Алюминиевые профили: предельные размеры

Пресс, технология и сплав

Максимальные размеры алюминиевых профилей – их поперечного сечения и общей длины – зависят от:

  • технических параметров экструзионного пресса,
  • применяемой технологии прессования,
  • вида термической обработки профилей, а также
  • типа алюминиевого сплава.

Максимальная длина алюминиевых профилей

Для алюминиевых профилей из сплавов, которые получают закалку не прямо на выходе из пресса, а с отдельного нагрева, таких как высокопрочные сплавы серий 2ххх и 7ххх, максимальная длина определяется размерами печи для нагрева под закалку, размерами закалочной емкости и размерами печи старения. При вертикальном расположении печи и закалочной емкости эта длина составляет около 6 м, а при горизонтальном – около 10 м.

Для алюминиевых профилей из сплавов серии 6ххх, которые подвергаются искусственному старению, максимальная длина ограничивается длиной печи старения.

Алюминиевые профили из сплавов серии 6ххх, которые подвергают естественному старению, а также из сплавов, которые не подвергают термическому упрочнению (1ххх, 3ххх и 5ххх), максимальная длина профилей ограничивается только возможностями внутрицехового перемещения и транспортировки профилей.

Те же транспортные ограничения распространяются и на алюминиевые профили из некоторых сплавов серии 7ххх. Это сплавы, которые не содержат много меди, имеют минимальную для этой серии прочность и хорошо свариваются. К таким сплавам, в первую очередь, относится сплав 7005 (1915), который обычно закаливают на прессе путем умеренного воздушного охлаждения и затем подвергают естественному старению.

Максимальная длина очень массивных алюминиевых профилей ограничивается количеством металла в исходной заготовке. Наиболее часто применяют заготовки диаметром (традиционно в дюймах): 6, 7 и 8 дюймов, реже – 5, 9, 10 дюймов и более. Оптимальной длиной заготовки обычно считают четыре ее диаметра.

Максимальная ширина алюминиевого профиля

Ширина обычных профилей ограничивается величиной около 0,8 диаметров контейнера пресса. На матрицах специальной конструкции, так называемых матрицах с расширителем, прессуют профили шириной на 15 % шире, чем диаметр контейнера.

Профили шириной до 300 мм являются довольно обычным делом, так как в мире есть довольно много экструзионных прессов с достаточно большими – контейнерами. Бывают профили – панели – шириной 600 мм или даже больше, но на это способны только несколько прессов во всем мире. Такие огромные профили применяются, например:

  • в самолетостроении;
  • в вагоностроении;
  • в кузовах грузовых автомобилей (рисунки 1 и 2);
  • на платформах морских нефтяных вышек (рисунок 2).

shassi-avtomobilyaРисунок 1 — Две конструкции элементов шасси грузового автомобиля с применением специальных алюминиевых профилей: (а) — под сварку, (б) — под адгезивное соединение.

Обратите внимание на шлицы для головок винтов, которые применяют для соединения с поперечными элементами. Сделано для повышения усталостной прочности.

profili-kuzovРисунок 2 – Некоторые типичные алюминиевые профили большой ширины:

а —  для палубы морской нефтяной вышки;
б, в, г – профили для кузовов грузовых автомобилей

Минимальная толщина алюминиевого профиля

Из соображений экономии конструктор обычно стремится сделать сечение алюминиевого профиля с как можно более тонкими стенками. Минимальная толщина стенки алюминиевого профиля зависит от конструкции профиля и типа сплава, а также от необходимости контролировать коробление профиля при прессовании и закалке.

Минимально возможная толщина стенки алюминиевого профиля зависит от размеров поперечного сечения профиля. Очень грубо, минимальная «практическая» толщина сплошного профиля «мягких» сплавов серии 6ххх, таких как 6060 и 6063 (АД31), отвечает одновременно двум следующим условиям:

  • не менее 1,2 мм;
  • не менее 1 % размера поперечного сечения профиля.

Надо подчеркнуть, что это весьма приблизительные оценки. Иногда минимально возможная толщина профиля получается толще, а иногда – тоньше.

См. также: Дискуссия по минимальной толщине алюминиевых профилей

Второе условие (1 %) относится скорее общей толщине профиля, например,  чем таким его деталям, как короткие ребра. Успешно отпрессовать профиль с такой толщиной более реально, если для него задано состояние Т5 с охлаждением воздухом. При более интенсивном охлаждении резко возрастает риск чрезмерного коробления профилей и большой процент отбраковки по этому дефекту.

Для полых профилей величина минимально возможной толщины стенки возрастает по сравнению со сплошными профилями процентов на 25.

Для более «твердых» сплавов серии 6ххх, таких как 6061 (АД33) и 6082 (АД35), величина минимальной толщины, естественно, немного возрастает. Для алюминиевых сплавов в начале прочностного ряда серии 7ххх, таких как, сплав 7005 (1915), минимальная толщина уже возрастает более существенно. Для сплавов серии 2ххх, более прочных сплавов серии 7ххх и сплавов серии 5ххх, особенно с содержанием магния более 2,5 %, эта минимальная практическая величина возрастает еще больше.

Источник: John Dwight, Aluminium Design and Construction, Taylor & Francis e-Library, 2002