绿色建筑铝合金模板型材模具设计与制造研究
2019-01-11 15:42:57
内容提要： 绿色建筑铝合金模板型材的品种多，规格范围广，形状复杂，模具设计制造技术含量高，生产技术难度大。本文仅选两种典型的难度较大的型材为例，对其模具的设计方案、制造工艺和创新点进行分析讨论，对模具的挤压效果与使用寿命进行对比，可见优质模具在绿色建筑铝合金模板型材产业化批量生产中起着重大的作用。 关键词：绿色建筑铝合金模板型材宽厚比100的扁宽型材特殊宽展分流组合模高舌比半空心型材遮蔽式保护模 1.绿色建筑铝合金模板型材模具特点与技术难度分析 1.1概述铝合金建筑模板型材品种多达几十种，而且规格范围广，有的型材是多块形状各异的中小型材组拼成的一个大型整体材，外接圆直径大于600mm。有空心型材、实心型材和半空心型材，成形难度大，尺寸和形位精度要求高，要求有高的力学性能，b330MPa），优良的可焊性、耐磨、耐蚀等综合性能。而且要求产业化批量生产。因此，要求不同形式的特殊结构的模具，如特殊分流模、遮蔽式型材模、特种宽展模等才能保证不同型材的成形和尺寸精度，而且要求高的使用寿命（要求使用寿命要求较原用的提高2-3倍），确保其批量生产。以下仅从几十种型材中选取两种典型的、难度较大的型材模具为例来讨论绿色建筑铝合金模板型材模具的设计与制造技术，其中一种为宽度达400mm，宽厚比大于100的带筋壁板型材WYY1237(见图1)，另一种是舌比大于5、尺寸和形位为超高级精度的半空心型材WYY1125（见图2）。 1.2铝合金模板型材模具特点与技术难度分析 （1）模板型材品种多、形状复杂、尺寸变化大，因此要求设计制造不同规格、不同结构、不同形式的优质模具，才能保证成形和尺寸、形位精度，需要进行大量的试验工作。 （2）模板要求产业化大批量生产，首要关键就是提高模具使用寿命，本研制课题要求挤压模具的使用寿命在原有基础上提高2-3倍，难度是十分大的。 （3）扁宽形模板型材的宽、厚比大于100以上，宽而薄的壁板部位尺寸精度和平面间隙都很难保证，需要一种特殊结构的宽展、分流模具合理地分配金属流，才能保证型材的成形和高精度尺寸要求，特别是保证超高精度的形位公差，技术难度更大。 （4）模板型材中半空心型材居多，其舌比大于5，尺寸与形位要求精度为超高精度，需要一种特殊结构的模具才能保证其型材成形，并达到高精度，而且要保证模具有足够的强度，不变形、不开裂、不压塌，保证高的使用寿命，难度是非常大的。 （5）模板型材要求表面光洁、尺寸和形位精度高，因此需要采用高质量的模具钢及严格的模具热处理工艺、机加工全部实施CNC工艺规程，才能获得具有高强度、高韧性、高精度、低的表面粗糙度的优质模具。 WYY1237和WYY1125模板型材模具的设计依据与技术要求 2.1WYY1237模板型材模具的设计依据及技术要点 （1）WYY1237型材的合金状态为6061ET6，挤压材经精密水\雾、气淬火+人工时效后交货，要求型材的尺寸与形位精度达到超高精级水平，并具有良好的力学性能、耐磨、耐蚀、可焊等综合性能的合理匹配。 （2）WYY1237型材属于扁宽薄壁型材（见图1），其特点是容易发生严重的壁厚差和平面间隙，型材两端面因充料不足而壁厚尺寸不够，WYY1237型材的宽、厚比值高达，用普通平面模是达不到挤压型材技术要求的，必须设计一种特殊的组合模才能保证成形和达到精度要求。 （3）WYY1237型材外廓尺寸大，必须在7000吨以上的大挤压机生产，挤压筒直径为418mm，型材宽度几乎与挤压筒直径相当，这就需要设计制作一种特殊的多级宽展挤压模，才能保证型材成形及宽度精度与平面间隙。 （4）WYY1237型材的两个支承腿与壁板角度为，形位公差值已高于GB5237高精级规定，需要反复计算与平衡金属流量的分配才能保证角度精度。用户要求保证该型材两个角度精度是为了确保模板顺利装卸和整体的平直度，模具的设计制造有极大难度。 （5）要求选择优良的模具材料，先进的热处理和表面处理工艺，确保模具的使用寿命提高2-3倍。 2.2WYY1125模板型材模具的设计依据与技术要求 （1）WYY1125模板型材的合金状态为6061ET6，挤压材经精密水、雾、气淬火+人工时效后交货，要求型材尺寸与形位精度达到超高级水平，并具有良好的力学性能、耐磨、耐蚀、可焊等综合性能的合理匹配。 （2）WYY1125模板型材属典型的高舌比半空心型材（见图2）。该型材从形状来看是从三个半方面包围，一方面有一部分开口，被包围部分为空间面积，这个面积从模子方面看是个悬臂梁，这个悬臂梁细而深，悬臂梁极易下塌，模子也很容易损坏，是很难挤压出合格型材的，也难以保证型材尺寸精度和形位精度。 （3）该型材有三个90转角，其中两个角为，一个角为，这三个角度的公差值都已超出《国标》的任何等级规定。用户要求保证该型材三个角度精度是为了确保模板装配整体的平直度，这给模具的设计制造带来极大难度。 （4）要求选择优良的模具材料，先进的热处理和表面处理工艺，确保模具的使用寿命提高2-3倍。 3.模板型材模具的设计制造技术方案与提高使用寿命的措施与创新点分析 3.1WYY1237型材模具 （1）WYY1237型材模具设计依据与设计方案参数见表1和表2。
表1WY1237型材的模具设计参数表合金
状态型材截面积Cm2外接圆
直径
mm执行标准及
精度等级挤压机吨位t挤压筒直径mm比压
MPa挤压比
l变形率%6061ET624.717f410GB5237-超高精级7000f4184595598表2模子设计方案参数表模具
型号模子
规格
mm模子
类型模具钢
牌号模子热处理硬度HRc金属收缩系数模孔制作精度，mm模孔表面粗糙度分流比宽展量，mm宽展角 b型材壁厚模孔,mm型材轮廓模孔,WYY1237f620x350特种宽展分流组合模4Cr5MoSiV1（优质）47-490.01-0.0120/-0.020/-0.1Ra0.04mm138025°,5° （2）WYY1237模的设计方案示意图，见图3。图3建筑铝合金模板型材WYY1237特种宽展分流组合模示意图
铝模板在新时代建筑中的优点
2019-01-10 09:44:01
铝合金模板的优点： 1．施工周期短：铝合金建筑模板系统为快拆模系统，一套模板正常施工可达到三、四天一层，大大节约承建单位的管理成本 2．重复使用次数多，平均使用成本低：铝合金建筑铝模板系统采用整体挤压形成的铝合金型材做原材合金6061-T6，一套模板规范施工可翻转使用300-500次以上，平均使用成本低。 3．施工方便、效率高：铝合金建筑模板系统组装简单、方便，平均重量30KG/m2，完全由人工拼装，不需要任何机械设备的协助（工人施工通常只需要一把扳手或小铁锤，方便快捷），熟练的安装工人每人每天可安装20-30平方米（与木模对比：铝模安装工人只需要木模安装工人的70-80％，而且不需要技术工人，只需安装前对施工人员进行简单的培训即可）。 4．稳定性好、承载力高：铝合金建筑模板系统全部部位都采用铝合金板组装而成，系统拼装完成后，形成一个整体框架，稳定性十分好；承载力可达到每平方米60KN。 5．应用范围广：铝合金建筑模板适合墙体、水平楼板、柱子、梁、楼梯、窗台、飘板等位置的使用。 6．拆模后混凝土表面效果：铝合金建筑模板拆模后，混凝土表面质量平整光洁，基本上可达到饰面及清水混凝土的要求，无需进行批荡，可节省批荡费用。 7．现场无施工垃圾：铝合金建筑模板系统全部配件均可重复使用，施工拆模后，现场无任何垃圾，施工环境安全、干净、整洁。 8．标准、通用性强：铝合金建筑模板规格多，可根据项目采用不同规格板材拼装；使用过的模板改建新的建筑物时，只需更换20-30％左右的非标准板，可降低费用。 9．回收价值高：铝合金建筑模板报废后，当废料处理残值高，均摊成本优势明显（每平方米的回收价大概在400元左右）。 10．低碳减排：铝合金建筑模板系统所有材料均为可在生材料，符合国家对建筑项目节能、环保、低碳、减排的规定。很多发达国家都已经规定建筑项目不准在使用木模板，需使用可在生材料的模板。 11．支撑系统方便：传统施工方法中楼板、平台等模板施工技术普遍采用滿堂支架，费工费料。而铝模板支模现场的支撑杆相对少（采用独立支撑间距1200mm一支），操作空间大，人员通行、材料搬运畅通，现场易管理。 铝模板施工的混凝土结构尺寸易控制,精密对接,易脱模的特性,确保了混凝土的表面平整,光洁,避免了传统木模施工大量产生建筑垃圾（木屑,混凝土渣）的弊端。铝合金模板工艺采用快拆体系,通过人工逐层向上传递,改变了传统依赖塔吊与卸料平台的施工方法,有效加快了施工进度,缩短工程施工工期,降低了劳动强度,提高了施工效率,施工过程绿色环保,低碳节能,符合发展绿色环保的新型建筑理念。 铝模板高强度、重量轻、抗冲击强度大，装拆方便,绿色环保，耐寒耐高温范围内均可正常使用可周转使用300次以上,100%能循环使用,回收方便、价值高。综合成本比木模板节省费用30%以上，是二十一世纪环保经济型房屋建筑理想模板。 铝模板工艺采用快拆体系，通过人工逐层向上传递，改变了传统依赖塔吊与卸料平台的施工方法，有效加快了施工进度，缩短工程施工工期，降低了劳动强度，提高了施工效率，施工过程绿色环保、低碳节能，符合发展绿色环保的新型建筑理念。 目前建筑行业混凝土浇筑普遍使用的模板有钢模板、木模板、竹模板、塑料模板以及铝合金模板等。钢模板重量大、易生锈、且在混凝土浇注过程中易与混凝土粘合在一起，脱模困难；木模板虽然重量轻，但其强度低，不防水，易霉变腐烂，重复使用率低，需要消耗木材资源，不利于生态环境和森林资源的保护；竹模板的缺点也是重复使用率低，且不可回收；塑料模板刚性差，易变型，且成本高。以上这些模板耐久性不好，生产标准程度低，不能确保混凝土工程质量，而且施工速度慢，模板周转的次数低，材料消耗大。 一,技术指标先进 1,稳定性好,承载力高,承载力可达60KN/㎡；2,混凝土浇筑质量好,平整度和垂直度指标明显高于木模板；3,施工效率高,拆装模板时间优于木模板；4,楼层整体一次浇筑成型,表面平整光洁,完全能达到免抹灰水平。 二,经济效益突出 1,可重复使用500次以上,使用成本低；2,施工效率高,施工周期短,节约时间成本；3,基本无需机械吊装,施工场地干净整洁,文明施工管理费用低；4,回收价值高,铝模板残值高达铝锭价格的90%。 三,社会效益显著 1,节能环保,低碳减排,是循环经济的典范；2,文明施工,避免施工现场二次污染；3,明显降低施工强度,保护劳工。 铝模板系统，由高强度铝合金制造，承载力强却轻便而且拆装灵活。可方便实现一次浇筑，使现场操作简单易行，大量节约现场用工数量和工时成本。而且铝模板系统可以反复使用，并且由于模板材料的更新，大量减少了建筑业对森林资源的浪费与消耗。而且它是对建筑模板和支撑系统从施工设备到施工工艺的一体化整合，为混凝土浇筑施工提供了完整的解决方案。 铝模板系统有以下九大特点： 1.轻便：产品全部由高强度铝合金制造，平均每平米重25公斤。一片约2.5平方米较大规格的模板，可轻易由一人扛起。 2.灵活：既可以采用总体地面组装，由塔吊吊装的施工方式。在塔吊不足的施工现场，亦可由人工拆装。 3.简单：主要配件为销子、楔片和穿墙插片，只需一把锤子和稍加培训的体力工人，即可迅速地完成模板系统的安装和拆除。 4.高效：整体化、标准化、模数化的系统设计，可方便实现一次浇筑，使现场操作变得简单易行，大量节约现场用工数量和工时成本。有效缩短工期，通常每3-4天即可完成一个楼层的拼装与浇筑。 5.高强：较新科技的铝合金材料与合理的模板结构设计，使铝模板系统的承载力达到60KN/m，与全钢大模板的设计承载力相当。 6.防锈：铝合金良好的防锈性能，给铝模板的后续使用和维护带来了极大的便利。特别适合在南方潮湿地区的施工中应用。 7.精密：铝合金型材的挤压制造工艺，可保证模板边框间的精密对接，再加上铝模板面板易脱模的特性，使混凝土表面平整光洁，达到饰面及清水效果。 8.寿长：以美国等发达国家的经验，如果使用维护得当，全铝模板循环使用次数可高达2500次以上。摊销成本优于其他类型模板。 9.保值：铝合金的全部可回收特性，以及国际市场贵金属价格的持续走高等因素，使投资使用铝模板系统又增加了抗通货膨胀，保值增值的功能。 方案设计施工前，对工程做好详细准确的分析和施工方案设计，配合铝模板系统数模化、系统化、标准化的产品系列，使在施工中可能遇到的问题，较大限度地在方案设计阶段解决。品质精度铝模板系统，采用高强度铝合金型材按不同模数焊接成各种标准化组件。产品制造工艺，铝模板的拼缝和总体精度均大大高于传统模板。整体试装传统模板及其施工方法中，许多安装问题均由施工现场的人员随机处理，施工效率和工程质量难以有效保障。铝模板系统在运往工地前，均针对该工程做100%的整体试装，将所有可能出现的问题均解决在工厂里，从而大大提高施工速度和精度。施工效率铝模板系统以销子和楔片为主的连接方式，使安装过程变得极为简单。普通的体力工人只需经简单培训即可上岗操作，所用工具仅为一把木工锤子。尤其在没有塔吊或塔吊不足的施工现场，由于铝模板自重轻的特点,可手工搬运，大大加快施工进度，提高施工效率。拼装和浇筑的施工周期，轻易可达到4天一个楼层。早拆技术铝模板系统的顶摸和支撑系统实现了一体化设计，将早拆技术融入顶板支撑系统，大大提高了模板的周转率。剔除了传统的施工方法中大量应用的U型托和木方，以及钢管扣件或碗扣式脚手架，以产品和施工方式的合理设计，节约材料成本。施工安全铝模板系统的墙模，顶模和可调支撑乃至相关配件的设计，均经过完整的计算和实验验证，保证整个系统符合60kn/㎡的设计标准，并按照美国相关标准，留有2:1的安全系数，较大限度地去除了传统支撑方式由设备和施工带来的不确定性造成的安全隐患。环保回收铝模板系统采用可循环使用的高强度铝合金材料制成，可全部回收利用，基本去除了建筑施工对森林资源的高度依赖和浪费。施工现场不需任何建工，使环境保持整洁有序，不产生废物材料和噪音。经济合理以美国等发达国家的经验，如果使用维护得当，全铝模板循环使用次数可高达500次。每个平方米模板接触面积，每次浇筑的模板、支撑、包括所有配件的设备成本仅为2.5-3元。加上铝产品残肢极高的特点，其经济效性远远高于其他类型的模板。
建筑钼合金硬度
