Почему алюминиевые листы вздуты и имеют волнистые неровности (консервирование маслом)

Введение

Алюминиевые листы широко используются для архитектурных фасадов, отделки, осветительных панелей, кузовов транспортных средств и промышленных покрытий благодаря их легкому весу, устойчивости к коррозии и хорошей формуемости. Однако многие покупатели и производители сталкиваются с общей головной болью: плоские алюминиевые панели после доставки, нанесения покрытия или установки становятся волнистыми, выпуклыми в центре или рябятся по краям. Эту неровность поверхности часто называют масляной консервацией. Это не всегда дефект сырья, а деформация под напряжением, вызванная свойствами материала, производством, отделкой, транспортировкой или установкой.

Свойство основного материала: высокое тепловое расширение алюминия.

Алюминий имеет гораздо более высокий коэффициент теплового расширения, чем углеродистая сталь. Он резко расширяется и сжимается при изменении температуры из-за солнечного света, отверждения в духовке или сезонных изменений. При повышении температуры лист пытается растянуться; если движение ограничено, возрастает сжимающее напряжение. Как только напряжение превышает локальный предел текучести, поверхность выгибается наружу, образуя видимые волны или выпуклости. Тонкие пластины гораздо более чувствительны, чем толстые пластины, поскольку им не хватает жесткости, чтобы противостоять силе изгиба.

Остаточные напряжения в прокатном и становом производстве

Неравномерное удлинение при горячей и холодной прокатке

Большинство скрытых проблем с плоскостностью возникают в процессе прокатки алюминия. Неравномерный зазор между валками, термическая выпуклость валков и неравномерное охлаждение приводят к неравномерному удлинению полосы по ширине.

Типичные дефекты формы при прокатке

• Краевая волна: края растягиваются сильнее, чем центр, вызывая рябь с обеих сторон.

• Центральная пряжка: средняя часть удлиняется еще больше, что приводит к выпуклости в центре. Внутреннее напряжение и сжатие зафиксированы внутри листа. При заводском осмотре панель может выглядеть плоской. После резки, продольной резки или нагрева баланс нарушается, напряжение снимается, и сразу появляются волны.

Влияние сплава и закалки

Сплав и закал также имеют значение. Твердые закалки, такие как H14, H18, несут более высокий риск остаточного напряжения, чем мягкие закалки O.

Стресс от покрытия, покраски и порошковой окраски

Несоответствующее расширение и усадка покрытия и подложки

Пленка покрытия и алюминиевая подложка имеют несовпадающую степень расширения. Если одна сторона покрыта покрытием, а обратная сторона пуста, дифференциальное сжатие выводит лист из плоскостного состояния.

Несбалансированная толщина покрытия на передней и задней сторонах

Неравномерная толщина покрытия на передней и задней сторонах приводит к разной степени усадки при выпекании и охлаждении.

Термический стресс в результате процесса выпечки и охлаждения

Высокая температура в духовке и быстрое охлаждение создают новый тепловой стресс. Плохой контроль натяжения во время цветного покрытия также усиливает дефекты формы, унаследованные от базовой алюминиевой катушки.

Производственные напряжения: резка, сварка, изгиб и механическая обработка

Тепловая деформация в результате термической резки и сварки

Локальное тепловложение во время плазменной резки, лазерной резки или сварки создает горячую зону, которая расширяется, а затем сжимается при охлаждении. Окружающий более холодный металл ограничивает свободное движение, вызывая искажения и рябь вблизи кромок разреза или сварных швов.

Механическое напряжение от зажима, разрезания и изгиба

Другие механические источники:

• Чрезмерный зажим или неравномерное крепление во время обработки на станке с ЧПУ.

• Неправильное натяжение при резке

• Чрезмерная нагрузка на изгиб

• Одностороннее удаление материала, которое асимметрично снимает запертое напряжение

Неправильное хранение, транспортировка и обращение.

Необоснованное штабелирование и поддержка

Укладка тяжелых грузов на тонкие листы или поддержка только узких краев; неровная опора поддона, провисающая при транспортировке на дальние расстояния.

Изменение температуры во время хранения

Свободное штабелирование под прямыми солнечными лучами, с повторяющимися циклами нагрева.

Местное воздействие и механические повреждения

Удары, царапины и локальные вмятины, создающие концентрированные точки деформации.

Ошибки при установке (очень часто встречаются для фасадных алюминиевых виниров)

Чрезмерно ограниченное крепление без температурного припуска

Жесткие фиксированные крепления без припуска на плавание; нет компенсационного зазора, предназначенного для теплового движения.

Недостаточная жесткость и слишком большой безопорный пролет

Слишком большой безопорный пролет без ребер жесткости; тонкие панели прогибаются под собственным весом и ветровой нагрузкой.

Неровный подрамник и перетянутые крепления

Неровный киль или подрамник, из-за чего панели подходят к неровному основанию; чрезмерная затяжка винтов, которые предварительно нагружают лист и фиксируют сжимающее напряжение.

Как уменьшить вздутие алюминиевого листа и консервирование масла

Выберите правильную толщину и конструкцию армирования

Избегайте ультратонких листов при больших пролетах. Используйте более толстые панели или добавьте задние ребра для фасадных панелей.

Выбирайте базовый материал с низким остаточным напряжением

Выбирайте хорошо выровненные рулоны с низким остаточным напряжением, предпочтительно закалку со снятыми напряжениями.

Контроль баланса процесса нанесения покрытия

Следите за тем, чтобы толщина переднего и заднего покрытия была одинаковой; контролировать кривую выпечки и скорость охлаждения.

Примите разумные детали внешней установки

Оставьте пространство для теплового движения: для наружной установки используйте плавающие зажимы и компенсаторы.

Оптимизация параметров изготовления

Минимизируйте локализованное тепло, используйте параметры резки с низким нагревом и избегайте сильного одностороннего зажима.

Стандартизируйте хранение и транспортировку

Храните в горизонтальном положении на полностью поддерживающих поддонах, избегайте воздействия солнечных лучей и штабелирования тяжелых предметов.

Предварительное подтверждение допуска плоскостности

Перед подтверждением заказа сообщите своему поставщику алюминия о допуске на плоскостность.

Заключение

Выпуклость и волнистые изгибы алюминиевого листа в основном являются эффектом потери устойчивости под напряжением. Его высокое тепловое расширение, присущие ему остаточные напряжения при прокатке, усадка покрытия, производственный нагрев и неправильная установка — все вместе приводит к образованию консервированных масел. Хороший контроль плоскостности требует сотрудничества со стороны прокатного стана, линии нанесения покрытия, производственного цеха и строительных групп. Понимание этих причин поможет вам выбрать правильный алюминиевый сплав, его закалку и толщину, а также установить разумные требования к плоскостности для вашего проекта.