高精密光伏铝合金型材的生产技术研究

　　1 前言

　　在地球上获取的太阳能光伏能源是一种新型的取之不尽的无污染的绿色能源，是我国确定重点发展的七大新兴产业之一，其电池板框架及其支撑结构的支柱、拉杆、支承腿等，都可以用目前最经济耐用的铝合金材料挤压制造，是铝合金材料应用的新市场，并已全球推行应用。下面简要介绍太阳能光伏铝型材制造过程生产工艺技术与关键节点，以供同行业生产人员参考。

　　2 优化模具设计与制造

　　模具是保证太阳能光伏铝型材产品形状、尺寸精度的重要工具。模具的设计与制造品质是实现挤压生产优质、高产、低耗、高效、低成本的重要保证。因此要生产制造出高精密光伏铝合金型材，必需优化模具设计与制造。

　　2.1采用先进模具制造设备

　　高精度先进的模具加工设备是保证金属挤压模具合格的前提条件。因此生产光伏铝合金型材应采用先进的模具加工设备，如CNC、慢走丝线切割、三轴加工中心、电火花加工中心等来提高模具的加工精度和性能。

　　2.2合理布置模孔

　　为了保证光伏型材良好的对称性，提高生产效率和成品率，模孔的布置必须遵守中心对称原则，采用多模孔对称布置。设计模具过程，尽量将桥位设计在型材的非装饰面上，以避免缺陷外露。

　　2.3优化设计工作带

　　工作带是稳定制品尺寸和保证制品表面质量的部分。设计模具工作带长度时，要尽量减少落差，在长度变化上要平缓，并采用阻碍角和促流角来降低金属流速，达到金属流动均匀和改善型材表面质量的目的。

　　3 化学成分控制

　　采用6063铝合金材料进行生产，其化学成分控制如表1所示。

　　实践表明，采用6063铝合金已成为生产高精密光伏铝合金型材的重要选择。6063铝合金属Al-Mg-Si系可热处理强化铝合金，合金强化相为Mg2Si，有良好的挤压性能和低的淬火敏感性，高温塑性好，淬火温度范围宽，临界淬火速度小。在国家标准GB/T3190中规定的6063铝合金成分范围内，对化学成分的取值不同，会得到不同的材质特性，当化学成分的范围很大时，其性能差异会在较大范围内波动，以致型材的综合性能会难于控制。为了保证光伏铝合金型材的精密度，必须严格按照企业控制标准确定合金的化学成分。
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　　4熔炼、铸造和铸锭均匀化的工艺

　　4.1熔炼、精炼工艺

　　用旋转式蓄热熔炼炉熔炼，熔炼温度720-760℃。在720℃以上温度时采用高纯氮气吹入精炼剂精炼15min，精炼剂用量为熔体重量的0.08%，精炼后电磁搅拌15min，铝液静置20-30min。取样检验严格控制铝合金溶液的化学成分，使材料达到所要求的力学性能。

　　4.2铸造工艺

　　采用半连续直接水冷铸造方法。直接水冷方法的冷却强度大，冷却速度快，使铸造组织细化，增加组织的致密度，进而提高铸锭的力学性能和热处理效果。控制铸造温度710-730℃，铸造速度50-70mm/min，冷却水压0.1-0.3MPa。为了减少热裂纹倾向，改善合金的化学组成，采用在线添加铝钛硼丝，添加速度为1700-2000mm/min。

　　4.3铸棒组织的均匀化处理

　　为了减少和消除铸锭的晶内偏析，改善其化学成分和组织结构的不均匀性，对铝合金铸棒进行均匀化处理。控制的技术条件是将铸棒加热到540-550℃，保温8-10h，出炉强风冷却和水雾冷却。均匀化退火后宜加快冷却，以保证阳极氧化着色后色泽的均匀性。

　　5挤压和时效工序的工艺技术条件控制

　　6063铝合金型材的挤压、在线淬火和时效的工艺技术条件，采取控制铸棒加热温度：440-480℃;模具加热温度：450-480℃，模具加热时间小于5h;挤压筒加热温度460-500℃;挤压速度：12-18m/min;出料口温度510-550℃;冷却方式为在线风冷或水雾冷却;挤压型材在线淬火后进行时效处理：控制温度为200±5℃，保温时间：3h。6063铝合金的固溶处理与挤压过程相结合，可以避免晶粒长大，提高型材产品的物理机械性能。

　　6表面处理工艺技术条件控制

　　高精密光伏铝合金型材产品表面处理工艺流程，如图1所示。

　　制造的高精密光伏铝合金型材产品，如图2所示。

　　7结束语

　　随着国家对光伏产业支持力度的加大，高精密光伏铝合金型材的需求量也将不断增大。为此不断优化高精密光伏铝合金型材产品的生产工艺技术，同时提高生产效率和成品率，才能满足光伏能源市场的需求。