RU EN
+7 (495) 268 0444

Навесные фасады. Красивые решения


Алюминиевые профили: допуски размеров и формы

Прессованные алюминиевые профили находят широкое применение в строительстве. В этой статье представлено краткое описание особенностей системы допусков размеров и формы прессованных алюминиевых профилей. Эти особенности связаны с особенностями технологии изготовления профилей, в первую очередь, с процессом экструзии алюминия, химическим составом алюминиевых сплавов, размерами и формой поперечного сечения профилей, а также с видом термической обработки профилей.

1. Классификация прессованной алюминиевой

Четкую классификацию прессованной алюминиевой продукции дает европейский стандарт EN 755 [1]:

К прессованным профилям относятся все прессованные изделия, которые не являются прутками или трубами.

С точки зрения задания допусков профили являются самыми сложными. Прутки и трубы благодаря симметричной форме имеют более простую систему допусков. 

Алюминиевые профили бывают прессованными (экструдированными), холоднотянутыми и гнутыми. В строительных ограждающих конструкциях – окнах, дверях, фасадах – применяют, как правило, прессованные алюминиевые профили. Именно об этих профилях будет идти речь ниже. Для краткости будем называть их просто «алюминиевыми профилями».

2. Стандарты на алюминиевые профили

При изготовлении прессованных алюминиевых профилей в настоящее время применяются два основных стандарта – ГОСТ 8617 и ГОСТ 22233 [2, 3].

2.1. ГОСТ 8617

ГОСТ 8617-89 распространяется на алюминиевые профили общего назначения из деформируемых алюминиевых сплавов по ГОСТ 4784-97, которые предназначены для экструзии. К таким экструзионным алюминиевым сплавам относятся, например, марки и сплавы (в порядке возрастания прочности):

Европейским аналогом ГОСТ 8617 в части допусков размеров и формы является EN 755-9 [1].

2.2. ГОСТ 22233

ГОСТ 22233-2001 распространяется на алюминиевые профили с ужесточенными допусками размеров и формы только из сплава АД31 по ГОСТ 4784, а также из зарубежных сплавов 6060 и 6063. Эти профили имеют повышенную точность размеров и формы и предназначены в основном для строительных ограждающих конструкций – окон, дверей и фасадов.

Европейским аналогом ГОСТ 22233 в части допусков EN 12020-2 [4].

3. Роль допусков алюминиевых профилей

Номинальные размеры и форму алюминиевого профиля задают:

Реальные размеры и форма любого изделия являются настолько точными, насколько это способны обеспечивать, технически и экономически, их производители. С другой стороны, потребители профилей могут требовать свои пределы отклонений  размеров и формы профилей, которые дают им возможность изготавливать из них изделия заданного уровня качества, например, при изготовлении алюминиевых окон. Так, например, алюминиевые профили из сплава АД31, изготовленные с более грубыми допусками по ГОСТ 8617, не годятся для изготовления высококачественных окон и дверей. Для них применяют профили, которые изготавливают по ГОСТ 22233 с более жесткими допусками.  

Кроме того, алюминиевые профили по ГОСТ 22233 имеют более высокое качество поверхности, которое необходимо для выполнения на них декоративно-защитных покрытий, например, порошкового покрытия или анодно-окисного покрытия.

При заключении договора на поставку профилей достигается договоренность относительно предельных отклонений размеров и формы профилей, например, в виде ссылки на соответствующий стандарт.  

4. Виды допусков на алюминиевые профили

Удобно рассматривать допуски на размеры и форму в порядке их технологического контроля при производстве профилей: сначала для поперечного сечения, затем – в продольном направлении.

4.1. Размеры поперечного сечения

Монолитные размеры поперечного сечения 

Рисунок 1 – «Монолитные» размеры поперечного сечения [4]

 Размеры между открытыми концами

Рисунок 2 – Размеры между «открытыми концами» [4]

«Монолитные» размеры – это размеры между точками профиля, которые не находятся на открытых концах. Это размеры с минимальными допусками, так как их формирование производится в жестких участках рабочих поясков матрицы, которые подвергаются только незначительным упругим прогибам.

Элементы профиля, которые включают открытые концы, формируются на «языках» сплошной матрицы или с применением комбинированных матриц. И языки, и оправки могут подвергаться значительным упругим деформациям. Допуски на эти размеры тем больше, чем больше глубина Е на рисунке 2.

4.2. Полки и стенки

Полки и стенки – это элементы поперечного сечения профиля, толщина которых мала по сравнению с их длиной:

 Различные виды стенок и полок

Рисунок 3 – Различные виды стенок и полок [4]

Полки типа А являются элементом сплошных профилей. Они формируются непосредственно на выходных поясках матрицы без участия оправки.  

Стенки В и С формируются в полых матрицах с оправками. Отличие стенок типа В и С в том, что стенка В формируется между оправкой и телом матрицы, а стенка С – между двумя различными оправками.

Поэтому из трех типов полок и стенок А, В и С допуски на толщину полок А обычно самые жесткие. Допуски на толщину стенок В могут одинаковыми или более жесткими, чем для стенок С.

4.3. Форма поперечного сечения

Форму поперечного сечения контролируют по следующим параметрам:

 Параллельность плоскостей

Рисунок 4 – Параллельность плоскостей [4]

 Выпуклость-вогнутость стенок и полок

Рисунок 5 – Выпуклость-вогнутость стенок и полок [4]

Заданный криволинейный контур 

Рисунок 6 – Заданный криволинейный контур [4]  

Углы: прямой угол, угол, отличный от прямого угла

Рисунок 7 – Углы: а) прямой угол, б) угол, отличный от прямого угла [4]

4.4. Допуски на продольные размеры

4.5. Допуски на продольную форму

Продольная прямолинейность 

Рисунок 8 – Продольная прямолинейность [4]

 Продольное скручивание

Рисунок 9 – Продольное скручивание [1]

5. Факторы, которые влияют на допуски алюминиевых профилей

На величину допусков на размеры и форму алюминиевых профилей влияют следующие факторы:

5.1 Сплошные профили                   

Сплошные профили – профили, которые не имеют замкнутых полостей. Обычно их прессуют на сплошных матрицах. Эти матрицы, упрощенно, представляют собой диск с прорезью по форме алюминиевого профиля. Размеры сплошного профиля, в том числе, его стенки, формируются на рабочем пояске этой прорези.  

5.2 Полые профили

Полые профили – это профили, которые имеют замкнутые полости. Они прессуются на более сложных, так называемых, полых матрицах. Эти матрицы называют также комбинированными. Они включают одну или несколько оправок, которые совместно с матричным диском формируют стенки полостей.

Под воздействием давления проходящего металла оправка может отклоняться от своей номинальной оси. Поэтому любая неоднородность металла – химическая, микроструктурная или температурная – может приводить к отклонениям от номинальных размеров стенок полостей. По этой причине допустимые отклонения для толщины стенок полостей обычно больше, чем для сплошных участков профилей.

5.3 Профили с открытыми концами

Профили с открытыми концами, которые называют также полузамкнутыми, прессуют на сплошных или комбинированных матрицах в зависимости от формы консольного элемента в конструкции матрицы. Такие сплошные матрицы имеют консольный элемент – «язык», который может подвергаться значительным упругим прогибам. Если такой «язык является слишком длинным или широким, то для изготовления таких профилей, как и для полых профилей, применяют комбинированные матрицы.

5.4 Диаметр описанной окружности

Поперечный размер каждого профиля характеризуется минимальным диаметром окружности, в которую можно вписать этот профиль. Этот размер называют диаметром описанной окружности (ДОО) (рисунок 10).

Диаметр описанной окружности профиля
Рисунок 10 – Диаметр описанной окружности профиля [2]

Стандартным методом прессования является метод прямого прессования. При прямом прессовании из-за трения металла о стенку контейнера вблизи стенки контейнера скорость значительно ниже, чем в центре заготовки. Это различие в скоростях металла с увеличением диаметра контейнера возрастает. Поэтому с увеличением диаметра описанной окружности профиля допуски на размеры и форму его поперечного сечения обычно возрастают.   

5.5 Химический состав алюминиевых сплавов

Экструзионные алюминиевые сплавы в значительной степени различаются по своей прессуемости. Прессуемость – это, упрощенно, «легкость» прессования сплава с заданными допусками и качеством поверхности, а также с заданной скоростью. Чем больше количество легирующих элементов в химическом составе сплава, тем труднее он поддается экструдированию.   

Поэтому, например, профили из сплавов серии 5ххх с содержанием магния 5-6 % имеют допуски размеров и формы в 1,5 раза больше, чем для других сплавов. Сплавы АД31, 6060 и 6063 относятся к легко прессуемым сплавам.

5.6 Термическое упрочнение профилей

Прессованные алюминиевые профили из сплавов 6ххх, 2ххх и 7ххх производятся в основном в термически упрочненных состояниях Т4, Т5 и Т6, а также их вариантах. Для закалки на прессе профилей из малолегированных сплавов, таких как АД31, 6060 и 6063, обычно достаточно охлаждения вентиляторами или, при большой толщине - сжатым воздухом. Сплавы АД33 (6061) и АД35 (6082) требуют закалки водовоздушной смесью или водой. Интенсивное охлаждение профилей при закалке может приводить к значительному короблению профилей и к трудностям при обеспечении допусков по прямолинейности, плоскостности и скручиванию.

Источники:

1. EN 755 Алюминий и алюминиевые сплавы – Прессованные прутки, трубы и профили – Части 1-9.

2. ГОСТ 8617-81 Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия.

3. ГОСТ 22233-2001 Профили прессованные из алюминиевых сплавов для светопрозрачных ограждающих конструкций. Технические условия.

4. EN 12020-2 – Прессованные профили повышенной точности из сплавов 6060 и 6063. Допуски на размеры и форму. 

Ваше сообщение успешно отправлено

Ваше сообщение успешно отправлено

Ваше сообщение успешно отправлено