Материалы
Вальцовка алюминиевых композитных панелей Алюкобонд, гибка, отбортовка
Вальцовка (гибка по радиусу) алюминиевых композитных панелей типа Алюкобонд
Вальцовка алюминиевой композитной панели применяется при изготовлении колонн, кассет с различным радиусом изгиба и т.д.
Простые цилиндрические колонны или полуколонны из алюминиевых композитных панелей типа Алюкобонд могут изготавливаться несколькими способами. В практике производителей наружной рекламы часто встречаются объекты строительства: входные группы зданий, козырьки над входом, оформление въездных групп, пилонов и фризов АЗС, сложные трехмерные выставочные и рекламные конструкции, торговое оборудование, в которых используются цилиндрические колонны или элементы, сделанные из композитных панелей. Имеется, по крайней мере, 4 способа изготовления колонн, отличающихся использованием специального оборудования, способом предварительной обработки плоской панели, конечной прочностью изделия и качеством образуемой цилиндрической поверхности.
Требования к колоннам
Несомненно, что к внешнему виду колонны предъявляются самые высокие требования. Под этим подразумевается целостность декоративного слоя окраски, отсутствие расслаивания композитной панели при вальцовке и растрескивания на ребрах при вальцовке с отбортовкой, невидимость системы крепления, минимальные щели стыкуемых частей из композита и примыкания колонн. Установка и способы крепления колонн должны быть не только практичны, но и надежны. Кроме того, верхняя и нижняя части колонн, имеющие примыкание к основанию и к потолку, должны выполнять не только декоративную функцию. Нижняя часть колонны должна быть специально укреплена, чтобы предотвратить возможное повреждение. Верхняя стыковочная часть должна закрывать щель между потолком и колонной, а также предотвращать попадание грязных потеков воды на лицевую часть, вытекающих из фриза или из под облицовки навеса над входом, что предотвратит образование следов на лицевой стороне колонны.
Превращение плоской панели в цилиндрическую форму
Как превратить ровный плоский лист композита в цилиндрическую поверхность? Сложность состоит в том, что алюминиевая композитная панель — это довольно жесткий материал и при изгибании он стремиться выровняться. Для того, чтобы осталась деформация после изгиба, необходимо преодолеть силу, называемую пределом прочности при изгибе.
Правильная форма цилиндрической поверхности будет получаться, если сила на изгиб панели будет равномерно распределена вдоль вала. Второе условие, определяющее возможность изгибания на нужный радиус, состоит в способности растяжения наружного металлического слоя панели на определенную величину. Для разных толщин панелей величина относительного удлинения при растяжении в процессе преобразования в цилиндр может значительно отличаться.
Как определить минимальный радиус изгиба композитной панели?
Для того, чтобы определить минимальный радиус изгиба, нужно вспомнить, что происходит при изгибе композитной панели. Внешний слой покровного металла при изгибе растягивается, а слой алюминия, обращенный внутрь цилиндра, сжимается или, по крайней мере, не изменяется. Величина, на которую может растянуться алюминиевый лист, определяется величиной максимального удлинения при разрыве. Допустим, что эта величина равна 6%. Из этого можно определить минимальный радиус закругления колонны из многослойной композитной панели.
Представим панель, которую требуется согнуть в полуцилиндр с внутренним радиусом R1. Предположим, что при изгибе толщина композита и толщина покровных листов претерпевают пренебрежимо малыми изменениями, только растянется покровный лист металла панели, обращенный наружу. Длина наружной дуги полуцилиндра увеличиться на 6%, по сравнению с дугой внутренней поверхности цилиндра, т. е. ее длина станет:
Для толщины 3 мм получим R1 = 50 мм, R2 = 53 мм.
Это — теоретические значения наружного и внутреннего радиусов. Что же произойдет, если попытаться согнуть кусок композита вокруг трубы диаметром 100мм. (R1=50 мм). Простой эксперимент с гибкой композитной панели толщиной 3 мм по радиусу 50 мм показывает, что происходит разрыв верхнего листа алюминия. И это не удивительно, так как мы взяли за исходную величину — предельное значение величины растяжения 6%, при котором происходит разрыв. Поэтому, мы должны оценивать минимально допустимый радиус изгиба композитной панели с определенным запасом прочности, по меньшей мере, с двукратным запасом. При величине относительного растяжении в два раза меньше, чем предельное значение относительного удлинения при разрыве, т. е. в нашем случае — 3%, минимальный внутренний радиус цилиндра должен быть 100 мм для панели толщиной 3 мм.
В общем случае, зная толщину композитной панели d (мм), значение допустимого относительного удлинения l (безразмерная величина), можно получить простые формулы для вычисления внутреннего и внешнего радиусов цилиндрической поверхности, сделанной из композита.
Цилиндрическая колонна из композитной панели может быть изготовлена методом прокатки на 3-х валовой машине. Радиус изгиба определяется диаметром используемых валков и расстоянием между ними. Принцип работы вальцовочного станка для вальцовки панелей заключается в следующем. На два приводных вала диаметром 150-250 мм, длинной 2000-6000 мм, оси которых отдалены друг от друга на расстояние 150-300 мм и расположены в одной плоскости, устанавливается панель, предназначенная для прокатывания. Третий вал, имеющий те же параметры и ось параллельную двум другим валам, дополнительно имеет набор вальцовочных колец из твердого полимера. Верхний вал может регулироваться по высоте в вертикальной плоскости, благодаря чему он прижимает участок панели, расположенный между двумя нижними валами. После установки и выравнивания панели валам передается крутящий момент. Вальцовка панели композита проводится в несколько циклов прокатки вперед и назад, постепенно увеличивая деформацию панели. Профиль изгиба более точно воспроизводит цилиндрическую форму поверхности и материал панели остается менее напряженным, если изгибающее усилие прикладывать постепенно, цикл за циклом. Для устранения случайного повреждения слоя окраски при вальцовке на лицевую сторону панели, контактирующую с валом, устанавливают эластичные полимерные или резиновые прокладки. На вальцовочной машине изготавливаются колонны или полуколонны. Для образования цилиндра с загнутыми бортами на прижимной вал надевают кольца (манжеты), между которыми остается паз, в который входит согнутый бортик композитной панели. Ширина этого паза должна быть примерно на 20% больше толщины панели. Размер борта, который задается конструкцией и способом последующего крепления колонны, определяет минимальный радиус загиба.
По краям панели остаются не согнутые участки, минимальная ширина которых, определяется диаметрами и размещением валов и обычно составляет 80-160 мм. Эти плоские части должны всегда оставаться при вальцовке для того, чтобы панель не выпадала при каждом цикле. Концевые части композитной панели могут иметь выфрезерованные V— образные пазы для последующего загиба бортиков на 90°, которые используются для соединения краев цилиндрической колонны и крепления к каркасу Рис.3.
На практике при гибке композитных панелей на вальцовочной машине значение минимального радиуса цилиндрической формы зависит не только от свойств композитной панели, но от многих технологических факторов самой машины, например, от диаметра и длины валков, типа материала манжет, надеваемых на вал, максимально возможного прикладываемого давления и т. д. Эта величина индивидуальна для каждого вальцовочного станка. Специалисты многих компаний, имеющих трехваловые станки для вальцовки композитных панелей, говорят, что нормальное качество цилиндрических поверхностей колонн с отбортовкой можно обеспечить при минимальных диаметрах колонн не менее 250 мм. Чем длиннее колона, тем труднее ее отвальцевать с минимальным радиусом. Кроме того, для вальцовки колонн принципиальное значение имеет марка композитной панели, точнее тип используемого сплава алюминиевых покровных листов и способность его к пластической деформации. Некоторые марки панелей практически невозможно отвальцевать с радиусом цилиндра меньше 300мм с минимальным бортом 10 мм из-за повреждения наружного слоя алюминия на ребре.
Один из критичных параметров, который следует учитывать при вальцовке панелей с отбортовкой, это ширина загибаемого борта. Минимальные радиусы изгиба можно получить с помощью окантовочного пресса и ручного гибочного устройства.
Способ выборки множества пазов и изгибания композитной панели широко используется в рекламном производстве при изготовлении объемных букв, стел и пилонов с полукруглыми частями, а также фризов на козырьках и АЗС.
Для выборки пазов используют либо вертикальный фрезер с пальчиковой фрезой требуемого диаметра, либо дисковую пилу. Более качественно и быстро такой вид обработки производится на координатно-фрезерных станках по заданной программе. При этом лучше подходят станки с рабочим столом, оборудованным вакуумным прижимом заготовок.
Для фиксации цилиндрической формы, а также выпукло-вогнутых форм, сделанных способом множественной пазовки, рекомендуется внутри изделия размещать ребра жесткости из вальцованных алюминиевых профилей или распорки, вырезанные из композитной панели. Элементы жесткости закрепляются к стенкам колонны с помощью эластичного конструкционного клея. Наложение нескольких дополнительных валиков клея увеличит прочность закрепления ребер жесткости. Небольшой зазор 1-2 мм между элементом жесткости и панелью и применение эластичного клея позволит избежать каких-либо проявлений в виде неровностей на лицевой поверхности через несколько лет эксплуатации.
Крепление колонн
Для крепления колонн используются те же способы, что и для крепления облицовочных кассет в навесных фасадах. Они наиболее практичны, так как учитывают возможность компенсации неровностей и отклонения от вертикали основания колонны — бетонного столба, металлической трубы или металлической сварной стойки.
Определенная сложность состоит в стыковке отдельных колец или полуколец длинных колонн. Стык между кольцами должен быть как можно меньше (частое требование заказчиков), и в то же время, их лицевые поверхности должны быть на одном уровне. Существует два варианта установки. Первый вариант — сначала длинные полуколонны собираются из отдельных частей и смежные части, имеющие поперечные вальцованные борта, скрепляются между собой заклепками или П-образными алюминиевыми профилями для крепления композитных панелей. Затем собранная полуколонна надевается на подготовленные крепежные элементы. Второй вариант подходит для колонн большого диаметра и включает установку элементов жесткости из вальцованных алюминиевых Н-образных профилей. (Н-планки для композитных панелей).
Изготовление колонн методом вальцевания требует правильно настроенного оборудования. В первую очередь необходимо выдержать параллельность осей 3-х валков, использовать мощный двигатель и понижающую систему шестеренчатой передачи для придания вращающего момента валкам с силой достаточной величины, а также тщательное выполнение подготовительных работ. Необходимо также точное позиционирования прижимающего вала после каждого цикла прокатки. Панель изгибается в цилиндр цикл за циклом, пока не достигнет требуемого радиуса. При этом она остается упругой, и после освобождения из под прижимного вала, частично распрямляется. Не оставляйте панель в станке с опущенным прижимным валом на ночь, так как останется след в виде выпуклости на лицевой поверхности. Рекомендуется оставлять минимальный зазор между композитной панелью и валками 0,5-1,0 мм. Это обезопасит панель от повреждения лицевого слоя, а также при вальцовке с отбортовкой предотвратит от повреждения слоя алюминия на ребре. Точное расположение композитной панели относительно валков дает гарантию того, что борта не будут смяты или не пойдут гармошкой.
Следование простым рекомендациям и предварительные эксперименты с вальцовкой небольших кусков панели данного типа позволит предотвратить от ошибки применения композита, не подходящего для подобного применения.
Если Вас заинтересовала эта информация и Вам необходимо найти надежного партнера в деле обработки композитных панелей, мы будем рады помочь Вам.