Dieser Leitfaden zur Konstruktion von Aluminiumprofilen behandelt die Regeln, die darüber entscheiden, ob ein benutzerdefiniertes Profil entweder kostengünstig und einfach zu betreiben oder teuer und anfällig für Ausschuss. Meistens hängt es davon ab, wie gleichmäßig heißes Aluminium durch eine Stahlform fließen kann.
Kurz gesagt: Halten Sie das Profil innerhalb eines kleinen Umkreises, sorgen Sie für möglichst gleichmäßige Wandstärken, runden Sie alle Ecken ab, vermeiden Sie tiefe, schmale Kanäle und verwenden Sie 6063, es sei denn, Sie benötigen die Festigkeit von 6061. Markieren Sie dann nur die Maße, die wirklich wichtig sind, denn enge Toleranzen bei jedem Merkmal erhöhen die Kosten, ohne das Bauteil zu verbessern.
Beginnen Sie mit dem Umkreis
Der Umkreisdurchmesser (CCD) ist der kleinste Kreis, der den gesamten Querschnitt umschließt. Er bestimmt, mit welcher Press- und Matrizengröße Ihr Profil hergestellt werden kann, weshalb er bei jeder Extrusionskonstruktion als Erstes zu prüfen ist.
Gemäß den Richtlinien des Aluminum Extruders Council fallen die meisten Profile unter einen Umkreis von 12 Zoll. Strangpressprofile sind zwischen 1 und 10 Zoll am wirtschaftlichsten, und Profile unter 8 Zoll sind deutlich kostengünstiger. Dieselben Richtlinien bevorzugen Profile mit einem Gewicht von höchstens 3 Pfund pro Fuß.
| Profilgröße | Leitfaden |
|---|---|
| Umkreis | Die meisten Profile sind kleiner als 12 Zoll |
| Die preisgünstigste Produktreihe | Extrusionen sind im Bereich von 1 bis 10 Zoll am wirtschaftlichsten. |
| Weniger als 8 Zoll | Profile kosten deutlich weniger |
| Gewicht | Bevorzugt werden Profile mit einem Gewicht von höchstens 3 Pfund pro Fuß |
Das Gewicht frühzeitig abschätzen
Das Gewicht lässt sich schon frühzeitig abschätzen. Multiplizieren Sie die Querschnittsfläche in Quadratzoll mit der Dichte der Legierung und mit 12. Bei 6061 mit einer Dichte von etwa 0,0975 lb/in³ wiegt ein Profil mit einer Fläche von 2,5 in² etwa 2,9 lb/ft.
Grundlegende Profilregeln in diesem Leitfaden zur Konstruktion von Aluminiumprofilen
Diese Konstruktionsregeln für die Extrusion wirken sich am stärksten auf die Lebensdauer der Matrize und den Ausschuss aus.
| Regel | Leitfaden |
|---|---|
| Wandstärke | Achten Sie darauf, dass benachbarte Wände eine ähnliche Dicke aufweisen; lassen Sie Übergänge fließend auslaufen |
| Innenecken | Mindestens 0,015 im Radius |
| Außenecken | Mindestens 0,020 im Radius |
| Verhältnis von Tiefe zu Breite des Kanals | 3:1 oder weniger |
| Symmetrie | Verteilen Sie die Masse nach Möglichkeit um den Mittelpunkt herum |
| Höhlen | Nur dort verwenden, wo die Funktion einen geschlossenen Abschnitt benötigt |
Einheitliche Wände
Gleichmäßige Wandstärken. Metall fließt durch dicke Bereiche schneller als durch dünne. Große Unterschiede führen zu Verformungen, Verdrehungen und Oberflächenstreifen. Wo sich die Wandstärke ändern muss, sollte der Übergang mit einem großzügigen Radius ausgeformt werden.
Abgerundete Ecken
Abgerundete Ecken. Scharfe Ecken führen zu einer Konzentration der Spannungen im Werkzeug und im Werkstück. Fügen Sie überall Rundungen hinzu, es sei denn, ein Gegenstück erfordert eine scharfe Innenecke. In diesem Fall sorgt eine „Dog-Bone“-Entlastung dafür, dass die scharfe Passform erhalten bleibt, ohne dass das Werkzeug eine scharfe Kante aufweisen muss.
Zungenverhältnis
Zungenverhältnis. Ein tiefer, schmaler Kanal erfordert eine lange, dünne Zunge aus Formstahl, um ihn zu formen. Diese Zunge kann sich verbiegen oder brechen. Vergrößern Sie die Öffnung, verringern Sie die Tiefe oder fügen Sie an der Basis einen Radius hinzu.
Höhlen
Hohlkörper. Hohl- und halbhohle Formen erfordern komplexere Werkzeuge als massive Formen. Sie lohnen sich zwar hinsichtlich der Steifigkeit und der Schraubenkanäle, aber fragen Sie sich, ob ein offenes Profil nicht ebenfalls ausreichen würde.
Wie konstruiert man T-Nuten, Schraubvorsprünge und Kühlrippen?
Funktionale Merkmale sind der Bereich, in dem die meisten Änderungen am Extrusionsdesign vorgenommen werden.
T-Nuten
T-Nuten sollten offene, abgerundete Ausnehmungen aufweisen, damit der sie bildende Stanzabschnitt keine zerbrechliche Zunge bildet. Passen Sie die Nut an das von Ihnen verwendete Befestigungselement an.
Schraubenköpfe
Als offene C-förmige Kanäle ausgebildete Schraubenvorsprünge lassen sich leichter extrudieren als geschlossene Vorsprünge. Die Abmessungen sind auf die gewindebildende Schraube abzustimmen.
Kühlrippen
Die Leistung von Kühlrippen hängt vom Verhältnis zwischen Rippenhöhe und Spaltbreite ab. Hohe Rippen mit schmalen Spalten erfordern einen leistungsfähigen Extruder; überprüfen Sie dies daher, bevor Sie sich festlegen.
Rippchen
Rippen versteifen dünne Wände und verringern die Torsion bei breiten, flachen Abschnitten.
Welche Legierung und welche Härte sollten Sie wählen?
6063 ist die Standardlegierung für maßgefertigte Aluminium-Strangpressprofile mit komplexen Formen und sichtbaren Oberflächen. Es lässt sich leicht strangpressen und gut eloxieren. 6061 ist fester und wird für tragende Bauteile verwendet, lässt sich jedoch schwerer durch filigrane Matrizen pressen. Wir empfehlen 6063-T5, es sei denn, eine Belastungsanalyse ergibt, dass Sie 6061-T6 benötigen, da die Vorteile hinsichtlich Kosten und Oberflächenqualität in der Regel größer sind als der Unterschied in der Festigkeit.
| Legierung | Am besten geeignet für | Anmerkungen |
|---|---|---|
| 6063 | Komplexe Formen und sichtbare Oberflächen | Standardauswahl; lässt sich gut extrudieren und eloxieren; verwenden Sie 6063-T5, sofern keine Belastungsanalyse etwas anderes ergibt |
| 6061 | Konstruktionsteile | Stärker als 6063, lässt sich jedoch schwerer durch komplexe Stanzwerkzeuge pressen; verwenden Sie 6061-T6, wenn Festigkeit gefragt ist |
| 6082 | Konstruktionsteile | Eine solide bauliche Lösung, die in Europa häufig zum Einsatz kommt |
Toleranzen: Was sollte festgelegt werden und was sollte man lieber lassen?
Die Standardtoleranzen für Strangpressprofile in den Vereinigten Staaten sind in der von der Aluminum Association veröffentlichten Norm ANSI H35.2 festgelegt, während die Werkstoffanforderungen aus der Norm ASTM B221 stammen. Da die Toleranzen je nach Legierung, CCD und Merkmalsart variieren, sollten Sie die aktuellen Tabellen zu Rate ziehen.
Engere Toleranzen als die Standardtoleranzen sind möglich, aber jede engere Toleranzangabe bedeutet zusätzlichen Aufwand für die Werkzeugabstimmung, die Prüfung und mehr Ausschuss. Geben Sie nur die Maße an, die mit anderen Teilen zusammenpassen.
| Entscheidung | Leitfaden |
|---|---|
| Standardtoleranzen | Es gelten die Vorgaben gemäß ANSI H35.2; die Toleranzen variieren je nach Legierung, CCD und Merkmalstyp. |
| Fester als üblich | Das ist möglich, aber jede enge Toleranzanforderung bedeutet zusätzlichen Aufwand bei der Stanzformanpassung, der Prüfung und dem Ausschuss. |
| Sehr präzise Funktionen | Nach dem Extrudieren weiterverarbeiten, anstatt sie in der Düse zu belassen |
| Welche Dimensionen sollen markiert werden? | Nur die Maße, die mit anderen Teilen zusammenpassen |
Konstruktion im Hinblick auf die anschließende Bearbeitung und Endbearbeitung
Die meisten Strangpressprofile werden anschließend geschnitten, gebohrt oder bearbeitet. Ein häufiger Konstruktionsfehler bei Strangpressprofilen besteht darin, Merkmale in die Matrize einzubauen, deren Bearbeitung kostengünstiger wäre. Gewindebohrungen, Querbohrungen, enge Bohrungen und Taschen gehören in eine CNC-Bearbeitungsvorgang, nicht das Profil.
Lassen Sie an den zu bearbeitenden Flächen etwas Material übrig. Wenn das Bauteil eloxiert werden soll, beachten Sie bitte, dass die Beschichtung die Dicke erhöht und die Farbe je nach Legierung leicht verändert. Unsere Hinweise zur schwarzen Eloxierung von Aluminiumbauteilen und zu den von uns angebotenen Oberflächenausführungen geben einen Überblick über die verfügbaren Optionen. Informationen zu Gehäusen finden Sie in unserem Leitfaden zur Konstruktion von Aluminiumgehäusen.
Was Sie einer Angebotsanfrage beifügen sollten
Ein Komplettpaket beschleunigt die Angebotserstellung für maßgefertigte Aluminium-Strangpressprofile:
| Artikel | Was sollte enthalten sein? |
|---|---|
| Profilzeichnung und 3D-Modell | DXF-Zeichnung und 3D-Modell des Profils |
| Legierung und Härtegrad | Legierung und Härtegrad, zum Beispiel 6063-T5 oder 6061-T6 |
| Schnittlänge | Schnittlänge und Längentoleranz |
| Fertig | gefräst, eloxiert oder pulverbeschichtet |
| Kritische Abmessungen | Tragen Sie die kritischen Maße in die Zeichnung ein |
| Sekundäre Bearbeitungsvorgänge | Führen Sie alle nach der Extrusion erforderlichen Arbeitsschritte auf |
| Jahresvolumen | Erwartetes Jahresvolumen |
Häufig gestellte Fragen
Wie groß ist die Mindestwandstärke eines Aluminiumprofils?
Es gibt keinen einheitlichen Mindestwert. Dies hängt von der Legierung, der Profilform und der Größe des Umkreises ab, wobei größere Profile dickere Wände erfordern. Leichtbau-Legierungen wie 6063 ermöglichen dünnere Wände als 6061. Fragen Sie Ihren Extrusionshersteller frühzeitig nach seiner Tabelle, noch bevor das restliche Profil endgültig festgelegt ist.
Welche Aluminiumlegierung eignet sich am besten für die Strangpressung?
6063 ist die gängigste Wahl, da sich diese Legierung leicht extrudieren lässt, Details gut wiedergibt und eine gute eloxierte Oberfläche ergibt. 6061 wird aufgrund ihrer höheren Festigkeit für Konstruktionsteile gewählt. 6082 ist eine feste Konstruktionslegierung, die häufig in Europa verwendet wird. Wählen Sie die Legierung, die die Anforderungen an Belastbarkeit und Oberflächenbeschaffenheit am einfachsten erfüllt.
Welche Toleranzen können Aluminiumprofile einhalten?
Die Standardtoleranzen sind in der Norm ANSI H35.2 festgelegt und hängen von der Legierung, der Art der Formgebung und der Profilgröße ab, sodass ein kleines 6063-Profil engere Toleranzen aufweist als ein großes 6061-Profil. Engere Toleranzen sind gegen Aufpreis möglich. Formgebungen, die sehr enge Toleranzen erfordern, werden in der Regel stattdessen nach dem Strangpressen bearbeitet.
Wie konstruiert man ein Aluminium-Profil mit T-Nut?
Gestalten Sie den Schlitz mit einer offenen, abgerundeten Einlaufkante, damit die Matrize keine lange, schmale Zunge formt. Halten Sie die Wandstärken rund um den Schlitz einheitlich, passen Sie die Größe des Schlitzes an das jeweilige Befestigungselement oder die Mutter an und runden Sie alle Innenecken ab. Stimmen Sie das Profil vor der Bestellung der Matrize mit Ihrem Extruder ab.
Wie groß ist der Durchmesser des Umkreises bei Aluminiumprofilen?
Der Umkreisdurchmesser (Circumscribing Circle Diameter, CCD) ist der kleinste Kreis, der den gesamten Querschnitt eines Profils umschließt. Er bestimmt, mit welcher Pressen- und Werkzeuggröße das Profil hergestellt werden kann, und ist daher der erste Wert, der bei jeder Extrusionskonstruktion zu prüfen ist. Nach den Richtlinien des Aluminum Extruders Council liegen die meisten Profile unter 12 Zoll, wobei Extrusionen zwischen 1 und 10 Zoll am wirtschaftlichsten sind.
So nutzen Sie diesen Leitfaden zur Konstruktion von Aluminiumprofilen für Ihr nächstes Profil
Prüfen Sie Ihren Entwurf für ein Aluminium-Strangpressprofil anhand der oben genannten Regeln, bevor Sie ihn versenden: CCD, gleichmäßige Wandstärken, Radien, Zungenverhältnis, Legierung und Toleranzen. Die hier angegebenen Werte dienen als allgemeine Richtwerte; die Grenzwerte variieren je nach Extruder und Presse, daher sollten Sie diese mit Ihrem Lieferanten abklären. Laden Sie Ihr Profil hoch unter XY-Bearbeitung für eine DFM-Prüfung oder informieren Sie sich über unsere maßgeschneiderten Dienstleistungen im Bereich Aluminium-Strangpressprofile, bei denen Zuschnitt, Bearbeitung und Endbearbeitung in einem Auftrag abgewickelt werden.
