Roll Forming Aluminum: Alloy Selection, Tooling Setup, and Tolerances for Production

I responsabili di linea che spostano la produzione dai coils di acciaio alla profilatura dell'alluminio raramente riescono a conservare il foglio di installazione. Un produttore che forma 5052-H32 da 1,5 mm per una staffa di montaggio solare può vedere un'onda sul bordo ogni 40 metri o osservare la gamba del profilo che si apre di 4 gradi mentre lascia la stazione finale. Lo spessore del nastro era identico, i rulli erano puliti e la velocità della linea non cambiava mai. Ciò che è cambiato è il materiale: l’alluminio si indurisce più velocemente dell’acciaio, immagazzina più energia elastica rispetto al suo carico di snervamento e conduce il calore a una velocità circa tre volte superiore a quella dell’acciaio.

Profilatura in alluminio è la piegatura incrementale continua della bobina di alluminio attraverso una sequenza di stazioni di rulli sagomati per produrre un profilo a sezione trasversale costante. Il principio di formatura corrisponde all'acciaio, ma le differenze di cui sopra cambiano ogni decisione a valle: scelta della lega, finitura dell'utensile, lubrificazione, velocità della linea e tolleranze che puoi onestamente citare.

Quali leghe di alluminio si formano effettivamente bene

Le leghe che dominano la profilatura dell'alluminio sono le serie 1xxx, 3xxx e 5xxx, mentre le leghe 6xxx dovrebbero essere formate solo in rinvenimenti teneri; più la tempra è dura, più è probabile che il profilo si spezzi in corrispondenza della linea di piegatura.

La serie 1xxx, essenzialmente in alluminio puro, offre la migliore formabilità ma una resistenza molto bassa, quindi si adatta a finiture decorative, scossaline e guarnizioni. La serie 3xxx aggiunge manganese e 3003 è l'impostazione predefinita per profili di coperture, grondaie e telai solari perché bilancia allungamento, resistenza alla corrosione e costi. La serie 5xxx aggiunge magnesio: 5052 e 5056 offrono circa il doppio del carico di snervamento del 3003-H14 e diventano lo standard per i profili marini, di trasporto e di serbatoi. La serie 6xxx è trattabile termicamente; Il 6061-T4 può essere profilato con raggi generosi, ma il 6061-T6 generalmente si fessura e non dovrebbe mai essere specificato per la piegatura a freddo.

Come cambia il comportamento dell'alluminio all'interno della formatrice a rulli

L'alluminio ha un ritorno elastico di circa il doppio rispetto all'acciaio dolce di pari rigidità e si indurisce così rapidamente che il nastro che entra nella quinta stazione è meccanicamente un materiale diverso da quello che entra nella prima.

Ciascuna stazione di formatura aumenta il carico di snervamento locale, che aumenta la forza di flessione per la stazione successiva. L'effetto cumulativo si manifesta come un'onda del bordo che si allarga, un profilo curvo o un angolo della gamba che si sposta durante il percorso della bobina. L'alluminio conduce via rapidamente il calore dell'attrito, quindi il sintomo visibile di una cattiva configurazione è polvere sottile di alluminio o residui sulla superficie del rullo, non una striscia calda.

Regolazioni di attrezzature, velocità e lubrificazione

Gli utensili a rulli per l'alluminio devono essere lucidati con una finitura superficiale compresa tra 0,2 e 0,4 micrometri Ra, lavorati in acciaio per utensili D2 o DC53 e normalmente funzionano a una velocità compresa tra 15 e 30 metri al minuto.

La tendenza dell'alluminio a intaccarsi e ad attaccarsi all'acciaio per utensili rende la finitura superficiale e la lubrificazione più importanti rispetto alla profilatura dell'acciaio. Queste regolazioni prevengono i difetti più comuni:

• Materiale utensile: D2 o DC53, con rulli cromati per tirature molto lunghe su leghe 5xxx.
• Finitura a rullo: finitura lucida o a specchio per ridurre la presa e l'usura dell'alluminio.
• Lubrificante: olio minerale leggero o lubrificante filmogeno; evitare oli contenenti additivi di cloro.
• Condizioni del nastro: bordi finiti senza sbavature e tolleranza sulla larghezza del nastro di più o meno 0,1 mm.
• Velocità della linea: da 15 a 30 m/min per la maggior parte dei profili; ridurre la velocità per sezioni profonde o con piegature multiple.

Raggio minimo di piegatura nell'alluminio per profilatura

Il raggio minimo di curvatura è il modo più veloce per confrontare gli stati dell'alluminio per la profilatura. Il valore è espresso come multiplo dello spessore del materiale, il suo superamento produce fessurazioni sulla superficie esterna della piega.

Pratica tipica per curve a 90 gradi con l'asse di piega perpendicolare alla direzione di laminazione:

Tolleranze e qualità della superficie nella profilatura dell'alluminio

Una linea di profilatura in alluminio adeguatamente sintonizzata mantiene tolleranze di larghezza formata di più o meno 0,2 mm e tolleranze di lunghezza delle gambe di più o meno 0,3 mm, a condizione che la larghezza e lo spessore della striscia in entrata rispettino le specifiche.

I difetti di qualità più comuni sui profili in alluminio sono l'ondulazione del bordo, l'incurvatura longitudinale e i micrograffi sulla superficie visibile. L'onda del bordo solitamente deriva da una larghezza della striscia non uniforme o da un set di rulli usurati; l'arco proviene da uno spessore della striscia incoerente; i graffi derivano da difetti della superficie del rullo, sporco o lubrificazione insufficiente. Tutti e tre diventano più visibili dopo l'anodizzazione o il rivestimento in PVDF, quindi i requisiti della superficie devono essere dichiarati in fase di preventivo e non scoperti dopo il funzionamento della prima bobina.

Applicazioni dell'alluminio per profilatura e scelta della macchina

La produzione della profilatura a rulli dell'alluminio si divide in quattro gruppi di applicazioni: montaggio solare, supporto elettrico, architettura e trasporto, e la configurazione della macchina differisce più tra questi gruppi che tra le leghe scelte.

I profili di montaggio solare sono generalmente formati da 3003-H14 o 5052 con uno spessore compreso tra 1,5 e 2,5 mm, con fori preforati che devono mantenere una tolleranza longitudinale di più o meno 0,5 mm. Questa tolleranza è quasi impossibile da mantenere con una fase di punzonatura separata, motivo per cui nella stessa linea è integrata una stazione di punzonatura servo in linea.

Macchina per la formatura di rulli con staffa solare fotovoltaica a punzonatura servo a 8 assi Questa linea integra la servopunzonatura con la profilatura a rulli per mantenere tolleranze strette dei fori sui profili di montaggio solare, affrontando la sfida della precisione longitudinale di ±0,5 mm menzionata in precedenza. Visualizza il prodotto →

I profili di supporto elettrico come le passerelle portacavi in alluminio e i canali dei montanti sono formati da strisce più sottili, tipicamente da 0,8 a 1,5 mm, e la stessa macchina spesso lavora diverse larghezze di profilo in un turno. Gli utensili a cambio rapido della cassetta mantengono il tempo di cambio inferiore a 30 minuti.

Macchina per la formatura di rulli per passerelle portacavi a larghezza regolabile Costruita per cambi rapidi tra passerelle portacavi di diverse larghezze, questa macchina si adatta ai profili di supporto elettrico a nastro sottile e mantiene il cambio degli utensili in meno di 30 minuti. Visualizza il prodotto →

I profili architettonici includono telai di moduli fotovoltaici e telai di porte-finestre, dove la qualità della piegatura determina se gli angoli del telaio si chiudono entro 0,5 mm. Queste linee funzionano più lentamente e richiedono la migliore finitura dei rulli in officina.

Macchina per la formatura di rulli per profili di porte e finestre in fotovoltaico Questa macchina offre una piegatura precisa per profili architettonici come telai di moduli fotovoltaici e telai di porte-finestre, contribuendo a ottenere chiusure degli angoli entro 0,5 mm come descritto nel testo. Visualizza il prodotto →

Prima di ordinare una linea, confronta i casi di studio applicativi e richiedi una prova di funzionamento con la tua bobina. Il libreria di casi cliente mostra come vengono gestiti profili simili sulle linee di produzione e Shanghai Sihua Precision Machinery Co., Ltd. supporta le prove sulle sue macchine per la profilatura di rulli in alluminio.

Domande frequenti