Structural behaviour and stability of aluminium extrusion profiles under roll bending

Abstract

This thesis examined the bendability and stability of aluminium extrusion profiles made from EN AW-6082 alloy, with particular emphasis on their applicability in roll bending processes. The design process of aluminium profiles for roll bending was intended to be clarified. The research combined a literature review, finite element analysis, and experimental testing on KT-Shelter door profiles. Main goal was to advance knowledge on aluminium profile design for bending.

The literature review indicated that softer tempers enhance bendability; for KT-Shelter profiles, T4 or softer conditions are the most suitable. Experimental tests were conducted in the T4 temper. With the current methods, bending of the complete door profile was not feasible. While bending of split door profile was successful when the free edges were placed on the tension side, failure occurred when the free edges were subjected to compression, making this approach impractical. These bending failures could be predicted using finite element analysis.

The main challenges in bending aluminium profiles arise from local buckling and cross-sectional distortions. For KT-Shelter’s current profiles, the use of supports during bending is essential for a successful outcome. Examples of successful bending of comparable profiles were identified in the literature. Based on the findings, it is recommended to design internal and external supports for KT-Shelter hollow profiles or consider existing solutions provided by companies specializing in aluminium profile bending.

Tässä diplomityössä tutkittiin EN AW-6082 -seoksesta valmistettujen alumiinipuristeprofiilien taivutettavuutta ja stabiliteettia, erityisesti niiden soveltuvuutta rullataivutusprosessiin. Alumiiniprofiilien suunnitteluprosessia rullataivutusta varten haluttiin selkeyttää. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuuskatsausta, elementtimenetelmää sekä kokeellisia testejä KT-Shelterin oviprofiileilla. Työn päätavoitteena oli kehittää alumiiniprofiilien taivutukseen liittyvää suunnitteluosaamista.

Kirjallisuuskatsauksen perusteella pehmeämmät toimitustilat parantavat taivutettavuutta; KT-Shelterin profiileista taivutukseen soveltuvat parhaiten T4- tai sitä pehmeämmät tilat. Kokeelliset testit suoritettiin T4-tilassa. Nykyisillä menetelmillä kokonaisen oviprofiilin taivutus epäonnistui. Halkaistun oviprofiilin taivutus onnistui, kun vapaat reunat sijaitsivat vedon puolella, mutta vapaiden reunojen sijaitessa puristuksen puolella taivutus epäonnistui tehden idean puolikkaista profiileista epäkäytännölliseksi. Nämä taivutustulokset voitiin ennustaa elementtimenetelmällä.

Alumiiniprofiilien taivutuksen keskeisimmät haasteet liittyvät lommahdukseen ja poikkileikkauksen muodonmuutoksiin. KT-Shelterin nykyisillä profiileilla tukien käyttö taivutusprosessin aikana on välttämätöntä onnistuneen lopputuloksen saavuttamiseksi. Työssä löydettiin esimerkkejä vastaavien profiilien onnistuneista taivutuksista. Tulosten perusteella suositellaan kehittämään KT-Shelterin onttoihin profiileihin sisäiset ja ulkoiset taivutustuet tai hyödyntämään valmiita ratkaisuja alumiiniprofiilien taivutukseen erikoistuneilta yrityksiltä.