浅谈光伏太阳能铝合金型材的生产工艺控制

陆宏亮

（中信渤海铝业控股有限公司，河北 秦皇岛 066000）

1 光伏太阳能铝合金型材的应用前景

近年来，为了加快国际社会经济发展，大多数的国家采用不可再生能源推动国家经济发展。但是石油、煤炭等不可再生能源消耗巨大，一是造成环境污染，二是过渡开采。因此，大多数国家实施“阳光计划”，目的是利用相关技术开发太阳能资源，为国家经济发展谋求新资源。

我国最早实施阳光计划是在1958年，现在的中国已经成为全球重要的光伏太阳能电池/模组的生产国。从1958年到现在为止，我国在开发太阳能资源方面取得了较好的成绩。

目前，我国已经成为世界第一大光伏太阳电池/模组生产国。与此同时，制作光伏太阳电池所需的铝合金边框型材，我国也是世界第一供应大国，日本、欧美等国家大量进口我国的光伏太阳能铝合金边框型材。光伏太阳能铝合金型材主要是用来做边框、支撑受力，此外，光伏太阳能发电是可再生能源，满足国际市场的需求。因此，光伏太阳能铝合金型材的拥有更好的前景。

2 光伏太阳能铝合金型材的生产工艺及相关质量要求

近年来，为了满足光伏太阳能铝合金型材在国内外的有效供应，同时能够保证光伏太阳能铝合金的使用寿命和相关质量，我国严格按照系统控制的机械化工序，根据相关国家生产标准，对实际的光伏太阳能铝合金型材组装进行规范化的统一安排。只有保证光伏太阳能铝合金能够在户外长期使用，其表面结构抗腐蚀性的效果好。在这样的工作流程下，我国开发太阳能资源技术位居世界前列[2]。

2.1 型材的生产技术

在光伏太阳能铝合金型材生产的过程中，生产技术尤为重要。生产光伏太阳能铝合金型材的尺寸安排必须要根据相关图纸进行，与此同时，在进行事后验收的时候，必须严格按照高精密级标准，保证型材整体结构表面的光滑性，杜绝焊合线等痕迹，保证达到10HW以上的韦氏硬度,采取喷砂氧化处理技术对结构表面进行亮度、颜色的处理。对光伏太阳能铝合金型材组装的时候，为保证具体部位的质量以及后续贴膜工作的严密性，需防止磕碰情况地发生，在具体压实的过程中，必须保证位置的准确性，防止出现气泡蔓延的现象。保证贴膜不脱落，达到后期贴膜的稳定效果。

光伏太阳能铝合金型材与其他型材的力学性能要求不同，其有着更加严格的标准。因此，在进行铝合金太阳能型材制造的过程中，对其进行较大程度的热化处理，使铝合金太阳能型材能够在高温的情况下保持可塑性，挤压性等等。然而，铝合金太阳能型材内部化学成分差异较大，在一定程度上为控制型材综合性能带来了难度。因此，针对此种情况，相关人员在较大的范围内进行不同材料化学成分的评估工作。与此同时，根据相关的企业生产标准，对合金化学成分进行系统规划，从而实现光伏铝合金结构内部高精度，在检验之后，保证整体结构的稳定性，抗腐蚀性，使得太阳能铝合金型材施工质量能够达到光能的收集效果。此外，为了保证能源收集量的稳定性，太阳能铝合金型材需要具备抗腐蚀性，能够在极其恶劣的条件下在户外长期使用。而型材生产技术根据实际情况和相关需求不断的更新、改变，在借鉴各个领域生产经验的同时，使得光伏太阳能铝合金型材生产质量大大提高[3,4]。

2.2 材料生产精度控制措施

在整个光伏太阳能铝合金型材生产的过程中，材料生产精度的控制是整个生产过程中的重要环节。因此，控制材料生产精度控的技术十分重要。控制材料生产精度主要运用的技术是熔炼技术。熔炼技术是在720℃的高温条件下，在旋转式蓄热熔炼炉中进行熔炼，吹入高纯氮气，在十几分钟之后，保证精炼剂量达到总体质量的0.08%，使用电子设备搅拌一定的时间，静置30分钟左右对滤液进行检验，保证光伏太阳能铝合金型材的力学性能。

在型材铸造的过程中，为了保证整体材质的冷却强度，实现快速的冷却，逐步细化型材铸造组织，使得光伏太阳能铝合金型材整体结构紧密性较强，力学性能好，必须对其进行半连续直接水冷浇注。在铸造的过程中，相关人员必须严格控制其温度、范围以及铸造速度，必须将冷却水温控制在相关范围之内，只有这样才能做好光伏太阳能铝合金器材的铸造工作。此外，严格仔细的排查可能产生裂纹的部位。针对光伏太阳能铝合金型材的内部结构和相关组织，相关人员必须采取一定的技术对分布不均匀的化学成分进行修正，这就在一定程度上防止了铸锭晶内偏析的情况。而对这种情况采取的相关技术，需要对铸锭进行高温处理，处理之后要进行保温，保温出炉之后，进行冷却处理，均匀化退火的技术在一定程度上加快冷却速度，保证光伏太阳能铝合金型材整体结构的颜色处理分布均匀。

这时，陈副市长打来电话，尹爱群心头一喜，让这铁杆哥们给指点指点吧。可是话题刚冒出，就被陈副市长打断，约他到一处茶馆见面。陈副市长戴着墨镜，把衣领掀得高高的，像个地下党员。

在几道工序之后，比较重要的是控制型材的挤压和时效工序。而此道工序最主要的是在线淬火，在线淬火的同时，保证铸锭加热温度在440℃，而所需要的模具加热温度则在450℃，整套模具加热时间为5小时，外部的辅助部分温度维持在460℃，而对型材挤压速度则要适中。在进行加热处理之后，出料口温度保持在相关标准温度左右，此工序之后，根据相关处理技术对型材进行有效处理，其温度和时间遵循相关标准。对光伏太阳能铝合金型材采用此种生产工艺，能够在一定程度上保证光伏太阳能铝合金型材整体结构的稳定性，保证其力学性能，为之后的生产工序打下坚实的基础。

3 光伏太阳能铝合金生产工艺的改良措施

3.1 优化模具的设计

在光伏铝合金的生产过程中，模具是决定铝合金形态、精度、尺寸的重要决定因素。只有较高的模具设计制造工艺，才能保障挤压生产的高质量、低能耗、高效率及成本控制。为了最大程度上提高模具设计及生产的质量，优化现有的模具及制造的工艺。

首先，采用先进的模具制造设备。例如采用cnc、轴加工中心、电火花加工中心等设备提高模具加工的精度。

进一步提高布置模孔的合理性：为了确保光伏太阳能铝合金型材的对称性，从根本上提高产品的生产效率和成品率。在进行模孔布置的过程中遵从对称原则，同时采用多孔对称的布置方法。同时在设计的过程中，将桥位设计在非装饰面上，防止其缺陷暴露。

制品尺寸和制品表面的质量是购买者最为关心的重要问题。因此，企业必须最大程度上确保制品的尺寸和表面的质量符合相关规范。在此，通过对模具工作带的优化设计改进制品尺寸的精度和表面的质量。在设计模具工作带的长度时，最大程度上确保落差在规定范围内，长度变化上趋于平缓，角度不可过大。同时，结合使用促流角和阻碍角对金属的流速进行平衡和限制，帮助在生产制造过程中对型材的表面质量进行改善。

3.2 改进熔炼、铸造与铸锭工艺

在进行熔炼的过程中，企业可以采用旋转式的蓄热炉进行熔炼。使用这种熔炉可以确保熔炼的温度在720℃到760℃。为材料的熔炼提供一个稳定可靠的环境。当温度超过720℃时，采用高纯度氮气吹入精炼剂精练15min。同时，精炼剂的用量应严格限制在熔体重量的0.08%。精炼完成后使用电磁作用进行搅拌，搅拌完成后进行静置。而后，对熔炼的材料进行取样检测。

在进行铸造的过程中，企业可以采用半连续直接水冷铸造方法，这种方法具有冷却强度大，速度快的优势。可以促进铸造组织细化，同时提高组织的密度,进而确保铸锭的力学性能和热处理效果符合生产要求。在进行铸造时，应确保铸造作业的温度维持在710℃到730℃之间。同时，铸造的速度稳定在50mm/min～70 mm/min，冷却水压控制在0.1至0.3兆帕之间。另外一方面，为减少过程中出现热裂纹，同时改善合金的化学组成，在线添加铝钛硼丝。

晶内偏析问题是影响产品质量的重要因素，也是生产过程中的常见问题。本文最大程度上对晶内偏析问题进行消缺和控制，改善型材的化学成分和组织结构。必须对铝合金棒进行均匀化处理。利用加热将铝合金棒温度升至540°到550°，温度恒定8至10个小时。采用出炉强风和冷却水进行冷却。退火后加快冷却，确保阳极氧化着色后外观色泽的均匀。

3.3 对表面处理工序的工艺进行提升

光伏太阳能铝合金型材表面的哑光效果，如果采用纯化学的方式，制成的哑光效果和砂面效果会因时间推移而逐渐变弱。同时，采用这种技术在作业过程中会消耗大量的铝材料，不利于控制成本。因此，企业应采用先进的机械喷砂，而后，结合使用化学处理方法奶，最大程度上提高亚光表面的表现效果。在采用喷砂工艺的过程中，应严格遵循以下要求：

第一，操作人员在喷砂工作开机之前，应提前准备好干净的手套，白洁布以及砂纸等用品，防止在工作过程中出现缺漏，准备好相关材料，及时解决缺陷问题。

第二，应严格对喷砂的速度进行控制，速度的控制应根据挤压材料的表面质量进行确定。大多数情况下80到100目为主。喷砂之后，应确保型材的表面无明显的挤压纹和突出的线条。

第三，在操作的过程中，技术人员应对型材的表面效果进行实施观测，即查看过程中是否存在漏喷的情况以及喷口堵塞的情况。

第四，在喷砂的过程中，应对喷砂机的力度不均造成的阴阳面以及型材之间色差的问题进行特别注意。

第五，对制材进行逐支检查，及时发现擦伤。同时，采样白洁布和沙纸对擦伤进行补救。

3.4 对包装及产品的质量进行检测

在完成所有工序后，进行产品包装时，组织员工对型材进行逐个检查，将不符合质量标准的产品挑出，禁止入库。检验完毕的型材还要进行质量检测，即进行覆膜测试，如果覆膜在光伏太阳能型材上不粘胶不脱落则检验合格。除此之外，检验合格的产品还要进行失重试验和抗热裂性试验。如果在此过程中出现黏膜的现象，对封孔的质量进行检查，把控好每个产品的重量。

4 结束语

我国的光伏产业在近年得到提升，光伏铝合金型材的需求量逐年增加。为了更好的适应时代的发展，生产单位结合当下先进的生产技术及材料质量的新要求对生产的工艺及流程进行全面升级。确保产品的稳定性和抗腐蚀性。防止材料在使用过程中出现损坏和质量问题。为生产企业创造更高的市场价值，进一步提高自身的核心竞争力。