穿条式隔热型材槽口尺寸探讨

本期特约：泰诺风保泰

发布时间：2010-08-09

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说明：

摘要：本文就穿条式隔热型材槽口各尺寸对隔热型材生产的影响进行了探讨，并就探讨的结果，推荐使用标准的槽口尺寸。
关键词：穿条式、隔热型材、槽口、尺寸控制

    穿条式隔热型材现如今在我国已经有近十年的生产和使用的经验。目前的情况是从设计、生产到应用，有如百家争鸣，百花齐放，各个生产厂商、系统公司都在推陈出新，各种各样的窗型、系统是层出不穷，把我国的铝合金门窗的应用又推上了高峰。
    但是不论是系统公司的系统设计，还是型材厂的窗型设计，其设计人员大都把注意力放在型材的型腔设计、隔热条形状的选择等方面，而忽略了穿条式隔热型材强度保证的关键因素---槽口的设计，从而致使各式各样的槽口存在我们使用的系统中。因此有必要对穿条式隔热型材的槽口进行一番探讨。
    穿条式隔热型材行业推荐的铝型材标准槽口尺寸如图1所示。而对于标准的隔热条（空腔型和一些异型隔热条除外），其头部尺寸基本上都是如图2所示，这已经是隔热条行业的标准化产物。这样就必然存在隔热型材槽口与隔热条的配合问题。

                        图1                            图2

    首先是隔热型材槽口的开口尺寸，行业推荐的尺寸是。这是因为隔热型材是要经过滚齿、穿条、滚压等三道工序后复合而成，型材槽口上的齿纹是由滚齿盘在型材的槽口处挤压而成的，由于滚压盘对槽口的挤压，其齿峰必然向外突起约0.1mm左右，使得槽口的开口处的净尺寸在2.7mm以内（如图3所示）。这时穿条还是比较顺畅的，因为在穿条过程中隔热条同槽口之间的间距还有约0.3mm（如图4所示）。

               图3                           图4

    如果型材槽口的开口尺寸小于2.9mm，将使得滚齿后型材槽口与隔热条之间的间距要小于0.3mm，这时穿条将比较困难。如果此时隔热条的误差是正误差的话，极有可能导致不能穿条的情况出现。如果型材槽口的开口尺寸大于2.9mm时，将使得滚压时外夹头的行程加大，影响外夹头与隔热条的咬合；如果大于3.1mm时，滚压是外夹头的行程过大，可能会导致外夹头开裂。
    其次是内夹头斜角，行业推荐的是58.6°。隔热型材槽口内夹头是为了隔热条能够垂直就位于铝型材槽口中，并在滚压中起支撑隔热条的作用。由图2我们知道隔热条头部的斜角是60°，因此有人可能要问：既然隔热条与隔热型材的槽口是相互配合的关系，那么隔热型材槽口的内夹头斜角为什么是58.6°，而不是60°？这是因为如果隔热型材槽口内夹头斜角是60°的话，在隔热型材滚压时，隔热条靠内夹头一侧应该是要与内夹头紧密贴合的，这样在这个位置上隔热条受到的是线荷载，而滚压时外夹头给予隔热条的是一个集中力（见图5），这样就力矩而言是一个不平衡的体系，使得滚压时就有隔热条受扭开裂的情况或隐患出现；而隔热型材内夹头斜角是58.6°的话，在隔热型材滚压时，由于倾斜角度的不一样，隔热条受型材内夹头上部的阻挡，使得隔热条靠内夹头一侧（除内夹头上部外）能够非常接近但不能紧密贴合，因此同外夹头一样给予隔热条的是集中力（见图6），这样不论是受力状况还是力矩，都是一个平衡的体系。所以减小了因为受力的不平衡而存在的隔热条开裂的隐患。

                 图5                              图6

    再次是内倒圆弧角，在隔热型材槽口处还要注意的是外夹头处的内倒圆弧角问题。因为在滚压过程当中，随着外夹头与隔热条咬合，外夹头根部位置是里边受压变形，会造成此处材料堆积，这样就必然要预留位置来堆积这些材料。如果在铝型材槽口中出现内倒圆弧角缺失的现象（如图7），在滚压过程中就势必会造成外夹头内跟部位置受压的铝材没有位置堆积，只能向槽口内侧突出，如果要使外夹头同样程度的插进隔热条，就必然要增大滚压力。这样增大滚压难度不算，还有可能造成的后果会有两种：其一是滚压力过大，使得外夹头在根部出现断裂的现象（如图8所示）；其二是堆积在外夹头根部的铝材经过一段时间以后，其内应力得到释放，使得外夹头不能紧紧的咬合在隔热条内，从而降低隔热型材的机械性能，特别是纵向剪切特征值。

图7  内倒圆弧角缺失现象

图8  内倒圆弧角缺失的滚压模拟情况

    另外还要注意的是铝型材槽口外夹头根部的圆弧角应保持平滑，以避免滚压时应力集中现象，从而造成外夹头开裂。
    当铝型材槽口的开口尺寸、内夹头倾斜角度、内倒圆弧角等确定后，基本上槽口的内部尺寸是确定了。
    槽口的外部尺寸中最重要的一个数据是外夹头高度，行业推荐的是3.5mm，这也是欧洲近四十年使用经验的结晶。当然也可以做如图9所示的槽口，有意将外夹头尺寸加大，这样可以减小滚压时的滚压力，因为滚压力的力臂加大了；或者在同样的滚压力下，隔热型材的外夹头与隔热条咬合的更紧密了。但不利之处是：如果使用的是C型条或其他的异性条，有可能会出现外夹头与隔热条磕碰的情况（如图10所示）。所以建议如果一定要加大外夹头尺寸时，要尽量避免出现磕碰。

                 图9                             图10

    综上所述，为了让隔热型材生产顺利，并获得良好的力学性能，在选择标准的隔热条的同时，选用行业推荐使用的隔热型材槽口。这不仅仅是隔热型材在欧洲近四十年的生产经验，也是隔热型材在我国近十年的实践经历。

参考资料：
    1、GB 5237.6-2008 《铝合金建筑型材 第6部分：隔热型材》（预审稿）；
    2、瑞士Muller隔热型材生产设备操作手册；

作者：泰诺风保泰隔热材料有限公司    黄日勇
      深圳市南山区高新园南区科技南10路深圳航天创新研究院D108
 

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