost na der. I högk las si ga pro duk ter har vid si dan av funk tio nel la as pek ter också utseendet blivit viktig. I detta av seen de kan man säga att me to den sna ra re an pas sar sig än beg rän sar. Med välp lanera de fo gar kan man av fle ra pro fi ler lätt sät ta ihop sto ra helheter varvid enskilda profilers storleksbegränsningar inte nödvändigt - vis ut gör ett hin der för till verk ning av en "storpro fil". Uppdel ning i fle ra pro fi ler är ofta tom ekonomiskt för nuf tigt ef ter som de sam man lag da verk tygs kost na der na kan vara för mån - li ga re än för en stor pro fils ens kil da verktyg och oberoende av fogarna kan konst ruk tionens vikt vara läg re tack vare de små pro fi ler nas min dre godst joc klek. Överskridning av förhållande 6: mel lan den störs ta och mins ta godstjockleken innebär snabbt tilltagande svårigheter. Rekommenderbart är att hål la sig un der för hål lan det 4:. Även då mås te man ofta an vän da sig av spe cialg jor da verk tyg. Till begränsningarna hör också måttoch formtoleranser som kan förefalla stora i jämförelse med maskinbearbet - ningstoleranser. Det är ändå fråga om en egenskap hos varmbearbetnings - proses sen var för man inte kan på ver ka toleransernas storleksordning. En god profilkonstruktion måste där för pla ne ras så att den fun ge rar med normala profiltoleranser. Erfarenhet Si Zn men ock så beg räns nin gar Stor le ken i våra pro fi ler beg rän sas både av strängpressens konstruktions - mässiga dimensioner och profiltyp. Storleken anges såsom den omskrivna cirkelns diameter. Öppna profiler kan ha dia me tern, hålp ro fi ler 5 och halvhålprofiler mm. Beroende på form och pro por tioner kan hålp ro fi ler och halv hål pro fi ler i vis sa fall vara något större. Även pro fil vik ten är beg rän sad. Vår övre gräns är 5 kg/m och för tun ga profiler begränsas leveranslängden av gö tets net to vikt 4 kg. Annars är icke ytbehandlade profilers maimilängd 4 m, lacke ra de pro fi lers 8 m och ano disera de pro fi lers 7 m. Den lägs ta vik ten per me ter är g/m, även om den i vis sa fall kan un ders kri das nå got. Den mins ta prak tis ka godst joc kle ken be ror både på le ge ring och pro fil typ. Godstjocklekarna i diagrammen på nästa sida är minimitjocklekar för grundprofilformer av normal svårighets grad. I vis sa de tal jer kan des sa mått underskridas något. Tack vare de över pro fil for mer vi hit tills till ver kat har vår pla ne ringsavdelning anmärkningsvärt stor erfarenhet som står till ert förfogande. Ofta kan vi erb ju da så da na konst ruk - tionslösningar som kunden inte ens kommit att tänka på. Vi erb ju der vår hjälp vid pla ne ring av pro fi lut form ning med beak tan de av dess önskade funktioner och dessutom vid val av lämp lig le ge ring, le ve rans - tills tånd och yt kva li tets klass. Sam ti digt kan vår försäljningsavdelning redan i ett ti digt ske de ta ställ ning till kost na - der na. Där för är det till för del att våra planerare deltar i samarbetet så tidigt som möjligt och bekantar sig med kundens be hov. Tack vare elektroniska förbindelser är det möj ligt att sa mar be ta i så gott som real tid med kundens produktutveckling och designfunktion. Vi planerar i CAD-om giv ning och vi kan be han dla dwg- och df-for mat. Vi ser pla ne ringen som en mycket vik tig del av samar be tet med våra kun der. Med sek re tes sav tal kan vi ock så sä kers täl la att för kun den vik tig information bevaras inom en snäv krets. I spe ciellt svå ra fall mås te gods tjockleken granskas separat. Tillverknings - mäs si ga syn punk ter ta lar för jämn godst joc klek. Sträng press nings tek niken til lå ter å an dra si dan att ma te rialet re la tivt fritt kan för de las så att det håll fast hets tek niskt är till störs ta nyt ta. Mg 5

6 Ytbehandlingsnormer Definiering av halvhålprofiler Anodisering skiktt joc klek: en ligt SFS-EN ISO 6 tät ning: SFS-EN ISO 7- färg: visuell kontroll med modelljämförelse Lackering skiktt joc klek: en ligt SFS-EN ISO 6 vid häft ning: SFS-EN 49 (med stickp rov) glans: SFS 6 ku lör: CIELAB ma E, utseende: visuell kontroll Gap mått mm över ma Förhållande A:b 4,5 8 4, , b A 6 AW-66 AW-66 Godstjocklek min,5,5 AW-68 Godstjocklek min 4,5,5,5 AW-78 Godstjocklek min Diagram för val av godstjocklek Hålprofiler och halvhålprofiler Öppna profiler Omskrivna cirkelns diameter (mm) Öppna profiler Hålprofiler och halvhålprofiler Omskrivna cirkelns diameter (mm) Hålprofiler och halvhålprofiler Öppna profiler Omskrivna cirkelns diameter (mm) -,5 Avrundningsradie Av till verk nings- och verk tygs mäs si ga skäl är sk skar pa hörn i pro fi ler all tid nå got run da de. Avrund nin gar na fram går i följande tabeller. Godst joc klek mm över ma Skarp in vän dig och ut vän dig av rund ning -,5 6,6 5,8 8, 8, 5,6 Om konst ruk tio nen inte krä ver sk skar pa hörn re kom men - de ras av rund ning en ligt ta bel len ne dan. Godst joc klek mm s Rekommenderad avrundning över ma r r - 4,5, r r

7 Verktyg av porthole-typ 7

8 Mått- och formtoleranser För mått- och formtoleranser använder vi standard SFS-EN För profiler som kräver större noggrannhet kan enligt överenskommelse standard SFS-EN - tillämpas. Grupp I Grupp II EN AW-5A, EN AW-7A, EN AW-, EN AW-5, EN AW-, EN AW- EN AW55, EN AW-55A EN AW-6A, EN AW-6B, EN AW-65, EN AW-65A, EN AW-66 EN AW-68, EN AW-66, EN AW-66, EN AW-66A, EN AW-646 EN AW-7, EN AW-, EN AW-A, EN AW-4, EN AW-4A EN AW-7A, EN AW-4, EN AW- EN AW-59 a, EN AW-55A, EN AW-55, EN AW-55, EN AW-554A EN AW-5454, EN AW-5754, EN AW-58, EN AW-586 EN AW-6, EN AW-68, EN AW65, EN AW-66 EN AW-66, EN AW-66, EN AW-68, EN AW-68 EN AW-7, EN AW-75, EN AW-7, EN AW-7, EN AW-749A EN AW-775 a EN AW-59 är ny be teck ning för le ge rin gen EN AW-556A Måtttoleranser E H A: Godst joc klek, med un dan tag av väggar runt hålprofilers hål. B: Godstjockleken hos väggar runt hålprofilers hål, med undantag av väg gen mel lan två hål. C: Godstjockleken hos väggen mellan två hål. E: Läng den av kor ta re fläns som ut går från profilens utsida. H: Alla öv ri ga mått utom godst jockleken. Legeringsgrupp I I A H A B B H Mått H Tole ran ser för måt tet H för oms kriv na cirk lar CD a b mått mm över ma CD H H <CD B C <CD <CD 5 ±,5 ±, ±,5 ±,4 5 ±, ±,4 ±,5 ±,6 5 5 ±,5 ±,6 ±,8 ±,9 5 ±,7 ±,9 ±, ±, 5 ±, ±, ±,5 5 ±, ±,5 ±,8 ±,7 ±, 45 ±,8 För pro fi ler som har gap (se fig.) läggs vids tåen de si das ta bell to le rans till måt tet H:s tolerans. Mått H Tole ran ser för måt tet H för oms kriv na cirk lar CD a b mått mm över ma CD <CD <CD <CD 5 8 Legeringsgrupp II ±,4 ±,5 ±,55 ±,6 5 ±,5 ±,7 ±,8 ±,9 5 5 ±,8 ±,9 ±, ±, 5 ±, ±, ±, ±,6 5 - ±,5 ±,7 ±,8 5 - ±,9 ±, ±,4 - ±,5 ±, ±,5 För pro fi ler som har gap (se fig.) läggs vids tåen de si das ta bell to le rans till måt tet H:s tolerans.

9 Eem pel Mått H mm Mått E mm Legeringsgrupp I Omskri ven cir kel CD - mm. Måt tet H:s to le rans är ±,4 mm (tab.). Till den läggs en ligt ta bel len H-gap - måtts to le ran sen ±,6 mm. Total to le ran sen är då ±, mm. H E Lege rings grupp I och II Mått E ö ver ma För gapmått H, se tidigare tabeller, läggs vidstående toleranser till. ±,5 4 ±,5 4 6 ±,4 6 8 ±,5 8 ±,6 5 ±,8 5 5 ±, 5 8 ±, 8 ±,4 5 ±,6 5 ±,8 Profilers godstjocklekstoleranser Lege rings grupp I Nominell godst joc klek A, B tai C Godstjocklekstoleranser mått mm Godstjocklek A omskriven cirkel Godstjocklek B a omskriven cirkel Godstjocklek C omskriven cirkel över ma CD <CD <CD 5 CD <CD <CD 5 CD <CD <CD 5,5 ±,5 ±, ±,5 ±, ±, ±,5 ±,5,5 ±,5 ±,5 ±,5 ±,5 ±,4 ±,6 ±, ±,5 ±,75 6 ±, ±, ±,4 ±,4 ±,6 ±,8 ±,5 ±,75 ±, 6 ±,5 ±,5 ±,45 ±,6 ±,8 ±, ±,75 ±, ±, 5 ±, ±,4 ±,5 ±,8 ±, ±, ±, ±, ±,5 5 ±,5 ±,45 ±,55 ±, ±,5 ±,7 ±,5 ±,9 ±, ±,4 ±,5 ±,6 ±,5 ±,8 ±, ±,9 ±, ±,5 4 ±,45 ±,6 ±,7 ±, ±, ±,5 ±,7 4 5 ±,7 ±,8 Lege rings grupp II Nominell godst joc klek A, B tai C Seinämäpaksuuden toleranssit mitat mm Godstjocklek A omskriven cirkel Godstjocklek B a omskriven cirkel Godstjocklek C omskriven cirkel över ma CD <CD <CD 5 CD <CD <CD 5 CD <CD <CD 5,5 ±, ±,5 ±,5 ±, ±,4 ±,5 ±,5,5 ±,5 ±, ±,45 ±,5 ±,5 ±,7 ±,45 ±,65 ±,9 6 ±, ±,5 ±,6 ±,55 ±,7 ±,9 ±,6 ±,9 ±, 6 ±,5 ±,45 ±,65 ±,75 ±, ±, ±, ±, ±,5 5 ±,4 ±,5 ±,7 ±, ±, ±,5 ±, ±,7 ±,9 5 ±,45 ±,55 ±,75 ±,5 ±,8 ±, ±,9 ±, ±,5 ±,5 ±,6 ±,8 ±,8 ±, ±,5 ±, ±,7 ±, 4 ±,6 ±,7 ±,9 ±,5 ±, 4 5 ±,8 ±, 9

10 4.. * (4.5) (4.5) Längd.7 Längd Omskriven cirkel - diameter CD Produktionslängders L toleranset mått mm * f över ma L < L 5 5 < L < L * (.4) Formtoleranser Rakhet Rakhetstoleransen h får vara ma,5 mm/m och lo kal rak het sav vi kel se ma,6 mm/ mm. Mät ning av av vi kel se i rak het ma,6 h > Konveitet och konkavitet t Mätning av konveitet och konkavitet. F F W W Kon ve i tets- och kon ka vi tets to le ran ser mått mm Bredd W a Hål pro fi ler över ma t 5 t >5 Ma tillåten avvikelse F Massiva profiler ±, ±, ±, 6 ±,4 ±, ±,.. o o ±,6 ±,4 ±,4 5 ±,9 ±,6 ±,6 5 ±, ±,8 ±,8 ±,8 ±, ±, 4 ±,4 ±,6 ±,6 7 a Om profilens godstjocklek varierar inom mätningsområdet används den minsta godstjockleken. 8.7 f

11 Konturtoleranser Kon tur to le ran ser över Bredd W ma mått mm Konturtolerans = toleranscirkelns C diameter, 6,5 6 9,7 9, 5, 5,5 5, 5,5 4, a Om profilens godstjocklek varierar inom mätningsområdet används den minsta godstjockleken. Bestämning av konturtoleransen X C X W Skevhetstoleranser Mät ning av skev het L W T Skev hets to le ran ser Leveys W Skev hets to le rans T på läng den L. Mått på läng den mm a På hela pro fil läng den L. över ma ma 6 över 6,,5, 5,5, 4, 5,,5 5,,5 5, 7,,5 6, 8, 45, 8,,5 L (L i meter) mått mm a För längder under mm skall skevhetstoleransen överenskommas mellan köparen och le ve ran tö ren. Rätvinklighet Andra än räta vink lars to le rans är ±. Rät vin klighets to le rans Bredd W Ma tillåten avvikelse Z mått mm över ma Z,4 5,7 5 8, 8,4 W 8, 8 4,6 4, 4,5

12 NORDIC ENVIRONMENTAL LABEL Printed matter STURMAN OY / STAR-OFFSET OY - /. NORDIC ALUMINIUM OYJ PB 7, FIN-4 Kyrkslätt, Finland Tfn , fa profinfo@nordicaluminium.fi