穿条式铝合金隔热型材纵向剪切性能研究

毕麟波

(上海建科检验有限公司,上海 201108)

穿条式铝合金隔热型材纵向剪切性能研究

毕麟波

(上海建科检验有限公司,上海 201108)

随着十二五规划的进行，对节能建筑的需求越来越高，普通的铝合金建筑型材已经不能满足现有建筑节能需求，于是由铝合金建筑型材和隔热材料复合而成具有隔热功能的复合型材应运而生。随着居住环境节能化、高档化，人们的节能意识越来越明显，铝合金建筑隔热型材的使用越来越普遍。在铝合金隔热型材的检验过程，我们发现穿条式铝合金隔热型材的纵向剪切试验是不合格率最高的一个项目。本文的目的是通过对纵向剪切试验的分析，得出影响纵向剪切特征值主要因素，以期对各生产厂家有所帮助。

隔热型材 穿条式 特征值

1 引言

国家标准GB5237．6-2012《铝合金建筑型材第6部分：隔热型材》自2013-04-01起代替GB5237．6-2004实施至今已经有一年多了，在实际检测工作中，我们发现，虽然现今铝合金隔热型材的生产工艺已经十分成熟，但是室温纵向剪切试验仍然是影响产品合格率的主要项目。本文旨在分析室温纵向剪切试验不合格的铝合金隔热型材，发现影响其性能的主要因素，为提高产品合格率提供参考。

2 穿条式铝合金隔热型材及其生产工艺

所谓的铝合金隔热型材(以下简称隔热型材)即以隔热材料连接铝合金型材而制成的具有隔热功能的复合型材。而穿条式是指：通过开齿、穿条、滚压工序，将条形隔热材料穿入铝合金型材穿条槽口内，并使之被铝合金型材牢固咬合的复合方式。

由此我们可以得到穿条式隔热型生产工艺的简单流程，见图1。

(1)型材(半成品)的准备：将需要进行加工的铝型材及隔热条，按生产图纸进行核对，并且确认两种半成品无刮伤、弯曲、扭曲等现象，形状及方向满足图纸要求后，才能进行加工生产。

(2)开齿：开齿的目的是为了使隔热条能够垂直安放于铝型材的槽口内，并且在压合时隔热条和铝型材能很好地结合一起。在开齿工序中要严格控制开齿的深度，以保证成品的各项性能指标达到标准要求，最佳开齿效果的齿顶宽度为0．1～0．5mm，并且两边峰、谷相对，这有利于穿条工序的顺利进行，且能确保压合后的纵向抗剪力。

(3)穿条：穿条是将隔热条穿入需要进行组合的两边型材的槽口内，使两边形成一个整体，隔热条起到隔热隔音及连接作用。

(4)滚压：滚压是将连接组合好的隔热型材通过压合机，使铝型材和隔热条更好地组合在一起，并且达到要求的纵向抗剪力。在滚压过程中，可以通过调节适当的压合力，确保压合后的隔热型材的纵向剪切特征值大于等于24N/mm。

3 穿条式铝合金隔热型材室温纵向剪切试验

3.1 取样

我们在每批产品中任意取2根，每根于中部和两端三个部位共切取5个试样，合计10个试样，试样长度100mm±2mm。

3.2 试验步骤

将试样在23℃±2℃下放置10min，以1mm/min～5mm/min的速度进行纵向剪切试验，直至出现最大荷载。

3.3 室温纵向剪切试验不合格结果的两种形式

室温纵向剪切试验的不合格形式主要有两种：

第一种形式是铝型材与隔热条结合失效。发生这种情况是，该组样品的纵向剪切最大剪切力普遍偏小，单位长度上所能承受的最大剪切力均小于24N/mm，、。我们将发生该中情况的隔热型材进行分解，将隔热条从铝型材中完全抽出，对其结构进行分析，发现以下几个现象：

(1)铝型材穿条槽口与隔热条结合部位压合深度不够：铝型材咬合部位两侧间距仅略小于隔热条的厚度，甚至与隔热条厚度相同，这样就无法有效提供足够的咬合力，严重的甚至可以纯手动将隔热条从铝型材中抽取出来。

(2)铝型材槽口部位开齿太钝或未开齿：在不合格的样品中，有一小部分样品的铝型材槽口部位存在开齿太钝的现象，有些甚至开齿不明显，仅有一条细小的压痕印迹，这种情形也会在纵向剪切时无法提供足够的咬合力。

(3)铝型材槽口开齿齿峰与间距不理想。好的齿形齿峰能够在滚压时，有效压人隔热条中，在纵向剪切时以提供足够的咬合力。有一小部分不合格的样品的齿与齿之间间距过大，同时两侧齿峰相对，如此就无法提供更大的咬合力。

另一种形式是一组样品的单位长度上所能承受的最大剪切力离散过大。

纵向剪切试验的最终结果我们以“纵向剪切特征值”表示。而所谓特征值就是试样单位长度上多能承受的最大剪切力服从对数分布，按95%的保证概率、75%置信度确定并计算的性能值。离散过大时，一组试样10个样品单位长度上所能承受的最大剪切力标准差就会偏大，导致最终计算所得的纵向剪切特征值无法达到国家标准中规定的技术指标。造成这种情形的主要原因我们分析可能有这几种情况：

(1)开齿轮的磨损。开齿轮是损耗件，通常在使用一定周期后需要更换。若未及时更换，或处于临界状态，在开齿过程中就会造成开齿不稳定，导致同一支隔热型材不同部位的最大剪切力存在巨大差异。

(2)设备的不稳定。在滚压过程中，设备的不稳定会造成压合力度不一致，就会导致同一批次的隔热型材一支与一支间的单位长度上所能承受的最大剪切力相差较大，从而影响最终的结果。

图1 穿条式隔热型材生产工艺流程图

4 结语

GB5237．6-2004在2005年3月1日开始实施时，穿条式隔热型材的纵向剪切试验合格率不足七成，而GB5237．6-2012自2013年4月1日实施至今，穿条式隔热型材的纵向剪切试验的合格率已达到九成以上，可以说穿条式隔热型材的生产工艺已经十分完善。目前影响其合格率的主要原因我们归纳下来还是由于某些失误造成，如未及时更换开齿轮、设备维护不够、操作不稳定等因素。通过有效的生产管理，保证生产工艺的稳定性，必然可以提高铝合金隔热型材纵向剪切试验的合格率。