שיטות ההתיישבות של פרופילי אלומיניום המשמשות בבנייה כוללות בדרך כלל שקילת התיישבות ויישוב תיאורטי. התחשבנות שקילה כוללת שקילת מוצרי פרופיל האלומיניום, לרבות חומרי אריזה, וחישוב התשלום לפי המשקל בפועל כפול המחיר לטון. החישוב התיאורטי מחושב על ידי הכפלת המשקל התיאורטי של הפרופילים במחיר לטונה.
במהלך יישוב השקילה קיים הבדל בין המשקל הנשקל בפועל לבין המשקל המחושב באופן תיאורטי. ישנן מספר סיבות להבדל זה. מאמר זה מנתח בעיקר את הפרשי המשקל הנגרמים בשלושה גורמים: שונות בעובי חומר הבסיס של פרופילי האלומיניום, הבדלים בשכבות טיפול פני השטח ושונות בחומרי אריזה. מאמר זה דן כיצד לשלוט בגורמים אלה כדי למזער סטיות.
1. הבדלי משקל הנגרמים על ידי שינויים בעובי חומר הבסיס
ישנם הבדלים בין העובי בפועל לעובי התיאורטי של הפרופילים, וכתוצאה מכך הבדלים בין המשקל הנשקל למשקל התיאורטי.
1.1 חישוב משקל מבוסס על שונות עובי
על פי התקן הסיני GB/T5237.1, עבור פרופילים עם עיגול חיצוני שאינו עולה על 100 מ"מ ועובי נומינלי של פחות מ-3.0 מ"מ, הסטייה ברמת הדיוק הגבוהה היא ±0.13 מ"מ. אם לוקחים כדוגמה פרופיל מסגרת חלון בעובי 1.4 מ"מ, המשקל התיאורטי למטר הוא 1.038 ק"ג/מ"ר. עם סטייה חיובית של 0.13 מ"מ, המשקל למטר הוא 1.093 ק"ג/מ"ר, הבדל של 0.055 ק"ג/מ"ר. עם סטייה שלילית של 0.13 מ"מ, המשקל למטר הוא 0.982 ק"ג/מ"ר, הבדל של 0.056 ק"ג/מ"ר. בחישוב עבור 963 מטר, יש הבדל של 53 ק"ג לטון, עיין באיור 1.
יש לציין שהאיור מתייחס רק לשונות העובי של קטע העובי הנומינלי של 1.4 מ"מ. אם לוקחים בחשבון את כל שונות העובי, ההפרש בין המשקל המשקול למשקל התיאורטי יהיה 0.13/1.4*1000=93 ק"ג. קיומן של שונות בעובי חומר הבסיס של פרופילי אלומיניום קובע את ההבדל בין המשקל הנשקל למשקל התיאורטי. ככל שהעובי בפועל קרוב יותר לעובי התיאורטי, כך המשקל הנשקל קרוב יותר למשקל התיאורטי. במהלך ייצור פרופילי אלומיניום, העובי גדל בהדרגה. במילים אחרות, המשקל המשוקלל של מוצרים המיוצרים על ידי אותו סט של תבניות מתחיל קל יותר מהמשקל התיאורטי, ואז הופך להיות זהה, ובהמשך הופך כבד יותר מהמשקל התיאורטי.
1.2 שיטות לבקרת סטיות
איכות תבניות פרופיל האלומיניום היא הגורם הבסיסי בשליטה במשקל למטר של הפרופילים. ראשית, יש צורך לשלוט בקפדנות על חגורת העבודה וממדי העיבוד של התבניות כדי להבטיח שעובי הפלט עומד בדרישות, עם דיוק נשלט בטווח של 0.05 מ"מ. שנית, תהליך הייצור צריך להיות בקרה על ידי ניהול נכון של מהירות האקסטרוזיה וביצוע תחזוקה לאחר מספר מסוים של מעברי עובש, כפי שנקבע. בנוסף, התבניות יכולות לעבור טיפול ניטרידינג כדי להגביר את קשיות החגורה הפועלת ולהאט את עליית העובי.
2. משקל תיאורטי עבור דרישות עובי דופן שונות
לעובי הדופן של פרופילי אלומיניום יש סובלנות, וללקוחות שונים יש דרישות שונות לעובי הדופן של המוצר. תחת הדרישות לסובלנות עובי הקיר, המשקל התיאורטי משתנה. בדרך כלל, נדרשת סטייה חיובית בלבד או סטייה שלילית בלבד.
2.1 משקל תיאורטי לסטייה חיובית
עבור פרופילי אלומיניום עם סטייה חיובית בעובי הדופן, אזור נושא העומס הקריטי של חומר הבסיס דורש שעובי הדופן הנמדד לא יפחת מ-1.4 מ"מ או 2.0 מ"מ. שיטת החישוב של המשקל התיאורטי עם סובלנות חיובית היא ציור דיאגרמת סטייה עם עובי הדופן במרכז וחישוב המשקל למטר. לדוגמה, עבור פרופיל עם עובי דופן של 1.4 מ"מ וסובלנות חיובית של 0.26 מ"מ (סובלנות שלילית של 0 מ"מ), עובי הדופן בסטייה ממרכז הוא 1.53 מ"מ. המשקל למטר עבור פרופיל זה הוא 1.251 ק"ג/מ"ר. המשקל התיאורטי למטרות שקילה צריך להיות מחושב על סמך 1.251 ק"ג/מ"ר. כאשר עובי הדופן של הפרופיל הוא -0 מ"מ, המשקל למטר הוא 1.192 ק"ג/מ"ר, וכאשר הוא ב-+0.26 מ"מ, המשקל למטר הוא 1.309 ק"ג/מ"ר, עיין באיור 2.
בהתבסס על עובי דופן של 1.53 מ"מ, אם רק מגדילים את הקטע של 1.4 מ"מ לסטייה המקסימלית (סטיית Z-max), הפרש המשקל בין סטייה חיובית Z-max לעובי הדופן הממורכז הוא (1.309 – 1.251) * 1000 = 58 ק"ג. אם כל עובי הדופן הם בסטיית Z-max (וזה מאוד לא סביר), הפרש המשקל יהיה 0.13/1.53 * 1000 = 85 ק"ג.
2.2 משקל תיאורטי לסטייה שלילית
עבור פרופילי אלומיניום, עובי הדופן לא יעלה על הערך שצוין, כלומר סובלנות שלילית בעובי הדופן. המשקל התיאורטי במקרה זה צריך להיות מחושב כמחצית מהסטייה השלילית. לדוגמה, עבור פרופיל בעל עובי דופן של 1.4 מ"מ וסובלנות שלילית של 0.26 מ"מ (סובלנות חיובית של 0 מ"מ), המשקל התיאורטי מחושב על סמך מחצית מהסבילות (-0.13 מ"מ), עיין באיור 3.
עם עובי דופן של 1.4 מ"מ, המשקל למטר הוא 1.192 ק"ג/מ"ר, בעוד עם עובי דופן של 1.27 מ"מ, המשקל למטר הוא 1.131 ק"ג/מ"ר. ההבדל בין השניים הוא 0.061 ק"ג/מ"ר. אם אורך המוצר מחושב כטון אחד (838 מטר), הפרש המשקל יהיה 0.061 * 838 = 51 ק"ג.
2.3 שיטת חישוב של משקל בעובי דופן שונה
מהדיאגרמות לעיל, ניתן לראות שמאמר זה משתמש בהגדלות או הפחתות של עובי דופן נומינליות בעת חישוב עובי דופן שונים, במקום ליישם אותם על כל החתכים. האזורים המלאים בקווים אלכסוניים בתרשים מייצגים עובי דופן נומינלי של 1.4 מ"מ, בעוד שאזורים אחרים תואמים לעובי הדופן של חריצים וסנפירים פונקציונליים, הנבדלים מעובי הדופן הנומינלי לפי תקני GB/T8478. לכן, בעת התאמת עובי הדופן, ההתמקדות היא בעיקר בעובי הדופן הנומינלי.
בהתבסס על השונות בעובי הדופן של התבנית במהלך הסרת החומר, ניתן לראות שלכל עובי הדופן של תבניות חדשות שנעשו יש סטייה שלילית. לכן, התחשבות רק בשינויים בעובי הדופן הנומינלי מספקת השוואה שמרנית יותר בין משקל השקילה למשקל התיאורטי. עובי הדופן באזורים לא נומינליים אכן משתנה וניתן לחשב אותו על סמך עובי הדופן הפרופורציונלי בטווח סטיית הגבול.
לדוגמה, עבור מוצר חלון ודלת עם עובי דופן נומינלי של 1.4 מ"מ, המשקל למטר הוא 1.192 ק"ג/מ"ר. כדי לחשב את המשקל למטר עבור עובי דופן של 1.53 מ"מ, מיושמת שיטת החישוב היחסית: 1.192/1.4 * 1.53, וכתוצאה מכך משקל למטר של 1.303 ק"ג/מ"ר. באופן דומה, עבור עובי דופן של 1.27 מ"מ, המשקל למטר מחושב כ- 1.192/1.4 * 1.27, וכתוצאה מכך משקל למטר של 1.081 ק"ג/מ"ר. את אותה שיטה ניתן ליישם גם בעובי דופן אחרים.
בהתבסס על התרחיש של עובי דופן של 1.4 מ"מ, כאשר כל עובי הדופן מותאמים, הפרש המשקל בין משקל השקילה למשקל התיאורטי הוא כ-7% עד 9%. לדוגמה, כפי שמוצג בתרשים הבא:
3. הבדל במשקל הנגרם על ידי עובי שכבת טיפול פני השטח
פרופילי אלומיניום המשמשים בבנייה מטופלים בדרך כלל בשיטות חמצון, אלקטרופורזה, ציפוי ריסוס, פלואורופחמן ושיטות אחרות. תוספת שכבות הטיפול מעלה את משקל הפרופילים.
3.1 עלייה במשקל בפרופילי חמצון ואלקטרופורזה
לאחר טיפול פני השטח של חמצון ואלקטרופורזה, נוצרת שכבה של סרט תחמוצת וסרט מרוכב (סרט תחמוצת וסרט צבע אלקטרופורטי), בעובי של 10 מיקרומטר עד 25 מיקרומטר. סרט טיפול פני השטח מוסיף משקל, אך פרופילי האלומיניום מאבדים מעט משקל במהלך תהליך הטיפול המקדים. העלייה במשקל אינה משמעותית, ולכן השינוי במשקל לאחר טיפול חמצון ואלקטרופורזה הוא בדרך כלל זניח. רוב יצרני האלומיניום מעבדים את הפרופילים מבלי להוסיף משקל.
3.2 עלייה במשקל בפרופילי ציפוי ריסוס
לפרופילים המצופים בהתזה יש שכבת ציפוי אבקה על פני השטח, בעובי של לא פחות מ-40 מיקרומטר. משקל ציפוי האבקה משתנה בהתאם לעובי. התקן הלאומי ממליץ על עובי של 60μm עד 120μm. לסוגים שונים של ציפוי אבקה יש משקלים שונים לאותו עובי הסרט. למוצרים בייצור המוני כגון מסגרות חלונות, תבניות חלונות וכנפי חלונות, מרוסס עובי סרט בודד על הפריפריה, וניתן לראות את נתוני האורך ההיקפי באיור 4. ניתן לראות את עליית המשקל לאחר ציפוי הפרופילים בהתזה. נמצא בטבלה 1.
על פי הנתונים בטבלה, עליית המשקל לאחר ציפוי בהתזה של פרופילי דלתות וחלונות מהווה כ-4% עד 5%. עבור טון אחד של פרופילים, זה בערך 40 ק"ג עד 50 ק"ג.
3.3 עלייה במשקל בפרופילי ציפוי ספריי צבע פלואורוקרבון
העובי הממוצע של הציפוי על פרופילים מצופים בהתזה של צבע פלואורוקרבון הוא לא פחות מ-30 מיקרומטר עבור שתי שכבות, 40 מיקרומטר עבור שלוש שכבות ו-65 מיקרומטר עבור ארבע שכבות. רוב המוצרים המצופים בריסוס צבעי fluorocarbon משתמשים בשתי שכבות או שלוש. בשל הזנים השונים של צבע פלואורוקרבון, הצפיפות לאחר הריפוי משתנה גם היא. אם לוקחים כדוגמה צבע פלואורוקרבון רגיל, ניתן לראות את העלייה במשקל בטבלה 2 הבאה.
על פי הנתונים בטבלה, עליית המשקל לאחר ציפוי בהתזה של פרופילי דלתות וחלונות בצבע פלואורוקרבון מהווה כ-2.0% עד 3.0%. עבור טון אחד של פרופילים, זה בערך 20 ק"ג עד 30 ק"ג.
3.4 בקרת עובי של שכבת טיפול פני השטח במוצרי ציפוי ריסוס צבעי אבקה ופלואורוקרבון
השליטה בשכבת הציפוי במוצרים מצופים בהתזה של צבעי אבקה ופלואורוקרבון מהווה נקודת בקרה תהליך מרכזית בייצור, בעיקר בקרה על היציבות והאחידות של אבקה או ספריי צבע מאקדח הריסוס, מה שמבטיח את העובי האחיד של סרט הצבע. בייצור בפועל, עובי מוגזם של שכבת הציפוי הוא אחת הסיבות לציפוי ריסוס משני. למרות שהמשטח מלוטש, שכבת ציפוי ההתזה עדיין יכולה להיות עבה מדי. היצרנים צריכים לחזק את השליטה בתהליך ציפוי הריסוס ולהבטיח את עובי ציפוי הריסוס.
4. הבדל במשקל הנגרם על ידי שיטות אריזה
פרופילי אלומיניום נארזים בדרך כלל בעטיפת נייר או עטיפת סרט כיווץ, ומשקל חומרי האריזה משתנה בהתאם לשיטת האריזה.
4.1 עלייה במשקל בעיטוף נייר
החוזה מפרט בדרך כלל את הגבלת המשקל לאריזת נייר, בדרך כלל לא עולה על 6%. במילים אחרות, משקל הנייר בטון אחד של פרופילים לא יעלה על 60 ק"ג.
4.2 עלייה במשקל בעטיפת סרט כיווץ
העלייה במשקל עקב אריזת סרט כווץ היא בדרך כלל בסביבות 4%. המשקל של סרט הכיווץ בטון אחד של פרופילים לא יעלה על 40 ק"ג.
4.3 השפעת סגנון האריזה על המשקל
העיקרון של אריזת פרופילים הוא להגן על הפרופילים ולהקל על הטיפול. המשקל של חבילה אחת של פרופילים צריך להיות סביב 15 ק"ג עד 25 ק"ג. מספר הפרופילים לאריזה משפיע על אחוז המשקל של האריזה. לדוגמה, כאשר פרופילי מסגרת החלון נארזים בסטים של 4 חלקים באורך של 6 מטרים, המשקל הוא 25 ק"ג, ומשקל נייר האריזה הוא 1.5 ק"ג, המהווה 6%, עיין באיור 5. כאשר הוא ארוז בסטים של 6 חלקים, המשקל הוא 37 ק"ג, ונייר האריזה שוקל 2 ק"ג, מהווים 5.4%, עיין באיור 6.
מהנתונים שלעיל ניתן לראות שככל שיש יותר פרופילים באריזה, אחוז המשקל של חומרי האריזה קטן יותר. תחת אותו מספר פרופילים לאריזה, ככל שמשקל הפרופילים גבוה יותר, אחוז המשקל של חומרי האריזה קטן יותר. היצרנים יכולים לשלוט במספר הפרופילים לחבילה ובכמות חומרי האריזה כדי לעמוד בדרישות המשקל המפורטות בחוזה.
מַסְקָנָה
בהתבסס על הניתוח לעיל, קיימת סטייה בין משקל השקילה בפועל של פרופילים לבין המשקל התיאורטי. הסטייה בעובי הדופן היא הסיבה העיקרית לסטיית המשקל. ניתן לשלוט בקלות יחסית על משקל שכבת טיפול פני השטח, ומשקל חומרי האריזה ניתן לשליטה. הפרש משקל בתוך 7% בין משקל השקילה למשקל המחושב עומד בדרישות התקן, והפרש בתוך 5% הוא מטרת יצרן הייצור.
עריכה מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminium
זמן פרסום: 30 בספטמבר 2023
