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太陽能用鋁型材的生產工藝與技術

        1.前言

  太陽能是一種新型的取之不盡的無污染綠色能源,是我國確定重點發展的七大新興產業之一,其電池板框架及其支撐結構的支柱、拉桿、支承腿等,都可以用目前最經濟耐用的鋁合金材料擠壓制造,是鋁合金材料應用的新市場,并已全球推行應用。下面簡要介紹太陽能光伏鋁型材制造過程生產工藝技術與關鍵節點,以供參考。
  2.優化鋁型材擠壓模具設計與制造
  擠壓模具是保證太陽能光伏鋁型材產品形狀、尺寸精度的重要工具。擠壓模具的設計與制造品質是實現擠壓生產優質、高產、低耗、高效、低成本的重要保證。因此要生產制造出高精密光伏鋁合金型材,必需優化擠壓模具設計與制造。
  2.1采用先進擠壓模具制造設備
  高精度先進的擠壓模具加工設備是保證金屬擠壓模具合格的前提條件。因此生產光伏鋁合金型材應采用先進的模具加工設備,如CNC、慢走絲線切割、三軸加工中心、電火花加工中心等來提高模具的加工精度和性能。
  2.2合理布置模孔
  為了保證光伏鋁型材良好的對稱性,提高生產效率和成品率,模孔的布置必須遵守中心對稱原則,采用多模孔對稱布置。設計模具過程,盡量將橋位設計在型材的非裝飾面上,以避免缺陷外露。
  2.3優化擠壓模具設計工作帶
  工作帶是穩定制品尺寸和保證制品表面質量的部分。設計模具工作帶長度時,要盡量減少落差,在長度變化上要平緩,并采用阻礙角和促流角來降低金屬流速,達到金屬流動均勻和改善型材表面質量的目的。
  3.化學成分控制
  采用6063鋁合金材料進行生產,其化學成分控制如表1所示。
  實踐表明,采用6063鋁合金已成為生產高精密光伏鋁合金型材的重要選擇。6063鋁合金屬Al-Mg-Si系可熱處理強化鋁合金,合金強化相為Mg2Si,有良好的擠壓性能和低的淬火敏感性,高溫塑性好,淬火溫度范圍寬,臨界淬火速度小。在國家標準GB/T3190中規定的6063鋁合金成分范圍內,對化學成分的取值不同,會得到不同的材質特性,當化學成分的范圍很大時,其性能差異會在較大范圍內波動,以致型材的綜合性能會難于控制。為了保證光伏鋁合金型材的精密度,必
  須嚴格按照企業控制標準確定合金的化學成分。
  4.熔煉、鑄造和鑄錠均勻化的工藝
  4.1熔煉、精煉工藝
  用旋轉式蓄熱熔煉爐熔煉,熔煉溫度720-760℃。在720℃以上溫度時采用高純氮氣吹入精煉劑精煉15min,精煉劑用量為熔體重量的0.08%,精煉后電磁攪拌15min,鋁液靜置20-30min。取樣檢驗嚴格控制鋁合金溶液的化學成分,使材料達到所要求的力學性能。
  4.2鑄造工藝
  采用半連續直接水冷鑄造方法。直接水冷方法的冷卻強度大,冷卻速度快,使鑄造組織細化,增加組織的致密度,進而提高鑄錠的力學性能和熱處理效果。控制鑄造溫度710-730℃,鑄造速度50-70mm/min,冷卻水壓0.1-0.3MPa。為了減少熱裂紋傾向,改善合金的化學組成,采用在線添加鋁鈦硼絲,添加速度為1700-2000mm/min。
  4.3鑄棒組織的均勻化處理
  為了減少和消除鑄錠的晶內偏析,改善其化學成分和組織結構的不均勻性,對鋁合金鑄棒進行均勻化處理。控制的技術條件是將鑄棒加熱到540-550℃,保溫8-10h,出爐強風冷卻和水霧冷卻。均勻化退火后宜加快冷卻,以保證陽極氧化著色后色澤的均勻性。
  5.擠壓和時效工序的工藝技術條件控制
  6063鋁合金型材的擠壓、在線淬火和時效的工藝技術條件,采取控制鑄棒加熱溫度:440-480℃;模具加熱溫度:450-480℃,模具加熱時間小于5h;擠壓筒加熱溫度460-500℃;擠壓速度:12-18m/min;出料口溫度510-550℃;冷卻方式為在線風冷或水霧冷卻;擠壓型材在線淬火后進行時效處理:控制溫度為200±5℃,保溫時間:3h。6063鋁合金的固溶處理與擠壓過程相結合,可以避免晶粒長大,提高型材產品的物理機械性能。

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