淺談尺寸設計對鋁合金穿條隔熱平開窗高低差的影響

黃振杭 朱世安 陸厚波 廣東豪美新材股份有限公司

1 前言

隨著生活水平的日益提高，消費者對品質有了更高的追求，即使對門窗也同樣如此。門窗作為“慢消品”，也是必需品，現(xiàn)在越來越多的門窗企業(yè)將產(chǎn)品定位于高端品質，側面引導消費者對于門窗的需求也逐漸向高端化發(fā)展。鋁合金門窗是現(xiàn)代門窗的主要產(chǎn)品，市場占有率在70%左右，在其產(chǎn)品設計過程中，技術人員往往強調產(chǎn)品的性能，而忽視了型材裝配尺寸的設計深度對產(chǎn)品整體效果的影響。根據(jù)多年生產(chǎn)經(jīng)驗，本文主要從尺寸、公差設計方面，分析鋁合金穿條隔熱典型平開窗組合高低差的影響因素，及其關鍵的控制方法。

2 標準的規(guī)定

2.1 鋁合金門窗標準

依據(jù)GB/T 8478—2020《鋁合金門窗》標準要求,鋁合金門窗框、扇桿件接縫高低差見表1。

表1 框、扇桿件接縫高低差

2.2 鋁合金建筑型材標準

建筑鋁合金擠壓型材產(chǎn)品，目前大多數(shù)執(zhí)行GB/T 5237—2017《鋁合金建筑型材》系列標準。常見的隔熱鋁合金門窗框、扇寬度一般在80mm 以內(nèi)，按GB/T 5237—2017《鋁合金建筑型材》系列標準，要求50mm 的線性尺寸，允許偏差范圍為±0.3mm；而根據(jù)GB/T 8478—2020《鋁合金門窗》標準要求，相同截面型材接縫高低差≤0.3mm，且50mm 寬度的框、扇型材，尺寸允許偏差范圍，理論上只能控制在±0.15mm以內(nèi)。

表面上看，門窗標準與型材標準的要求產(chǎn)生了沖突，行業(yè)內(nèi)也經(jīng)常出現(xiàn)這種情況。型材廠家堅持型材產(chǎn)品尺寸“合格”但門窗加工廠及消費者投訴產(chǎn)品組合加工后，接縫高低差超標，從而出現(xiàn)相互“扯皮”的情況。

GB/T 8478—2020《鋁合金門窗》標準與GB/T 5237—2017《鋁合金建筑型材》系列標準都是國家推薦性標準，而前者是門窗加工行業(yè)以及客戶驗收的主要執(zhí)行標準之一，對于型材生產(chǎn)廠家，從產(chǎn)品交付的角度理解，是以滿足GB/T 8478—2020《鋁合金門窗》標準的成品裝配要求為前提，而可以巧妙通過合理設計框、扇等型材尺寸公差配置，調整型材產(chǎn)品的制成控制要求，滿足終端客戶的產(chǎn)品加工和使用要求。

3 關鍵尺寸及控制要求

3.1 典型產(chǎn)品關鍵尺寸

選取典型A+B型材復合門窗產(chǎn)品，如圖1所示。鋁合金穿條隔熱平開窗框、扇型材分別由室內(nèi)面A 型材與室外面B 型材，通過隔熱膠條，經(jīng)過開齒-穿條-輥壓加工復合而成。

圖1 典型A+B型材復合截面

如圖1可知，產(chǎn)品接縫產(chǎn)生高低差的主要原因是由于型材寬度尺寸的不穩(wěn)定導致，室內(nèi)面A型材與室外面B型材的寬度尺寸偏差，隔熱膠條寬度偏差的影響，均會引起復合后的框、扇型材寬度尺寸的變化（忽略表面處理涂層厚度的影響）。

3.2 典型產(chǎn)品控制要求

隔熱膠條的寬度尺寸偏差執(zhí)行GB/T 23615.1—2017《鋁合金建筑型材用隔熱材料第1部分：聚酰胺型材》標準要求。

鋁合金穿條平開窗產(chǎn)品膠條寬度一般小于40mm，常用的在20mm 以內(nèi)，根據(jù)標準要求，20mm 以內(nèi)的隔熱膠條，寬度尺寸偏差為±0.05mm，是目前可控且比較穩(wěn)定的公差范圍。

針對鋁合金型材的尺寸偏差，按照前文標準規(guī)定要求的解釋，對于室內(nèi)面A型材與室外面B型材的寬度尺寸偏差顯然不能完全以GB/T 5237—2017《鋁合金建筑型材》系列標準的尺寸精度范圍執(zhí)行，根據(jù)筆者長期的生產(chǎn)經(jīng)驗，穿條隔熱平開窗框、扇型材寬度尺寸的最優(yōu)控制要求見表2。

表2 平開窗框、扇型材基材寬度尺寸的控制要求

根據(jù)表2 的控制要求，可以測算出，接縫高低差理論最大值為0.5mm，超出了GB/T 8478—2020《鋁合金門窗》標準規(guī)定的相同截面的接縫高低差≤0.3mm 的允許范圍，而且此控制要求還未考慮表面處理涂層的影響，這樣的組合公差配置是否可以滿足最終的裝配要求呢？下文做了后續(xù)的設計及驗證。

4 解決辦法及測試驗證

4.1 解決辦法

鋁合金熱擠壓行業(yè)中，擠壓型材成型的尺寸可控精度是有限的，不可能無限接近于“0”。為了滿足最終裝配需求，在型材生產(chǎn)控制時，擠壓模具設計的合理性、過程控制的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。模具設計A、B 面型材方案時，尺寸公差走向宜往同一方向（同時往下偏差設計），避免尺寸公差一個走正差，一個走負差，導致產(chǎn)品尺寸處于兩極、復合裝配后尺寸偏差產(chǎn)生疊加效應，引發(fā)成品尺寸不穩(wěn)定而出現(xiàn)接縫高低差超標問題。同時，生產(chǎn)過程中設置合理的抽檢頻次，確保型材出料尺寸的穩(wěn)定并根據(jù)實際出料情況及時作出調整。

根據(jù)不同客戶的表面處理需求，鋁合金穿條隔熱門窗產(chǎn)品有陽極氧化、電泳、粉末噴涂、氟碳噴涂等方式，考慮漆膜對穿條復合后成品的尺寸影響，產(chǎn)品設計圖對復合后成品的寬度尺寸應區(qū)分控制，具體見表3。

表3 復合后成品寬度尺寸控制要求

4.2 測試驗證

按照以上控制要求，筆者做了隨機抽樣試驗，取了20個分型號，各5支，共檢測了200組數(shù)據(jù)；另外取了20個復合后的產(chǎn)品，各3支，共檢測了120組的數(shù)據(jù)。如表4、表5所示。

表4 穿條隔熱型材分型號基材寬度尺寸抽檢記錄

（續(xù)）表4 穿條隔熱型材分型號基材寬度尺寸抽檢記錄

（續(xù)）表4 穿條隔熱型材分型號基材寬度尺寸抽檢記錄

表5 穿條隔熱型材復合寬度尺寸抽檢記錄

（續(xù)）表5 穿條隔熱型材復合寬度尺寸抽檢記錄

測試結果表明，穿條隔熱型材分型號寬度尺寸合格率99%；穿條隔熱型材復合寬度尺寸合格率92.5%。按照以上控制辦法與要求，平開窗框、扇型材復合成品寬度尺寸是可以完美控制在一個穩(wěn)定范圍的。

5 其它因素的影響

造成平開窗框、扇組合接縫高低差超標的原因，除了型材尺寸的影響外，門窗加工圖紙設計、下料精度、加工方式、安裝工藝等因素也需要重點關注，特別是加工安裝工藝的控制。尤其是很多小型門窗加工廠，由于設備本身的落后，工人加工操作不規(guī)范，品控意識不足，也是導致成品裝配不良、臺階超標，引發(fā)客戶投訴的重要原因。

6 結論

影響平開門窗裝配后尺寸的因素是多方面的，問題的形成也比較復雜。但筆者認為：型材的尺寸設計合理，質量穩(wěn)定是首要的。只有保證了材料的合格，后續(xù)的加工與組合裝配才有基本的保障。整體來說，一是要注意尺寸公差走向宜往同一方向（同時往下偏差設計），二是生產(chǎn)過程設置合理的抽檢頻次，確保型材出料尺寸的穩(wěn)定并根據(jù)實際出料情況及時作出調整。

隨著技術的發(fā)展，工藝水平的提高，鋁合金擠壓型材的產(chǎn)品尺寸精度也將越來越高，我們只有不斷的摸索與實踐，才能生產(chǎn)出更高質量的產(chǎn)品，適應市場對更高端門窗產(chǎn)品的需求。共同推動鋁合金加工業(yè)的發(fā)展。