Алюминиевые профили: виды

Алюминиевый профиль — это почти всегда прессованный алюминиевый профиль. Значительно реже применяются другие виды алюминиевых профилей, например, гнутые и катаные.

Функции алюминиевого профиля

Каждый алюминиевый профиль имеет свое назначение, свои свойства и характеристики. Если это просто декоративный профиль, главное назначение которого – быть красивым, радовать глаз, то главная его характеристика – хорошее качество поверхности, однородный цвет его декоративного покрытия, порошкового или анодного.

Если для алюминиевого профиля задано, например – матовое бесцветное анодное покрытие, то оно должно быть действительно матовым. Эта самая «матовость» должна быть совершенно однородной при взгляде с заданного расстояния и под заданным углом, без видимых полос и других визуальных неоднородностей поверхности. Чтобы обеспечить все это, необходимо применить алюминиевый сплав с особым химическим составом, особую технологию его изготовления и особую технологию обработки его поверхности.

Назначение алюминиевого профиля

Такой вид алюминиевого профиля, как элемент несущей строительной конструкции, требует особого внимания к его механическим характеристикам: пределу прочности, пределу пластичности, относительному сужению, вязким свойствам. В этом случае важен выбор правильного сплава, его состояния (степени нагартовки или термической обработки), а также необходимой точности размеров при его изготовлении.

В других видов профилей надо принять во внимание такие свойства, как коррозионная стойкость в той среде, в которой будет работать профиль, иногда – электропроводность или теплостойкость.

Алюминиевые сплавы для прессования

Прессованные алюминиевые профили могут изготавливаться из большого количества сплавов в различных состояниях с тем, чтобы удовлетворить требованиям различных сфер их применения – от бытовых изделий до космических ракетоносителей. Практически все виды алюминиевых профилей получают прессованием и только очень немногие — прокаткой или гибкой. Поэтому обычно прессованные алюминиевые профили называют просто алюминиевыми профилями.

В принципе, из любого деформируемого алюминиевого сплава (и даже литейного) можно отпрессовать алюминиевый профиль. Однако, течение металла через отверстия и полости матрицы при высоких температурах прессования требует особых характеристик течения, чтобы металл:

  • наполнял все отверстия на выходе из матрицы с одинаково высокой скоростью,
  • обеспечивал нужную микроструктуру,
  • достигал заданных прочностных и других свойств, а также
  • формировал оптимальное качество поверхности.

Поэтому алюминиевые сплавы для прессования специально разрабатывают и оптимизируют, чтобы они максимально подходили для условий процесса прессования и обеспечивали нужное качество прессованной продукции.

В мировой практике алюминиевые профили из сплавов серии 6ххх дают более 75 % объема всех профилей. Самые популярные алюминиевые сплавы для профилей — это сплавы 6060/6063 (АД31) и 6061(АД33). Набирают популярности «более конструкционные» сплавы 6005 и 6082 (АД35).

Марки алюминия серии 1ххх, например марку алюминия 1100, применяют для деталей и изделий, к которым не предъявляются требования по прочности. Они лучше всего прессуются — имеют самую высокую прессуемость.

Из сплавов серии 3ххх, например, сплава 3103 прессуют трубы для жидкостных трубопроводов.

Другие сплавы, которые чаще других применяют для изготовления профилей – это «дюрали», 2017(Д1), 2014(АК8), 2024(Д16), 5083(АМг4,5), 6101, 7005(1915) и 7075.

Диаметр описанной окружности профиля

Обобщенным размером алюминиевого профиля является  диаметр окружности, описывающий его поперечное сечение (рисунок 1). Этот параметр называют «диаметр описанной окружности».

 

 alyuminievyy-profil- diametr-opisannyyРисунок 1

Диаметр описанной окружности (ДОО) действительно связан со сложностью прессования алюминиевого профиля. При прессовании металл стремится течь через различные участки матрицы с различной скоростью: чем дальше от оси заготовки, тем медленнее. Поэтому, чем больше ДОО, тем сложнее контролировать размеры алюминиевого профиля.

При прессовании больших и тонких профилей, особенно, если эти тонкие стенки профилей находятся на периферии матрицы, необходимо предпринимать специальные меры, чтобы течение металла было равномерным по всему сечению профиля. Поэтому с увеличением ДОО все стандарты на алюминиевые профили снижают требования по предельным отклонениям геометрических размеров.

Виды алюминиевых профилей

Действующие стандарты на алюминиевые профили — например, российские ГОСТ 22233-2001 и ГОСТ 8617-91, европейские ЕN 755-9 и EN 12020-2 — подразделяют весь сортамент алюминиевых профилей на различные виды (рисунок 2):

  • профили полые и
  • профили сплошные, а также
  • С- и П-образные или профили «с открытым концом».

Полые профили

По определению этих стандартов полые алюминиевые профили – это вид профилей, которые имеют в поперечном сечении хотя бы одну замкнутую полость.

Сплошные профили

Сплошные алюминиевые профили – это профили, которые не имеют замкнутых полостей.

Профили с открытым концом

«Открытый конец» может быть как у полого, так и у сплошного профиля. Для этих трех видов профилей задаются различные требования по предельным отклонениям геометрических размеров.

 

alyuminievye-profili-tipyРисунок 2

 

Полузамкнутые и полуоткрытые профили

Полые алюминевые профили, как вид, включают, в том числе, и профили с так называемыми полузамкнутыми (полуоткрытыми) полостями. Часто профили такого вида называют полузамкнутыми (полуоткрытыми). Они имеют частично замкнутую полость, например, круг или прямоугольник, с входом в нее с одной стороны. Не каждая частично замкнутая полость превращает профиль из сплошного полузамкнутый: ее площадь А должна быть существенно больше квадрата ширины ее входа b (А > b2), в зависимости от ширины входа – в 2,0-4,5 раза (см. рисунок 2).

Полые матрицы

Полые и полузамкнутые алюминиевые профили объединяются в один вид, потому что они изготавливают на так называемых «полых» матрицах. Полые матрицы бывают трех видов: мостиковые (bridge), портхол (porthole) и крестообразные (spider).

Профили, изготавливаемые на таких матрицах, имеют один или несколько продольных сварочных швов из-за течения металла вокруг мостиков, которые поддерживают оправку. Оправка задает внутренний контур профиля. После прохождения этих мостиков, металл перед выходом из матрицы снова сваривается в сварочной камере. Сварка происходить за счет большого давления и высокой температуры. Сплошные профили прессуют на сплошных матрицах – стальных дисках с одним или больше отверстиями с таким же поперечным сечением, что и прессуемый профиль.

Коэффициент формы алюминиевого профиля

Коэффициент формы алюминиевого профиля вычисляется как площадь всех поверхностей, образующихся при прессовании единицы массы металла. Очевидно, что этот коэффициент прямо пропорционален длине периметра поперечного сечения. Коэффициент формы влияет на производительность прессования профиля, а также на стоимость производства и технического обслуживания матриц. Поэтому он нередко применяется производителями-прессовщиками в качестве основы для установки цены профиля и дает разработчикам профилей определенный инструмент для сравнения альтернативных вариантов разрабатываемых алюминиевых профилей.

Категории сложности алюминиевых профилей

Классификация прессованных алюминиевых профилей по степени сложности их изготовления представлена в таблице ниже. Категории от A до N расположены в порядке повышения сложности. Каждая категория иллюстрируется несколькими примерами.

ayuminievye-poofili-kategorii-sloznostiТаблица

Сложность прессования возрастает в следующем порядке:

  • Прутки — простые или профильные.
  • Стандартные алюминиевые профили и простые сплошные профили,
  • Полузамкнутые профили,
  • Профили со сложными язычками матриц,
  • Трубы,
  • Простые полые профили,
  • Сложные полые профили.
  • Широкие полые профили.

Цена алюминиевых профилей

Цена алюминиевых профилей напрямую связана с его категорией сложности. Однако, вместе с тем, сложные многофункциональные алюминиевые профили открывают более эффективные технические возможности, и их более высокая цена часто бывает вполне оправданной.