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穿條式隔熱鋁型材現(xiàn)如今在我國已經(jīng)有近十年的生產(chǎn)和使用的經(jīng)驗。目前的情況是從設(shè)計、生產(chǎn)到應(yīng)用,有如百家爭鳴,百花齊放,各個生產(chǎn)廠商、系統(tǒng)公司都在推陳出新,各種各樣的窗型、系統(tǒng)是層出不窮,把我國的鋁合金門窗的應(yīng)用又推上了高峰。
但是不論是系統(tǒng)公司的系統(tǒng)設(shè)計,還是鋁型材廠的窗型設(shè)計,其設(shè)計人員大都把注意力放在鋁型材的型腔設(shè)計、隔熱條形狀的選擇等方面,而忽略了穿條式隔熱鋁型材強度保證的關(guān)鍵因素---槽口的設(shè)計,從而致使各式各樣的槽口存在我們使用的系統(tǒng)中。因此有必要對穿條式隔熱鋁型材的槽口進行一番探討。
穿條式隔熱鋁型材行業(yè)推薦的鋁型材標(biāo)準(zhǔn)槽口尺寸如圖1所示。而對于標(biāo)準(zhǔn)的隔熱條(空腔型和一些異型隔熱條除外),其頭部尺寸基本上都是如圖2所示,這已經(jīng)是隔熱條行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)物。這樣就必然存在隔熱鋁型材槽口與隔熱條的配合問題。
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圖1
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圖2
首先是隔熱鋁型材槽口的開口尺寸,行業(yè)推薦的尺寸是
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mm。這是因為隔熱鋁型材是要經(jīng)過滾齒、穿條、
滾壓等三道工序后復(fù)合而成,鋁型材槽口上的齒紋是由滾齒盤在鋁型材的槽口處
擠壓而成的,由于滾壓盤對槽口的擠壓,其齒峰必然向外突起約0.1mm左右,使得槽口的開口處的凈尺寸在2.7mm以內(nèi)(如圖3所示)。這時穿條還是比較順暢的,因為在穿條過程中隔熱條同槽口之間的間距還有約0.3mm(如圖4所示)。
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圖3
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圖4
如果鋁型材槽口的開口尺寸小于2.9mm,將使得滾齒后鋁型材槽口與隔熱條之間的間距要小于0.3mm,這時穿條將比較困難。如果此時隔熱條的誤差是正誤差的話,極有可能導(dǎo)致不能穿條的情況出現(xiàn)。如果鋁型材槽口的開口尺寸大于2.9mm時,將使得滾壓時外夾頭的行程加大,影響外夾頭與隔熱條的咬合;如果大于3.1mm時,滾壓是外夾頭的行程過大,可能會導(dǎo)致外夾頭開裂。
其次是內(nèi)夾頭斜角,行業(yè)推薦的是58.6°。隔熱鋁型材槽口內(nèi)夾頭是為了隔熱條能夠垂直就位于鋁型材槽口中,并在滾壓中起支撐隔熱條的作用。由圖2我們知道隔熱條頭部的斜角是60°,因此有人可能要問:既然隔熱條與隔熱鋁型材的槽口是相互配合的關(guān)系,那么隔熱鋁型材槽口的內(nèi)夾頭斜角為什么是58.6°,而不是60°?這是因為如果隔熱鋁型材槽口內(nèi)夾頭斜角是60°的話,在隔熱鋁型材滾壓時,隔熱條靠內(nèi)夾頭一側(cè)應(yīng)該是要與內(nèi)夾頭緊密貼合的,這樣在這個位置上隔熱條受到的是線荷載,而滾壓時外夾頭給予隔熱條的是一個集中力(見圖5),這樣就力矩而言是一個不平衡的體系,使得滾壓時就有隔熱條受扭開裂的情況或隱患出現(xiàn);而隔熱鋁型材內(nèi)夾頭斜角是58.6°的話,在隔熱鋁型材滾壓時,由于傾斜角度的不一樣,隔熱條受鋁型材內(nèi)夾頭上部的阻擋,使得隔熱條靠內(nèi)夾頭一側(cè)(除內(nèi)夾頭上部外)能夠非常接近但不能緊密貼合,因此同外夾頭一樣給予隔熱條的是集中力(見圖6),這樣不論是受力狀況還是力矩,都是一個平衡的體系。所以減小了因為受力的不平衡而存在的隔熱條開裂的隱患。
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圖5
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圖6
再次是內(nèi)倒圓弧角,在隔熱鋁型材槽口處還要注意的是外夾頭處的內(nèi)倒圓弧角問題。因為在滾壓過程當(dāng)中,隨著外夾頭與隔熱條咬合,外夾頭根部位置是里邊受壓變形,會造成此處材料堆積,這樣就必然要預(yù)留位置來堆積這些材料。如果在鋁型材槽口中出現(xiàn)內(nèi)倒圓弧角缺失的現(xiàn)象(如圖7),在滾壓過程中就勢必會造成外夾頭內(nèi)跟部位置受壓的鋁材(詞條“鋁材”由行業(yè)大百科提供)沒有位置堆積,只能向槽口內(nèi)側(cè)突出,如果要使外夾頭同樣程度的插進隔熱條,就必然要增大滾壓力。這樣增大滾壓難度不算,還有可能造成的后果會有兩種:其一是滾壓力過大,使得外夾頭在根部出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象(如圖8所示);其二是堆積在外夾頭根部的鋁材經(jīng)過一段時間以后,其內(nèi)應(yīng)力得到釋放,使得外夾頭不能緊緊的咬合在隔熱條內(nèi),從而降低隔熱鋁型材的機械性能,特別是縱向剪切特征值。
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圖7 內(nèi)倒圓弧角缺失現(xiàn)象
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圖8 內(nèi)倒圓弧角缺失的滾壓模擬情況
另外還要注意的是鋁型材槽口外夾頭根部的圓弧角應(yīng)保持平滑,以避免滾壓時應(yīng)力集中現(xiàn)象,從而造成外夾頭開裂。
當(dāng)鋁型材槽口的開口尺寸、內(nèi)夾頭傾斜角度、內(nèi)倒圓弧角等確定后,基本上槽口的內(nèi)部尺寸是確定了。
槽口的外部尺寸中最重要的一個數(shù)據(jù)是外夾頭高度,行業(yè)推薦的是3.5mm,這也是歐洲近四十年使用經(jīng)驗的結(jié)晶。當(dāng)然也可以做如圖9所示的槽口,有意將外夾頭尺寸加大,這樣可以減小滾壓時的滾壓力,因為滾壓力的力臂加大了;或者在同樣的滾壓力下,隔熱鋁型材的外夾頭與隔熱條咬合的更緊密了。但不利之處是:如果使用的是C型條或其他的異性條,有可能會出現(xiàn)外夾頭與隔熱條磕碰的情況(如圖10所示)。所以建議如果一定要加大外夾頭尺寸時,要盡量避免出現(xiàn)磕碰。
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圖9
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圖10
本文就穿條式隔熱鋁型材槽口各尺寸對隔熱鋁型材生產(chǎn)的影響進行了探討,并就探討的結(jié)果,推薦使用標(biāo)準(zhǔn)的槽口尺寸。綜上所述,為了讓隔熱鋁型材生產(chǎn)順利,并獲得良好的力學(xué)性能,在選擇標(biāo)準(zhǔn)的隔熱條的同時,選用行業(yè)推薦使用的隔熱鋁型材槽口。這不僅僅是隔熱鋁型材在歐洲近四十年的生產(chǎn)經(jīng)驗,也是隔熱鋁型材在我國近十年的實踐經(jīng)歷。