Методи розрахунку за алюмінієві профілі, що використовуються в будівництві, зазвичай включають зважування та теоретичне зважування. Зважування включає зважування алюмінієвих профілів, включаючи пакувальні матеріали, та розрахунок оплати на основі фактичної ваги, помноженої на ціну за тонну. Теоретичне зважування розраховується шляхом множення теоретичної ваги профілів на ціну за тонну.
Під час зважування існує різниця між фактично зваженою вагою та вагою, розрахованою теоретично. Існує кілька причин цієї різниці. У цій статті в основному аналізуються різниці у вазі, спричинені трьома факторами: різницею в товщині основного матеріалу алюмінієвих профілів, різницею в шарах обробки поверхні та різницею в пакувальних матеріалах. У цій статті обговорюється, як контролювати ці фактори, щоб мінімізувати відхилення.
1. Різниця у вазі, спричинена варіаціями товщини основного матеріалу
Існують різниці між фактичною товщиною та теоретичною товщиною профілів, що призводить до різниці між зваженою вагою та теоретичною вагою.
1.1 Розрахунок ваги на основі відхилення товщини
Згідно з китайським стандартом GB/T5237.1, для профілів із зовнішнім діаметром кола, що не перевищує 100 мм, та номінальною товщиною менше 3,0 мм, високоточне відхилення становить ±0,13 мм. Взявши як приклад профіль віконної рами товщиною 1,4 мм, теоретична вага на метр становить 1,038 кг/м. При позитивному відхиленні 0,13 мм вага на метр становить 1,093 кг/м, що становить різниця 0,055 кг/м. При негативному відхиленні 0,13 мм вага на метр становить 0,982 кг/м, що становить різниця 0,056 кг/м. Розраховуючи для 963 метрів, різниця становить 53 кг на тонну, див. Рисунок 1.
Слід зазначити, що на ілюстрації враховується лише відхилення товщини перерізу номінальною товщиною 1,4 мм. Якщо врахувати всі відхилення товщини, різниця між зваженою вагою та теоретичною вагою становитиме 0,13/1,4*1000=93 кг. Існування відхилень у товщині основного матеріалу алюмінієвих профілів визначає різницю між зваженою вагою та теоретичною вагою. Чим ближча фактична товщина до теоретичної товщини, тим ближча зважена вага до теоретичної ваги. Під час виробництва алюмінієвих профілів товщина поступово збільшується. Іншими словами, зважена вага виробів, виготовлених одним і тим самим набором прес-форм, спочатку легша за теоретичну вагу, потім стає однаковою, а пізніше стає важчою за теоретичну вагу.
1.2 Методи контролю відхилень
Якість алюмінієвих профільних форм є фундаментальним фактором у контролі ваги на метр профілів. По-перше, необхідно суворо контролювати робочу стрічку та обробні розміри форм, щоб забезпечити відповідність вихідної товщини вимогам, з точністю до 0,05 мм. По-друге, виробничий процес необхідно контролювати, правильно керуючи швидкістю екструзії та проводячи технічне обслуговування після певної кількості проходів форми, як передбачено. Крім того, форми можуть проходити азотування для підвищення твердості робочої стрічки та уповільнення збільшення товщини.
2. Теоретична вага для різних вимог до товщини стінки
Товщина стінки алюмінієвих профілів має допуски, і різні замовники мають різні вимоги до товщини стінки виробу. Відповідно до вимог до допуску товщини стінки, теоретична вага варіюється. Як правило, потрібно мати лише позитивне або лише негативне відхилення.
2.1 Теоретична вага для позитивного відхилення
Для алюмінієвих профілів з позитивним відхиленням товщини стінки критична несуча площа основного матеріалу вимагає, щоб виміряна товщина стінки була не менше 1,4 мм або 2,0 мм. Метод розрахунку теоретичної ваги з позитивним допуском полягає в побудові діаграми відхилень з центруванням товщини стінки та розрахунку ваги на метр. Наприклад, для профілю з товщиною стінки 1,4 мм та позитивним допуском 0,26 мм (від’ємним допуском 0 мм) товщина стінки при центральному відхиленні становить 1,53 мм. Вага на метр для цього профілю становить 1,251 кг/м. Теоретичну вагу для цілей зважування слід розраховувати на основі 1,251 кг/м. Коли товщина стінки профілю становить -0 мм, вага на метр становить 1,192 кг/м, а коли вона становить +0,26 мм, вага на метр становить 1,309 кг/м, див. Рисунок 2.
Виходячи з товщини стінки 1,53 мм, якщо збільшити лише переріз 1,4 мм до максимального відхилення (відхилення Z-max), різниця у вазі між позитивним відхиленням Z-max та товщиною стінки по центру становитиме (1,309 – 1,251) * 1000 = 58 кг. Якщо всі товщини стінок мають відхилення Z-max (що дуже малоймовірно), різниця у вазі становитиме 0,13/1,53 * 1000 = 85 кг.
2.2 Теоретична вага для негативного відхилення
Для алюмінієвих профілів товщина стінки не повинна перевищувати задане значення, що означає від'ємний допуск товщини стінки. Теоретичну вагу в цьому випадку слід розраховувати як половину від'ємного відхилення. Наприклад, для профілю з товщиною стінки 1,4 мм та від'ємним допуском 0,26 мм (додатний допуск 0 мм) теоретична вага розраховується на основі половини допуску (-0,13 мм), див. Рисунок 3.
При товщині стінки 1,4 мм вага на метр становить 1,192 кг/м, тоді як при товщині стінки 1,27 мм вага на метр становить 1,131 кг/м. Різниця між цими двома значеннями становить 0,061 кг/м. Якщо довжину виробу розрахувати як одну тонну (838 метрів), різниця у вазі становитиме 0,061 * 838 = 51 кг.
2.3 Метод розрахунку ваги з різною товщиною стінок
З наведених вище діаграм видно, що в цій статті використовуються номінальні прирости або зменшення товщини стінки під час розрахунку різної товщини стінки, а не застосовуються до всіх перерізів. Області, заповнені діагональними лініями на діаграмі, представляють номінальну товщину стінки 1,4 мм, тоді як інші області відповідають товщині стінки функціональних пазів та ребер, які відрізняються від номінальної товщини стінки згідно зі стандартами GB/T8478. Тому під час регулювання товщини стінки основна увага приділяється номінальній товщині стінки.
Виходячи зі зміни товщини стінки форми під час видалення матеріалу, спостерігається, що всі товщини стінок щойно виготовлених форм мають негативне відхилення. Тому врахування лише змін номінальної товщини стінки забезпечує більш консервативне порівняння між вагою зважування та теоретичною вагою. Товщина стінки в неномінальних областях змінюється і може бути розрахована на основі пропорційної товщини стінки в межах діапазону граничного відхилення.
Наприклад, для віконного та дверного виробу з номінальною товщиною стінки 1,4 мм вага на метр становить 1,192 кг/м. Для розрахунку ваги на метр для товщини стінки 1,53 мм застосовується пропорційний метод розрахунку: 1,192/1,4 * 1,53, що призводить до ваги на метр 1,303 кг/м. Аналогічно, для товщини стінки 1,27 мм вага на метр розраховується як 1,192/1,4 * 1,27, що призводить до ваги на метр 1,081 кг/м. Той самий метод можна застосувати до стінок іншої товщини.
Виходячи зі сценарію товщини стінки 1,4 мм, після коригування всіх товщин стінки, різниця у вазі між зважуваною вагою та теоретичною вагою становить приблизно від 7% до 9%. Наприклад, як показано на наступній діаграмі:
3. Різниця у вазі, спричинена товщиною шару обробки поверхні
Алюмінієві профілі, що використовуються в будівництві, зазвичай обробляються окисленням, електрофорезом, напиленням, фторвуглецем та іншими методами. Додавання обробних шарів збільшує вагу профілів.
3.1 Збільшення ваги в профілях окислення та електрофорезу
Після обробки поверхні окисленням та електрофорезом утворюється шар оксидної плівки та композитної плівки (оксидна плівка та електрофоретична плівка фарби) товщиною від 10 мкм до 25 мкм. Плівка обробки поверхні додає ваги, але алюмінієві профілі втрачають деяку вагу під час процесу попередньої обробки. Збільшення ваги не є значним, тому зміна ваги після обробки окисленням та електрофорезом, як правило, незначна. Більшість виробників алюмінію обробляють профілі без додавання ваги.
3.2 Збільшення ваги профілів, нанесених напиленням
Профілі з напиленням мають шар порошкового покриття на поверхні товщиною не менше 40 мкм. Вага порошкового покриття залежить від товщини. Національний стандарт рекомендує товщину від 60 мкм до 120 мкм. Різні типи порошкових покриттів мають різну вагу для однакової товщини плівки. Для масово вироблених виробів, таких як віконні рами, віконні дошки та віконні рами, по периметру наноситься однотонна плівка, а дані про периферійну довжину можна побачити на рисунку 4. Збільшення ваги після напилення профілів можна знайти в таблиці 1.
Згідно з даними в таблиці, збільшення ваги після нанесення розпилювального покриття на дверні та віконні профілі становить приблизно від 4% до 5%. Для однієї тонни профілів це приблизно від 40 кг до 50 кг.
3.3 Збільшення ваги профілів фторвуглецевого покриття напиленням
Середня товщина покриття на профілях, покритих напиленням фторвуглецевою фарбою, становить не менше 30 мкм для двох шарів, 40 мкм для трьох шарів та 65 мкм для чотирьох шарів. Більшість виробів, покритих напиленням фторвуглецевої фарби, використовують два або три шари. Через різні види фторвуглецевої фарби щільність після затвердіння також варіюється. Взявши за приклад звичайну фторвуглецеву фарбу, збільшення ваги можна побачити в наступній таблиці 2.
Згідно з даними таблиці, збільшення ваги після нанесення фторвуглецевої фарби на дверні та віконні профілі методом розпилення становить приблизно від 2,0% до 3,0%. Для однієї тонни профілів це приблизно від 20 кг до 30 кг.
3.4 Контроль товщини шару поверхневої обробки у виробах для напилення порошковими та фторвуглецевими фарбами
Контроль шару покриття у виробах, покритих порошковою та фторвуглецевою фарбою, є ключовим моментом контролю процесу у виробництві, головним чином контролюючи стабільність та однорідність порошку або фарби, що розпилюється з розпилювача, забезпечуючи рівномірну товщину плівки фарби. У фактичному виробництві надмірна товщина шару покриття є однією з причин вторинного напилення. Навіть якщо поверхня полірована, шар напилення все одно може бути надмірно товстим. Виробникам необхідно посилити контроль процесу напилення та забезпечити товщину напилення.
4. Різниця у вазі, спричинена методами упаковки
Алюмінієві профілі зазвичай упаковуються в паперову обгортку або термоусадочну плівку, а вага пакувальних матеріалів залежить від способу упаковки.
4.1 Збільшення ваги паперової упаковки
У контракті зазвичай вказується обмеження ваги для паперової упаковки, яке, як правило, не перевищує 6%. Іншими словами, вага паперу в одній тонні профілів не повинна перевищувати 60 кг.
4.2 Збільшення ваги при обгортанні термоусадочною плівкою
Збільшення ваги через пакування в термоусадочну плівку зазвичай становить близько 4%. Вага термоусадочної плівки в одній тонні профілів не повинна перевищувати 40 кг.
4.3 Вплив стилю упаковки на вагу
Принцип пакування профілів полягає в захисті профілів та полегшенні обробки. Вага однієї упаковки профілів повинна становити від 15 до 25 кг. Кількість профілів в упаковці впливає на відсоток ваги упаковки. Наприклад, коли профілі віконних рам упаковані в комплекти по 4 штуки довжиною 6 метрів, вага становить 25 кг, а пакувальний папір важить 1,5 кг, що становить 6%, див. рисунок 5. При пакуванні в комплекти по 6 штук вага становить 37 кг, а пакувальний папір важить 2 кг, що становить 5,4%, див. рисунок 6.
З наведених вище рисунків видно, що чим більше профілів в упаковці, тим менший ваговий відсоток пакувальних матеріалів. За однакової кількості профілів в упаковці, чим більша вага профілів, тим менший ваговий відсоток пакувальних матеріалів. Виробники можуть контролювати кількість профілів в упаковці та кількість пакувальних матеріалів, щоб відповідати вимогам щодо ваги, зазначеним у договорі.
Висновок
Виходячи з вищезазначеного аналізу, існує відхилення між фактичною вагою профілів та теоретичною вагою. Відхилення товщини стінки є основною причиною відхилення ваги. Вагу шару поверхневої обробки можна відносно легко контролювати, а вагу пакувальних матеріалів також можна контролювати. Різниця у вазі в межах 7% між вагою та розрахунковою вагою відповідає стандартним вимогам, а різниця в межах 5% є метою виробника продукції.
Під редакцією Мей Цзян з MAT Aluminum
Час публікації: 30 вересня 2023 р.
