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前言
自從2000年泰諾風(fēng)公司將歐洲成熟的鋁合金隔熱技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，隔熱型材在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)史已經(jīng)有七年多了。隨著國(guó)家節(jié)能政策的執(zhí)行力度加大，人民生活、工作舒適性要求提高，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)日益完善，節(jié)能指標(biāo)逐漸提高，節(jié)能技術(shù)的覆蓋面越來(lái)越廣泛，作為鋁合金門(mén)窗幕墻節(jié)能技術(shù)的主要運(yùn)用之一------穿條式隔熱型材，使用量越來(lái)越大。但是從近幾年國(guó)家相關(guān)部門(mén)對(duì)隔熱型材的抽查情況來(lái)看，在其質(zhì)量方面還是存在一定的問(wèn)題，特別是室溫縱向抗剪特征值。
對(duì)于穿條式隔熱型材的質(zhì)量控制問(wèn)題，筆者認(rèn)為應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段、材料選擇階段和加工階段等三個(gè)方面來(lái)全過(guò)程控制，使我們最終生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品能夠滿足國(guó)標(biāo)GB 5237.6《鋁合金建筑型材 第6部分：隔熱型材》的各項(xiàng)要求。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段
在此階段最重要的就是鋁型材槽口和聚酰胺型材(隔熱條)頭部的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)(如圖1和圖2所示)。
圖 1鋁型材標(biāo)準(zhǔn)槽口尺寸 圖 2 聚酰胺型材(隔熱條)標(biāo)準(zhǔn)頭部尺寸
在鋁型材標(biāo)準(zhǔn)槽口尺寸控制中，槽口上部尺寸(2.9+0.20)mm與下部尺寸(4.9+0.20)mm的控制，是為了與聚酰胺型材(隔熱條)配合，從而穿條更順暢;內(nèi)夾頭的設(shè)計(jì)是為了聚酰胺型材(隔熱條)能夠垂直就位于鋁型材槽口中，在滾壓中起聚酰胺型材(隔熱條)的支撐作用;外夾頭的設(shè)計(jì)是為了在隔熱型材經(jīng)滾壓后，外夾頭能插進(jìn)聚酰胺型材(隔熱條)內(nèi)，從而保證隔熱型材的各項(xiàng)機(jī)械性能;這些在后面的關(guān)于加工工藝的論述中將詳細(xì)解釋。
另外在槽口設(shè)計(jì)中還要注意的是外夾頭處的內(nèi)倒圓弧角問(wèn)題，因?yàn)樵跐L壓過(guò)程當(dāng)中，隨著外夾頭插進(jìn)聚酰胺型材(隔熱條)里，外夾頭根部位置是里邊受壓變形，會(huì)造成此處材料堆積，這樣就必然要預(yù)留位置來(lái)堆積這些材料。如果在鋁型材槽口中出現(xiàn)
內(nèi)倒圓弧角缺失的現(xiàn)象(如圖3)，在滾壓過(guò)程中就勢(shì)必會(huì)造成外夾頭內(nèi)跟部位置受壓的鋁材沒(méi)有位置堆積，只能向槽口內(nèi)側(cè)突出，如果要使外夾頭同樣程度的插進(jìn)聚酰胺型材(隔熱條)，就必然要增大滾壓力。這樣增大滾壓難度不算，還有可能造成的后
圖3 內(nèi)倒圓弧角缺失現(xiàn)象
圖4 內(nèi)倒圓弧角缺式的滾壓模擬情況
果會(huì)有兩種：其一是滾壓力過(guò)大，使得外夾頭在根部出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象(如圖4所示);其二是堆積在外夾頭根部的鋁材經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，其內(nèi)應(yīng)力得到釋放，使得外夾頭不能緊緊的咬合在聚酰胺型材(隔熱條)內(nèi)，從而降低隔熱型材的機(jī)械性能，特別是縱向剪切特征值。
聚酰胺型材(隔熱條)頭部的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是為了與型材標(biāo)準(zhǔn)槽口配合，這樣在加工過(guò)程當(dāng)中就能穿條順暢并有利于滾壓。
當(dāng)然技術(shù)力量非常雄厚的公司可以自行開(kāi)發(fā)自己的型材槽口和聚酰胺型材(隔熱條)頭部，但這是一個(gè)系統(tǒng)工程，在這過(guò)程當(dāng)中要涉及到非常多的問(wèn)題，比如型材槽口和聚酰胺型材(隔熱條)頭部的配合問(wèn)題、滾壓力控制的問(wèn)題等等，因此還是要慎重的好!
材料選擇階段
隔熱型材涉及到的材料就兩種：鋁材和聚酰胺型材(隔熱條)。
在聚酰胺型材(隔熱條)原材料方面，目前國(guó)際上公認(rèn)的聚酰胺型材(隔熱條)的原材料配方是基材（詞條“基材”由行業(yè)大百科提供）75%聚酰胺66(俗稱尼龍66，簡(jiǎn)稱PA66)和強(qiáng)化物25%玻璃纖維(簡(jiǎn)稱GF)，即PA66+GF25(如圖5、6所示)。這是因?yàn)镻A66具有較高的機(jī)械性能和耐高溫性能，還可以保證聚酰胺型材(隔熱條)的尺寸精度的穩(wěn)定性;而玻璃纖維可以進(jìn)一部提高聚酰胺型材(隔熱條)的機(jī)械性能，使其滿足作為一個(gè)結(jié)構(gòu)件（詞條“結(jié)構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）的要求。作為基材的PA66與強(qiáng)化物玻璃纖維在經(jīng)過(guò)精密擠壓而生產(chǎn)出來(lái)的聚酰胺型材(隔熱條)，在強(qiáng)度方面，其橫向抗拉強(qiáng)度≥120N/mm，足夠保證聚酰胺型材(隔熱條)在整窗中的各種荷載要求;在外形尺寸精度方面，聚酰胺型材(隔熱條)的公差≤0.1mm，保證了隔熱型材的外形尺寸精度和隔熱窗的裝配精度(0.2~0.5mm);在線膨脹系數(shù)方面，聚酰胺型材(隔熱條)的為2.0~3.5X10-5K-1，與鋁型材的(3.5X10-5K-1)極為相近;在耐候性方面，能夠充分保障正常極限溫度范圍內(nèi)(-30oC~80oC)的使用要求。如果這兩種材料的任何一項(xiàng)或全部出現(xiàn)了變化或者配比有重大偏差，那么以上的各種優(yōu)勢(shì)就無(wú)法保障，這是歐洲30多年的聚酰胺型材(隔熱條)發(fā)展史所充分證明的。
圖5 尼龍66 圖6 玻璃纖維
聚酰胺型材(隔熱條)的外形尺寸精度是我們選擇聚酰胺型材(隔熱條)的一項(xiàng)重要的注意事項(xiàng)。如圖7外形尺寸好的聚酰胺型材(隔熱條)的兩頭能夠緊密的貼在鋁型材槽口內(nèi)，在加工過(guò)程中也不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題;但是如果使用外形較差的聚酰胺型材(隔熱條)，首先是其兩頭與型材槽口留有縫隙，其次是在滾壓后，外夾頭與聚酰胺型材(隔熱條)咬合處必然存在著應(yīng)力集中，此處如果受到外力影響，應(yīng)力一旦釋放，那么結(jié)果就是聚酰胺型材(隔熱條)開(kāi)裂，后果嚴(yán)重。如果說(shuō)內(nèi)外鋁型材槽口底部不是平行的，也會(huì)出象這種狀況。
圖7 不同外形尺寸精度的聚酰胺型材(隔熱條)裝配情形
所以我們?cè)谶x擇聚酰胺型材(隔熱條)時(shí)就應(yīng)該選擇外形尺寸較好的聚酰胺型材(隔熱條)。
在鋁型材方面，我僅談?wù)勪X型材的外型尺寸精度要求。在GB5237.6《鋁合金建筑型材 第6部分：隔熱型材》中對(duì)隔熱型材的外形尺寸精度要求是：符合GB 5237.1《鋁合金建筑型材 第1部分：基材》的相關(guān)規(guī)定。就是說(shuō)隔熱型材的內(nèi)、外腔型材和聚酰胺型材(隔熱條)這三部分材料的擠壓加上一道復(fù)合工序所積累的偏差要等于原本一次擠壓成型（詞條“擠壓成型”由行業(yè)大百科提供）的基材，也就是我們常說(shuō)的“1”=“3+1”。所以鋁型材自身的精度也極為重要。
圖8 鋁型材槽口精度差導(dǎo)致的結(jié)果
如圖8所示，鋁型材槽口精度太差，經(jīng)滾壓后，聚酰胺型材(隔熱條)已經(jīng)開(kāi)裂了。
加工階段
圖9 慕勒設(shè)備開(kāi)齒情形 圖10 隔熱型材滾壓后情形
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段我們提到過(guò)內(nèi)夾頭的設(shè)計(jì)是為了聚酰胺型材(隔熱條)能夠垂直就位于鋁型材槽口中，在滾壓中起聚酰胺型材(隔熱條)的支撐作用;外夾頭的設(shè)計(jì)是為了在隔熱型材經(jīng)滾壓后，外夾頭能插進(jìn)聚酰胺型材(隔熱條)內(nèi)，從而保證隔熱型材的各項(xiàng)機(jī)械性能;另外還有就是這樣的設(shè)計(jì)能夠使聚酰胺型材(隔熱條)頭部與型材槽口緊密結(jié)合，確保了聚酰胺型材(隔熱條)與型材之間的最低限度的水滲漏、空氣滲透的問(wèn)題。從以上情況和圖10可以看出來(lái)，隔熱型材在經(jīng)過(guò)滾壓后，只有外夾頭的齒紋插進(jìn)了聚酰胺型材(隔熱條)內(nèi)，所以在開(kāi)齒過(guò)程中保證在外夾頭上有深而鋒利的齒紋對(duì)經(jīng)滾壓后的隔熱型材是非常重要的。這樣的話就要使得開(kāi)齒盤(pán)必須定位在夾頭槽口之間略偏外夾頭處(如圖9所示)。
圖11 最佳開(kāi)齒 圖12 好的開(kāi)齒
圖13 差的開(kāi)齒 圖14 沒(méi)有開(kāi)齒
還有就是外夾頭齒紋的鋒利情況，類(lèi)似圖11和圖12是好的開(kāi)齒，齒紋深而鋒利，在滾壓過(guò)程中，齒紋能夠插進(jìn)聚酰胺型材(隔熱條)內(nèi)，從而能確保隔熱型材的各項(xiàng)機(jī)械性能(特別是縱向剪切特征值)，如圖15所示。類(lèi)似圖13則反之，更不用說(shuō)圖14了。
圖15 齒紋插進(jìn)聚酰胺型材(隔熱條) 圖16 齒紋沒(méi)有插進(jìn)聚酰胺型材(隔熱條)
圖17是隔熱型材不同開(kāi)齒情況在不同狀態(tài)下的抗剪性能差別，在這里我們可以看出來(lái)，不管怎樣的檢測(cè)狀態(tài)，開(kāi)齒質(zhì)量直接影響到最終隔熱鋁型材的抗剪切特征值，開(kāi)齒質(zhì)量越高。抗剪切特征值越高。
另外就是滾壓這道工序。
這道工序中最重要的就是滾壓設(shè)備一定要配備滾壓力顯示器。因?yàn)樵跐L壓過(guò)程中，滾壓輪有可能偏位，或聚酰胺型材(隔熱條)精度較差，或型材槽口有誤，這些問(wèn)題都會(huì)使得滾壓力增大或者減小，最終隔熱型材不是出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，就是那樣的問(wèn)題，總之就是不能滿足GB 5237.6的要求。如果配置了滾壓力顯示器，在滾壓過(guò)程中出現(xiàn)了滾壓力波動(dòng)較大的情況，將直接顯示在滾壓力顯示器中，這時(shí)生產(chǎn)工人就可以停機(jī)檢查原因。如果沒(méi)有，那么只能在最后的檢測(cè)中，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這時(shí)已經(jīng)是“木已成舟”，而且根本就不能知道是哪一時(shí)段生產(chǎn)的隔熱型材出現(xiàn)了問(wèn)題。
還有就是根據(jù)ISO控制理論中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)------全過(guò)程控制，如何對(duì)滾壓工序進(jìn)行全過(guò)程控制?那也只有全過(guò)程監(jiān)控滾壓力顯示器。
圖17 隔熱型材不同開(kāi)齒情況在不同狀態(tài)下的抗剪性能差別
圖18 滾壓設(shè)備的壓力顯示器
其它因素
當(dāng)然要控制好穿條式隔熱型材的質(zhì)量，還要按照GB/T 5237.6的要求作好組批檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)。還有就是建立健全工廠生產(chǎn)控制程序：包括內(nèi)部質(zhì)量管理程序和質(zhì)量管理的監(jiān)控程序等等。
總之，工廠要生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的穿條式隔熱型材，首先在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，鋁型材槽口和聚酰胺型材(隔熱條)頭部要采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，這是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的前提;其次是選材階段，必須選擇尺寸精度優(yōu)良、力學(xué)性能良好的鋁型材和聚酰胺型材(隔熱條)，這是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的必要條件;最后是加工階段，對(duì)于開(kāi)齒和滾壓這兩道關(guān)鍵工序的控制，這是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的決定性因素。
在滿足這些條件下生產(chǎn)出來(lái)的隔熱型材，必然能夠滿足國(guó)標(biāo)GB/T 5237.6的要求!
