穿條式鋁合金隔熱型材縱向剪切性能研究

畢麟波

(上海建科檢驗(yàn)有限公司,上海 201108)

穿條式鋁合金隔熱型材縱向剪切性能研究

畢麟波

(上海建科檢驗(yàn)有限公司,上海 201108)

隨著十二五規(guī)劃的進(jìn)行，對(duì)節(jié)能建筑的需求越來(lái)越高，普通的鋁合金建筑型材已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有建筑節(jié)能需求，于是由鋁合金建筑型材和隔熱材料復(fù)合而成具有隔熱功能的復(fù)合型材應(yīng)運(yùn)而生。隨著居住環(huán)境節(jié)能化、高檔化，人們的節(jié)能意識(shí)越來(lái)越明顯，鋁合金建筑隔熱型材的使用越來(lái)越普遍。在鋁合金隔熱型材的檢驗(yàn)過(guò)程，我們發(fā)現(xiàn)穿條式鋁合金隔熱型材的縱向剪切試驗(yàn)是不合格率最高的一個(gè)項(xiàng)目。本文的目的是通過(guò)對(duì)縱向剪切試驗(yàn)的分析，得出影響縱向剪切特征值主要因素，以期對(duì)各生產(chǎn)廠家有所幫助。

隔熱型材 穿條式 特征值

1 引言

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5237．6-2012《鋁合金建筑型材第6部分：隔熱型材》自2013-04-01起代替GB5237．6-2004實(shí)施至今已經(jīng)有一年多了，在實(shí)際檢測(cè)工作中，我們發(fā)現(xiàn)，雖然現(xiàn)今鋁合金隔熱型材的生產(chǎn)工藝已經(jīng)十分成熟，但是室溫縱向剪切試驗(yàn)仍然是影響產(chǎn)品合格率的主要項(xiàng)目。本文旨在分析室溫縱向剪切試驗(yàn)不合格的鋁合金隔熱型材，發(fā)現(xiàn)影響其性能的主要因素，為提高產(chǎn)品合格率提供參考。

2 穿條式鋁合金隔熱型材及其生產(chǎn)工藝

所謂的鋁合金隔熱型材(以下簡(jiǎn)稱(chēng)隔熱型材)即以隔熱材料連接鋁合金型材而制成的具有隔熱功能的復(fù)合型材。而穿條式是指：通過(guò)開(kāi)齒、穿條、滾壓工序，將條形隔熱材料穿入鋁合金型材穿條槽口內(nèi)，并使之被鋁合金型材牢固咬合的復(fù)合方式。

由此我們可以得到穿條式隔熱型生產(chǎn)工藝的簡(jiǎn)單流程，見(jiàn)圖1。

(1)型材(半成品)的準(zhǔn)備：將需要進(jìn)行加工的鋁型材及隔熱條，按生產(chǎn)圖紙進(jìn)行核對(duì)，并且確認(rèn)兩種半成品無(wú)刮傷、彎曲、扭曲等現(xiàn)象，形狀及方向滿足圖紙要求后，才能進(jìn)行加工生產(chǎn)。

(2)開(kāi)齒：開(kāi)齒的目的是為了使隔熱條能夠垂直安放于鋁型材的槽口內(nèi)，并且在壓合時(shí)隔熱條和鋁型材能很好地結(jié)合一起。在開(kāi)齒工序中要嚴(yán)格控制開(kāi)齒的深度，以保證成品的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，最佳開(kāi)齒效果的齒頂寬度為0．1～0．5mm，并且兩邊峰、谷相對(duì)，這有利于穿條工序的順利進(jìn)行，且能確保壓合后的縱向抗剪力。

(3)穿條：穿條是將隔熱條穿入需要進(jìn)行組合的兩邊型材的槽口內(nèi)，使兩邊形成一個(gè)整體，隔熱條起到隔熱隔音及連接作用。

(4)滾壓：滾壓是將連接組合好的隔熱型材通過(guò)壓合機(jī)，使鋁型材和隔熱條更好地組合在一起，并且達(dá)到要求的縱向抗剪力。在滾壓過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膲汉狭Γ_保壓合后的隔熱型材的縱向剪切特征值大于等于24N/mm。

3 穿條式鋁合金隔熱型材室溫縱向剪切試驗(yàn)

3.1 取樣

我們?cè)诿颗a(chǎn)品中任意取2根，每根于中部和兩端三個(gè)部位共切取5個(gè)試樣，合計(jì)10個(gè)試樣，試樣長(zhǎng)度100mm±2mm。

3.2 試驗(yàn)步驟

將試樣在23℃±2℃下放置10min，以1mm/min～5mm/min的速度進(jìn)行縱向剪切試驗(yàn)，直至出現(xiàn)最大荷載。

3.3 室溫縱向剪切試驗(yàn)不合格結(jié)果的兩種形式

室溫縱向剪切試驗(yàn)的不合格形式主要有兩種：

第一種形式是鋁型材與隔熱條結(jié)合失效。發(fā)生這種情況是，該組樣品的縱向剪切最大剪切力普遍偏小，單位長(zhǎng)度上所能承受的最大剪切力均小于24N/mm，、。我們將發(fā)生該中情況的隔熱型材進(jìn)行分解，將隔熱條從鋁型材中完全抽出，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)現(xiàn)象：

(1)鋁型材穿條槽口與隔熱條結(jié)合部位壓合深度不夠：鋁型材咬合部位兩側(cè)間距僅略小于隔熱條的厚度，甚至與隔熱條厚度相同，這樣就無(wú)法有效提供足夠的咬合力，嚴(yán)重的甚至可以純手動(dòng)將隔熱條從鋁型材中抽取出來(lái)。

(2)鋁型材槽口部位開(kāi)齒太鈍或未開(kāi)齒：在不合格的樣品中，有一小部分樣品的鋁型材槽口部位存在開(kāi)齒太鈍的現(xiàn)象，有些甚至開(kāi)齒不明顯，僅有一條細(xì)小的壓痕印跡，這種情形也會(huì)在縱向剪切時(shí)無(wú)法提供足夠的咬合力。

(3)鋁型材槽口開(kāi)齒齒峰與間距不理想。好的齒形齒峰能夠在滾壓時(shí)，有效壓人隔熱條中，在縱向剪切時(shí)以提供足夠的咬合力。有一小部分不合格的樣品的齒與齒之間間距過(guò)大，同時(shí)兩側(cè)齒峰相對(duì)，如此就無(wú)法提供更大的咬合力。

另一種形式是一組樣品的單位長(zhǎng)度上所能承受的最大剪切力離散過(guò)大。

縱向剪切試驗(yàn)的最終結(jié)果我們以“縱向剪切特征值”表示。而所謂特征值就是試樣單位長(zhǎng)度上多能承受的最大剪切力服從對(duì)數(shù)分布，按95%的保證概率、75%置信度確定并計(jì)算的性能值。離散過(guò)大時(shí)，一組試樣10個(gè)樣品單位長(zhǎng)度上所能承受的最大剪切力標(biāo)準(zhǔn)差就會(huì)偏大，導(dǎo)致最終計(jì)算所得的縱向剪切特征值無(wú)法達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。造成這種情形的主要原因我們分析可能有這幾種情況：

(1)開(kāi)齒輪的磨損。開(kāi)齒輪是損耗件，通常在使用一定周期后需要更換。若未及時(shí)更換，或處于臨界狀態(tài)，在開(kāi)齒過(guò)程中就會(huì)造成開(kāi)齒不穩(wěn)定，導(dǎo)致同一支隔熱型材不同部位的最大剪切力存在巨大差異。

(2)設(shè)備的不穩(wěn)定。在滾壓過(guò)程中，設(shè)備的不穩(wěn)定會(huì)造成壓合力度不一致，就會(huì)導(dǎo)致同一批次的隔熱型材一支與一支間的單位長(zhǎng)度上所能承受的最大剪切力相差較大，從而影響最終的結(jié)果。

圖1 穿條式隔熱型材生產(chǎn)工藝流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

GB5237．6-2004在2005年3月1日開(kāi)始實(shí)施時(shí)，穿條式隔熱型材的縱向剪切試驗(yàn)合格率不足七成，而GB5237．6-2012自2013年4月1日實(shí)施至今，穿條式隔熱型材的縱向剪切試驗(yàn)的合格率已達(dá)到九成以上，可以說(shuō)穿條式隔熱型材的生產(chǎn)工藝已經(jīng)十分完善。目前影響其合格率的主要原因我們歸納下來(lái)還是由于某些失誤造成，如未及時(shí)更換開(kāi)齒輪、設(shè)備維護(hù)不夠、操作不穩(wěn)定等因素。通過(guò)有效的生產(chǎn)管理，保證生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，必然可以提高鋁合金隔熱型材縱向剪切試驗(yàn)的合格率。