淺談光伏太陽能鋁合金型材的生產(chǎn)工藝控制

陸宏亮

（中信渤海鋁業(yè)控股有限公司，河北 秦皇島 066000）

1 光伏太陽能鋁合金型材的應(yīng)用前景

近年來，為了加快國際社會經(jīng)濟發(fā)展，大多數(shù)的國家采用不可再生能源推動國家經(jīng)濟發(fā)展。但是石油、煤炭等不可再生能源消耗巨大，一是造成環(huán)境污染，二是過渡開采。因此，大多數(shù)國家實施“陽光計劃”，目的是利用相關(guān)技術(shù)開發(fā)太陽能資源，為國家經(jīng)濟發(fā)展謀求新資源。

我國最早實施陽光計劃是在1958年，現(xiàn)在的中國已經(jīng)成為全球重要的光伏太陽能電池/模組的生產(chǎn)國。從1958年到現(xiàn)在為止，我國在開發(fā)太陽能資源方面取得了較好的成績。

目前，我國已經(jīng)成為世界第一大光伏太陽電池/模組生產(chǎn)國。與此同時，制作光伏太陽電池所需的鋁合金邊框型材，我國也是世界第一供應(yīng)大國，日本、歐美等國家大量進(jìn)口我國的光伏太陽能鋁合金邊框型材。光伏太陽能鋁合金型材主要是用來做邊框、支撐受力，此外，光伏太陽能發(fā)電是可再生能源，滿足國際市場的需求。因此，光伏太陽能鋁合金型材的擁有更好的前景。

2 光伏太陽能鋁合金型材的生產(chǎn)工藝及相關(guān)質(zhì)量要求

近年來，為了滿足光伏太陽能鋁合金型材在國內(nèi)外的有效供應(yīng)，同時能夠保證光伏太陽能鋁合金的使用壽命和相關(guān)質(zhì)量，我國嚴(yán)格按照系統(tǒng)控制的機械化工序，根據(jù)相關(guān)國家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，對實際的光伏太陽能鋁合金型材組裝進(jìn)行規(guī)范化的統(tǒng)一安排。只有保證光伏太陽能鋁合金能夠在戶外長期使用，其表面結(jié)構(gòu)抗腐蝕性的效果好。在這樣的工作流程下，我國開發(fā)太陽能資源技術(shù)位居世界前列[2]。

2.1 型材的生產(chǎn)技術(shù)

在光伏太陽能鋁合金型材生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)技術(shù)尤為重要。生產(chǎn)光伏太陽能鋁合金型材的尺寸安排必須要根據(jù)相關(guān)圖紙進(jìn)行，與此同時，在進(jìn)行事后驗收的時候，必須嚴(yán)格按照高精密級標(biāo)準(zhǔn)，保證型材整體結(jié)構(gòu)表面的光滑性，杜絕焊合線等痕跡，保證達(dá)到10HW以上的韋氏硬度,采取噴砂氧化處理技術(shù)對結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行亮度、顏色的處理。對光伏太陽能鋁合金型材組裝的時候，為保證具體部位的質(zhì)量以及后續(xù)貼膜工作的嚴(yán)密性，需防止磕碰情況地發(fā)生，在具體壓實的過程中，必須保證位置的準(zhǔn)確性，防止出現(xiàn)氣泡蔓延的現(xiàn)象。保證貼膜不脫落，達(dá)到后期貼膜的穩(wěn)定效果。

光伏太陽能鋁合金型材與其他型材的力學(xué)性能要求不同，其有著更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在進(jìn)行鋁合金太陽能型材制造的過程中，對其進(jìn)行較大程度的熱化處理，使鋁合金太陽能型材能夠在高溫的情況下保持可塑性，擠壓性等等。然而，鋁合金太陽能型材內(nèi)部化學(xué)成分差異較大，在一定程度上為控制型材綜合性能帶來了難度。因此，針對此種情況，相關(guān)人員在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行不同材料化學(xué)成分的評估工作。與此同時，根據(jù)相關(guān)的企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，對合金化學(xué)成分進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，從而實現(xiàn)光伏鋁合金結(jié)構(gòu)內(nèi)部高精度，在檢驗之后，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，抗腐蝕性，使得太陽能鋁合金型材施工質(zhì)量能夠達(dá)到光能的收集效果。此外，為了保證能源收集量的穩(wěn)定性，太陽能鋁合金型材需要具備抗腐蝕性，能夠在極其惡劣的條件下在戶外長期使用。而型材生產(chǎn)技術(shù)根據(jù)實際情況和相關(guān)需求不斷的更新、改變，在借鑒各個領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)驗的同時，使得光伏太陽能鋁合金型材生產(chǎn)質(zhì)量大大提高[3,4]。

2.2 材料生產(chǎn)精度控制措施

在整個光伏太陽能鋁合金型材生產(chǎn)的過程中，材料生產(chǎn)精度的控制是整個生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。因此，控制材料生產(chǎn)精度控的技術(shù)十分重要?？刂撇牧仙a(chǎn)精度主要運用的技術(shù)是熔煉技術(shù)。熔煉技術(shù)是在720℃的高溫條件下，在旋轉(zhuǎn)式蓄熱熔煉爐中進(jìn)行熔煉，吹入高純氮氣，在十幾分鐘之后，保證精煉劑量達(dá)到總體質(zhì)量的0.08%，使用電子設(shè)備攪拌一定的時間，靜置30分鐘左右對濾液進(jìn)行檢驗，保證光伏太陽能鋁合金型材的力學(xué)性能。

在型材鑄造的過程中，為了保證整體材質(zhì)的冷卻強度，實現(xiàn)快速的冷卻，逐步細(xì)化型材鑄造組織，使得光伏太陽能鋁合金型材整體結(jié)構(gòu)緊密性較強，力學(xué)性能好，必須對其進(jìn)行半連續(xù)直接水冷澆注。在鑄造的過程中，相關(guān)人員必須嚴(yán)格控制其溫度、范圍以及鑄造速度，必須將冷卻水溫控制在相關(guān)范圍之內(nèi)，只有這樣才能做好光伏太陽能鋁合金器材的鑄造工作。此外，嚴(yán)格仔細(xì)的排查可能產(chǎn)生裂紋的部位。針對光伏太陽能鋁合金型材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)組織，相關(guān)人員必須采取一定的技術(shù)對分布不均勻的化學(xué)成分進(jìn)行修正，這就在一定程度上防止了鑄錠晶內(nèi)偏析的情況。而對這種情況采取的相關(guān)技術(shù)，需要對鑄錠進(jìn)行高溫處理，處理之后要進(jìn)行保溫，保溫出爐之后，進(jìn)行冷卻處理，均勻化退火的技術(shù)在一定程度上加快冷卻速度，保證光伏太陽能鋁合金型材整體結(jié)構(gòu)的顏色處理分布均勻。

這時，陳副市長打來電話，尹愛群心頭一喜，讓這鐵桿哥們給指點指點吧。可是話題剛冒出，就被陳副市長打斷，約他到一處茶館見面。陳副市長戴著墨鏡，把衣領(lǐng)掀得高高的，像個地下黨員。

在幾道工序之后，比較重要的是控制型材的擠壓和時效工序。而此道工序最主要的是在線淬火，在線淬火的同時，保證鑄錠加熱溫度在440℃，而所需要的模具加熱溫度則在450℃，整套模具加熱時間為5小時，外部的輔助部分溫度維持在460℃，而對型材擠壓速度則要適中。在進(jìn)行加熱處理之后，出料口溫度保持在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)溫度左右，此工序之后，根據(jù)相關(guān)處理技術(shù)對型材進(jìn)行有效處理，其溫度和時間遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對光伏太陽能鋁合金型材采用此種生產(chǎn)工藝，能夠在一定程度上保證光伏太陽能鋁合金型材整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證其力學(xué)性能，為之后的生產(chǎn)工序打下堅實的基礎(chǔ)。

3 光伏太陽能鋁合金生產(chǎn)工藝的改良措施

3.1 優(yōu)化模具的設(shè)計

在光伏鋁合金的生產(chǎn)過程中，模具是決定鋁合金形態(tài)、精度、尺寸的重要決定因素。只有較高的模具設(shè)計制造工藝，才能保障擠壓生產(chǎn)的高質(zhì)量、低能耗、高效率及成本控制。為了最大程度上提高模具設(shè)計及生產(chǎn)的質(zhì)量，優(yōu)化現(xiàn)有的模具及制造的工藝。

首先，采用先進(jìn)的模具制造設(shè)備。例如采用cnc、軸加工中心、電火花加工中心等設(shè)備提高模具加工的精度。

進(jìn)一步提高布置?？椎暮侠硇裕簽榱舜_保光伏太陽能鋁合金型材的對稱性，從根本上提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和成品率。在進(jìn)行?？撞贾玫倪^程中遵從對稱原則，同時采用多孔對稱的布置方法。同時在設(shè)計的過程中，將橋位設(shè)計在非裝飾面上，防止其缺陷暴露。

制品尺寸和制品表面的質(zhì)量是購買者最為關(guān)心的重要問題。因此，企業(yè)必須最大程度上確保制品的尺寸和表面的質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范。在此，通過對模具工作帶的優(yōu)化設(shè)計改進(jìn)制品尺寸的精度和表面的質(zhì)量。在設(shè)計模具工作帶的長度時，最大程度上確保落差在規(guī)定范圍內(nèi)，長度變化上趨于平緩，角度不可過大。同時，結(jié)合使用促流角和阻礙角對金屬的流速進(jìn)行平衡和限制，幫助在生產(chǎn)制造過程中對型材的表面質(zhì)量進(jìn)行改善。

3.2 改進(jìn)熔煉、鑄造與鑄錠工藝

在進(jìn)行熔煉的過程中，企業(yè)可以采用旋轉(zhuǎn)式的蓄熱爐進(jìn)行熔煉。使用這種熔爐可以確保熔煉的溫度在720℃到760℃。為材料的熔煉提供一個穩(wěn)定可靠的環(huán)境。當(dāng)溫度超過720℃時，采用高純度氮氣吹入精煉劑精練15min。同時，精煉劑的用量應(yīng)嚴(yán)格限制在熔體重量的0.08%。精煉完成后使用電磁作用進(jìn)行攪拌，攪拌完成后進(jìn)行靜置。而后，對熔煉的材料進(jìn)行取樣檢測。

在進(jìn)行鑄造的過程中，企業(yè)可以采用半連續(xù)直接水冷鑄造方法，這種方法具有冷卻強度大，速度快的優(yōu)勢?？梢源龠M(jìn)鑄造組織細(xì)化，同時提高組織的密度,進(jìn)而確保鑄錠的力學(xué)性能和熱處理效果符合生產(chǎn)要求。在進(jìn)行鑄造時，應(yīng)確保鑄造作業(yè)的溫度維持在710℃到730℃之間。同時，鑄造的速度穩(wěn)定在50mm/min～70 mm/min，冷卻水壓控制在0.1至0.3兆帕之間。另外一方面，為減少過程中出現(xiàn)熱裂紋，同時改善合金的化學(xué)組成，在線添加鋁鈦硼絲。

晶內(nèi)偏析問題是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，也是生產(chǎn)過程中的常見問題。本文最大程度上對晶內(nèi)偏析問題進(jìn)行消缺和控制，改善型材的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。必須對鋁合金棒進(jìn)行均勻化處理。利用加熱將鋁合金棒溫度升至540°到550°，溫度恒定8至10個小時。采用出爐強風(fēng)和冷卻水進(jìn)行冷卻。退火后加快冷卻，確保陽極氧化著色后外觀色澤的均勻。

3.3 對表面處理工序的工藝進(jìn)行提升

光伏太陽能鋁合金型材表面的啞光效果，如果采用純化學(xué)的方式，制成的啞光效果和砂面效果會因時間推移而逐漸變?nèi)?。同時，采用這種技術(shù)在作業(yè)過程中會消耗大量的鋁材料，不利于控制成本。因此，企業(yè)應(yīng)采用先進(jìn)的機械噴砂，而后，結(jié)合使用化學(xué)處理方法奶，最大程度上提高亞光表面的表現(xiàn)效果。在采用噴砂工藝的過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循以下要求：

第一，操作人員在噴砂工作開機之前，應(yīng)提前準(zhǔn)備好干凈的手套，白潔布以及砂紙等用品，防止在工作過程中出現(xiàn)缺漏，準(zhǔn)備好相關(guān)材料，及時解決缺陷問題。

第二，應(yīng)嚴(yán)格對噴砂的速度進(jìn)行控制，速度的控制應(yīng)根據(jù)擠壓材料的表面質(zhì)量進(jìn)行確定。大多數(shù)情況下80到100目為主。噴砂之后，應(yīng)確保型材的表面無明顯的擠壓紋和突出的線條。

第三，在操作的過程中，技術(shù)人員應(yīng)對型材的表面效果進(jìn)行實施觀測，即查看過程中是否存在漏噴的情況以及噴口堵塞的情況。

第四，在噴砂的過程中，應(yīng)對噴砂機的力度不均造成的陰陽面以及型材之間色差的問題進(jìn)行特別注意。

第五，對制材進(jìn)行逐支檢查，及時發(fā)現(xiàn)擦傷。同時，采樣白潔布和沙紙對擦傷進(jìn)行補救。

3.4 對包裝及產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢測

在完成所有工序后，進(jìn)行產(chǎn)品包裝時，組織員工對型材進(jìn)行逐個檢查，將不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品挑出，禁止入庫。檢驗完畢的型材還要進(jìn)行質(zhì)量檢測，即進(jìn)行覆膜測試，如果覆膜在光伏太陽能型材上不粘膠不脫落則檢驗合格。除此之外，檢驗合格的產(chǎn)品還要進(jìn)行失重試驗和抗熱裂性試驗。如果在此過程中出現(xiàn)黏膜的現(xiàn)象，對封孔的質(zhì)量進(jìn)行檢查，把控好每個產(chǎn)品的重量。

4 結(jié)束語

我國的光伏產(chǎn)業(yè)在近年得到提升，光伏鋁合金型材的需求量逐年增加。為了更好的適應(yīng)時代的發(fā)展，生產(chǎn)單位結(jié)合當(dāng)下先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)及材料質(zhì)量的新要求對生產(chǎn)的工藝及流程進(jìn)行全面升級。確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和抗腐蝕性。防止材料在使用過程中出現(xiàn)損壞和質(zhì)量問題。為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更高的市場價值，進(jìn)一步提高自身的核心競爭力。