CN112176233A - 一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺 - Google Patents

一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，提供了一种从原材料的选择、后续的熔炼成型与成型后的加工工艺。本发明制得的铝型材，满足太阳能支架的需求条件，并且内部组织结构稳定，一体成型并且工艺流程简单，能够大幅降低现有技术中不合格产生的概率，从而节约生产成本。

Description

一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺
技术领域
本发明涉及铝型材成型技术领域，特别是一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺。
背景技术
太阳能发电是一种无污染新能源发电技术。太阳能发电通过光伏板吸收太阳能转化为电能，光伏板需要通过太阳能支架支撑，为了便于太阳能发电***中光伏板的摆放、安装、固定，因此太阳能支架于普通的支架存在不同，其特点是无焊接、无钻孔、100%可调和100%可重复利用。为了满足上述条件，因此目前太阳能支架的制作工艺要求高，难度大；在生产过程中容易出现不合格数量多的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种生产效果稳定，不合格比例低的生产工艺。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，包括以下步骤：
S1、选择原材料；所述原材料中各元素的百分比分别为：Si、0.38%~0.42%，Mg、0.53%~0.57%，Fe不大于0.18%，其余元素为Al；
S2、熔炼；将步骤S1中的原材料熔炼，熔炼温度在720℃~760℃；
S3、铸造；采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为710℃~730℃，铸造速度为50~70mm/min，冷却水压0.1~0.3MPa；采用直接水冷方法的冷却强度大，冷却速度块，使铸造组织细化，增加组织密度，从而提高力学性能和热处理效果。
S4、对铸棒组织进行均匀化处理；
S5、将步骤S4处理后的铸棒挤压成型，制得铝型材；
S6、对步骤S5挤压制得的铝型材采用调直机拉直；
S7、对铝型材进行切割、装框和时效处理；
S8、对步骤S7中处理后的铝型材进行喷砂和氧化处理。
在上述生产工艺中，所述步骤S4中的均匀化处理，是将铸棒加热到540℃~550℃，保温8~10h，出炉后采取强风冷却或水雾冷却中的任意一种。这种处理方式可以减少和消除铸造得到的材料内的晶内偏析，并改善其化学成分和组织结构的不均匀。
在上述生产工艺中，所述步骤S5中铸棒温度控制在480℃，挤压流速控制在15m/min。
步骤S5中采用挤压机进行挤压成型，挤压机中的模具在挤压之前进行氮化，模具氮化后一次生产的铝型材不超过50条，氮化两次后一次生产的铝型材不超过60条。
在上述生产工艺中，所述步骤S6中，调直时铝型材温度控制在50℃以下，拉伸率控制在1%。在拉直处理后，铝型材之间保留10cm的间隙，防止型材擦花。
在上述生产工艺中，所述步骤S7中，锯切长度控制在正5mm，去除铝型材上的毛刺；时效温度控制在190℃~210℃，时效时间为3.5~4h。
在上述生产工艺中，在步骤S8中，喷砂流速控制在0.1m/s，氧化膜厚度达到15um，氧化膜厚度的厚度比普通的氧化膜厚度多5um，确保了耐腐蚀性。
在上述生产工艺中，所述步骤S1中选用的所有元素的原材料，均是未经过阳极氧化处理的材料。阳极氧化后的材料在挤压生产时，生产出的铝型材表面容易产生小黑点和毛刺，严重时会导致铝型材表面发黑，影响表面质量。
在上述生产工艺中，所述步骤S2中，在720℃以上温度时，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼15min，精炼剂用量为原材料溶体质量的0.08%；在精炼结束后采用电磁搅拌15min，然后铝液静置20~30min。严格控制铝合金溶液的化学反应，使材料达到所要求的力学性能。
在上述生产工艺中的步骤S3中，在铸造过程中在线添加铝钛硼丝，添加速度为1700~2000mm/min。加入铝钛硼丝可以减少热裂纹倾向，改善合金的化学组成。
本发明具有以下优点：
通过本发明制得的铝型材，内部组织结构稳定，一体成型并且工艺流程简单，能够大幅降低现有技术中不合格产生的概率，从而节约生产成本。
附图说明
图1 为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例一；
如图1所示，一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其生产步骤如下：
S1、选择原材料；所述原材料中各元素的百分比分别为：Si、0.38%~0.42%，Mg、0.53%~0.57%，Fe不大于0.18%，其余元素为Al；
S2、熔炼；将步骤S1中的原材料熔炼，熔炼温度在720℃~760℃；
S3、铸造；采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为710℃~730℃，铸造速度为50~70mm/min，冷却水压0.1~0.3MPa；采用直接水冷方法的冷却强度大，冷却速度块，使铸造组织细化，增加组织密度，从而提高力学性能和热处理效果。
S4、对铸棒组织进行均匀化处理；
S5、将步骤S4处理后的铸棒挤压成型，制得铝型材；
S6、对步骤S5挤压制得的铝型材采用调直机拉直；
S7、对铝型材进行切割、装框和时效处理；
S8、对步骤S7中处理后的铝型材进行喷砂和氧化处理。
在上述生产工艺中，所述步骤S4中的均匀化处理，是将铸棒加热到540℃~550℃，保温8~10h，出炉后采取强风冷却或水雾冷却中的任意一种。这种处理方式可以减少和消除铸造得到的材料内的晶内偏析，并改善其化学成分和组织结构的不均匀。
在上述生产工艺中，所述步骤S5中铸棒温度控制在480℃，挤压流速控制在15m/min。
步骤S5中采用挤压机进行挤压成型，挤压机中的模具在挤压之前进行氮化，模具氮化后一次生产的铝型材不超过50条，氮化两次后一次生产的铝型材不超过60条。
在上述生产工艺中，所述步骤S6中，调直时铝型材温度控制在50℃以下，拉伸率控制在1%。在拉直处理后，铝型材之间保留10cm的间隙，防止型材擦花。
在上述生产工艺中，所述步骤S7中，锯切长度控制在正5mm，去除铝型材上的毛刺；时效温度控制在190℃~210℃，时效时间为3.5~4h。
在上述生产工艺中，在步骤S8中，喷砂流速控制在0.1m/s，氧化膜厚度达到15um，氧化膜厚度的厚度比普通的氧化膜厚度多5um，确保了耐腐蚀性。
在上述生产工艺中，所述步骤S1中选用的所有元素的原材料，均是未经过阳极氧化处理的材料。阳极氧化后的材料在挤压生产时，生产出的铝型材表面容易产生小黑点和毛刺，严重时会导致铝型材表面发黑，影响表面质量。
在上述生产工艺中，所述步骤S2中，在720℃以上温度时，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼15min，精炼剂用量为原材料溶体质量的0.08%；在精炼结束后采用电磁搅拌15min，然后铝液静置20~30min。严格控制铝合金溶液的化学反应，使材料达到所要求的力学性能。
在上述生产工艺中的步骤S3中，在铸造过程中在线添加铝钛硼丝，添加速度为1700~2000mm/min。加入铝钛硼丝可以减少热裂纹倾向，改善合金的化学组成。
在上述生产工艺的步骤S8中，所述氧化处理为阳极氧化，所述阳极氧化的工序包括：
S81、水洗，喷砂后的型材置于浓度为160-220g/L的硫酸中常温浸渍1-5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S82、酸蚀，将步骤S81中处理后的铝型材置于浓度为10-30g/L、PH为2.0-3.8的氢氟酸中酸洗1-8min，酸洗温度为35-50℃，酸洗后的铝型材取出常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S83、碱蚀，将步骤S82处理后的铝型材置于氢氧化钠浓度为45-80g/L，铝离子浓度为25-120g/L的碱溶液中碱洗1-20min，碱洗温度为40-60℃，碱洗后的铝型材取出常温水洗，水洗时间为1-4min。
S84、中和，将步骤S84处理后的铝型材置于浓度160-220g/L的硫酸中常温中和3-8min后常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S85、电解，将步骤S84处理后的铝型材置于电解槽内电解20-60min，电解温度为18-22℃，电解液为浓度130-200g/L的硫酸，电解电压为16-18V，电流密度为1.0-1.5A/dm2,铝离子浓度不大于25g/L，将电解后的铝型材常温水洗1-4min，控制PH值不低于6。
S86、中温封孔，将步骤S85处理后的铝型材置于镍离子浓度为0.8-1.3g/L，PH5.0-6.5的溶液中中温封孔，封孔温度为55-65℃，封孔时间为8-20min，中温封孔后铝型材进行常温水洗3-6min，控制PH值不低于6。
S87、沥水、将步骤S86处理后的铝型材在无酸碱气味且无灰尘环境下沥水5min以上。
实施例二；
一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其生产步骤如下：
S1、选择原材料；所述原材料中各元素的百分比分别为：Si、0.42%，Mg、0.57%，Fe不大于0.18%，其余元素为Al；
S2、熔炼；将步骤S1中的原材料熔炼，熔炼温度在720℃~760℃；
S3、铸造；采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为710℃~730℃，铸造速度为50~70mm/min，冷却水压0.1~0.3MPa；采用直接水冷方法的冷却强度大，冷却速度块，使铸造组织细化，增加组织密度，从而提高力学性能和热处理效果。
S4、对铸棒组织进行均匀化处理；
S5、将步骤S4处理后的铸棒挤压成型，制得铝型材；
S6、对步骤S5挤压制得的铝型材采用调直机拉直；
S7、对铝型材进行切割、装框和时效处理；
S8、对步骤S7中处理后的铝型材进行喷砂和氧化处理。
在上述生产工艺中，所述步骤S4中的均匀化处理，是将铸棒加热到540℃~550℃，保温8~10h，出炉后采取强风冷却或水雾冷却中的任意一种。这种处理方式可以减少和消除铸造得到的材料内的晶内偏析，并改善其化学成分和组织结构的不均匀。
在上述生产工艺中，所述步骤S5中铸棒温度控制在480℃，挤压流速控制在15m/min。
步骤S5中采用挤压机进行挤压成型，挤压机中的模具在挤压之前进行氮化，模具氮化后一次生产的铝型材不超过50条，氮化两次后一次生产的铝型材不超过60条。
在上述生产工艺中，所述步骤S6中，调直时铝型材温度控制在50℃以下，拉伸率控制在1%。在拉直处理后，铝型材之间保留10cm的间隙，防止型材擦花。
在上述生产工艺中，所述步骤S7中，锯切长度控制在正5mm，去除铝型材上的毛刺；时效温度控制在190℃~210℃，时效时间为3.5~4h。
在上述生产工艺中，在步骤S8中，喷砂流速控制在0.1m/s，氧化膜厚度达到15um，氧化膜厚度的厚度比普通的氧化膜厚度多5um，确保了耐腐蚀性。
在上述生产工艺中，所述步骤S1中选用的所有元素的原材料，均是未经过阳极氧化处理的材料。阳极氧化后的材料在挤压生产时，生产出的铝型材表面容易产生小黑点和毛刺，严重时会导致铝型材表面发黑，影响表面质量。
在上述生产工艺中，所述步骤S2中，在720℃以上温度时，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼15min，精炼剂用量为原材料溶体质量的0.08%；在精炼结束后采用电磁搅拌15min，然后铝液静置20~30min。严格控制铝合金溶液的化学反应，使材料达到所要求的力学性能。
在上述生产工艺中的步骤S3中，在铸造过程中在线添加铝钛硼丝，添加速度为1700~2000mm/min。加入铝钛硼丝可以减少热裂纹倾向，改善合金的化学组成。
在上述生产工艺的步骤S8中，所述氧化处理为阳极氧化，所述阳极氧化的工序包括：
S81、水洗，喷砂后的型材置于浓度为220g/L的硫酸中常温浸渍1-5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S82、酸蚀，将步骤S81中处理后的铝型材置于浓度为30g/L、PH为2.0-3.8的氢氟酸中酸洗1-8min，酸洗温度为35-50℃，酸洗后的铝型材取出常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S83、碱蚀，将步骤S82处理后的铝型材置于氢氧化钠浓度为80g/L，铝离子浓度为120g/L的碱溶液中碱洗20min，碱洗温度为40-60℃，碱洗后的铝型材取出常温水洗，水洗时间为1-4min。
S84、中和，将步骤S84处理后的铝型材置于浓度160-220g/L的硫酸中常温中和3-8min后常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S85、电解，将步骤S84处理后的铝型材置于电解槽内电解20-60min，电解温度为18-22℃，电解液为浓度200g/L的硫酸，电解电压为16-18V，电流密度为1.0-1.5A/dm2,铝离子浓度不大于25g/L，将电解后的铝型材常温水洗1-4min，控制PH值不低于6。
S86、中温封孔，将步骤S85处理后的铝型材置于镍离子浓度为1.3g/L，PH5.0-6.5的溶液中中温封孔，封孔温度为55-65℃，封孔时间为8-20min，中温封孔后铝型材进行常温水洗3-6min，控制PH值不低于6。
S87、沥水、将步骤S86处理后的铝型材在无酸碱气味且无灰尘环境下沥水5min以上。
实施例三；
一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其生产步骤如下：
S1、选择原材料；所述原材料中各元素的百分比分别为：Si、0.40%，Mg、0.55%，Fe不大于0.18%，其余元素为Al；
S2、熔炼；将步骤S1中的原材料熔炼，熔炼温度在740℃；
S3、铸造；采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为710℃~730℃，铸造速度为50~70mm/min，冷却水压0.1~0.3MPa；采用直接水冷方法的冷却强度大，冷却速度块，使铸造组织细化，增加组织密度，从而提高力学性能和热处理效果。
S4、对铸棒组织进行均匀化处理；
S5、将步骤S4处理后的铸棒挤压成型，制得铝型材；
S6、对步骤S5挤压制得的铝型材采用调直机拉直；
S7、对铝型材进行切割、装框和时效处理；
S8、对步骤S7中处理后的铝型材进行喷砂和氧化处理。
在上述生产工艺中，所述步骤S4中的均匀化处理，是将铸棒加热到540℃~550℃，保温8~10h，出炉后采取强风冷却或水雾冷却中的任意一种。这种处理方式可以减少和消除铸造得到的材料内的晶内偏析，并改善其化学成分和组织结构的不均匀。
在上述生产工艺中，所述步骤S5中铸棒温度控制在480℃，挤压流速控制在15m/min。
步骤S5中采用挤压机进行挤压成型，挤压机中的模具在挤压之前进行氮化，模具氮化后一次生产的铝型材不超过50条，氮化两次后一次生产的铝型材不超过60条。
在上述生产工艺中，所述步骤S6中，调直时铝型材温度控制在50℃以下，拉伸率控制在1%。在拉直处理后，铝型材之间保留10cm的间隙，防止型材擦花。
在上述生产工艺中，所述步骤S7中，锯切长度控制在正5mm，去除铝型材上的毛刺；时效温度控制在190℃~210℃，时效时间为3.5~4h。
在上述生产工艺中，在步骤S8中，喷砂流速控制在0.1m/s，氧化膜厚度达到15um，氧化膜厚度的厚度比普通的氧化膜厚度多5um，确保了耐腐蚀性。
在上述生产工艺中，所述步骤S1中选用的所有元素的原材料，均是未经过阳极氧化处理的材料。阳极氧化后的材料在挤压生产时，生产出的铝型材表面容易产生小黑点和毛刺，严重时会导致铝型材表面发黑，影响表面质量。
在上述生产工艺中，所述步骤S2中，在720℃以上温度时，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼15min，精炼剂用量为原材料溶体质量的0.08%；在精炼结束后采用电磁搅拌15min，然后铝液静置20~30min。严格控制铝合金溶液的化学反应，使材料达到所要求的力学性能。
在上述生产工艺中的步骤S3中，在铸造过程中在线添加铝钛硼丝，添加速度为1700~2000mm/min。加入铝钛硼丝可以减少热裂纹倾向，改善合金的化学组成。
在上述生产工艺的步骤S8中，所述氧化处理为阳极氧化，所述阳极氧化的工序包括：
S81、水洗，喷砂后的型材置于浓度为190g/L的硫酸中常温浸渍1-5min后取出进行常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S82、酸蚀，将步骤S81中处理后的铝型材置于浓度为20g/L、PH为2.0-3.8的氢氟酸中酸洗1-8min，酸洗温度为35-50℃，酸洗后的铝型材取出常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S83、碱蚀，将步骤S82处理后的铝型材置于氢氧化钠浓度为60g/L，铝离子浓度为75g/L的碱溶液中碱洗1-20min，碱洗温度为40-60℃，碱洗后的铝型材取出常温水洗，水洗时间为1-4min。
S84、中和，将步骤S84处理后的铝型材置于浓度160-220g/L的硫酸中常温中和3-8min后常温水洗，水洗时间为1-4min，控制PH不低于4。
S85、电解，将步骤S84处理后的铝型材置于电解槽内电解20-60min，电解温度为18-22℃，电解液为浓度165g/L的硫酸，电解电压为16-18V，电流密度为1.0-1.5A/dm2,铝离子浓度不大于25g/L，将电解后的铝型材常温水洗1-4min，控制PH值不低于6。
S86、中温封孔，将步骤S85处理后的铝型材置于镍离子浓度为1.0g/L，PH5.0-6.5的溶液中中温封孔，封孔温度为55-65℃，封孔时间为8-20min，中温封孔后铝型材进行常温水洗3-6min，控制PH值不低于6。
S87、沥水、将步骤S86处理后的铝型材在无酸碱气味且无灰尘环境下沥水5min以上。

Claims (10)

1.一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、选择原材料；所述原材料中各元素的百分比分别为：Si、0.38%~0.42%，Mg、0.53%~0.57%，Fe不大于0.18%，其余元素为Al；
S2、熔炼；将步骤S1中的原材料熔炼，熔炼温度在720℃~760℃；
S3、铸造；采用半连续直接水冷铸造方法进行铸造，铸造温度为710℃~730℃，铸造速度为50~70mm/min，冷却水压0.1~0.3MPa；
S4、对铸棒组织进行均匀化处理；
S5、将步骤S4处理后的铸棒挤压成型，制得铝型材；
S6、对步骤S5挤压制得的铝型材采用调直机拉直；
S7、对铝型材进行切割、装框和时效处理；
S8、对步骤S7中处理后的铝型材进行喷砂和氧化处理。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：所述步骤S4中的均匀化处理，是将铸棒加热到540℃~550℃，保温8~10h，出炉后采取强风冷却或水雾冷却中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：所述步骤S5中铸棒温度控制在480℃，挤压流速控制在15m/min。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：步骤S5中采用挤压机进行挤压成型，挤压机中的模具在挤压之前进行氮化，模具氮化后一次生产的铝型材不超过50条，氮化两次后一次生产的铝型材不超过60条。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：所述步骤S6中，调直时铝型材温度控制在50℃以下，拉伸率控制在1%。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：所述步骤S7中，锯切长度控制在正5mm，去除铝型材上的毛刺；时效温度控制在190℃~210℃，时效时间为3.5~4h。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：在步骤S8中，喷砂流速控制在0.1m/s，氧化膜厚度达到15um。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：所述步骤S1中选用的所有元素的原材料，均是未经过阳极氧化处理的材料。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：所述步骤S2中，在720℃以上温度时，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼15min，精炼剂用量为原材料溶体质量的0.08%；在精炼结束后采用电磁搅拌15min，然后铝液静置20~30min。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能支架边框铝合金型材生产工艺，其特征在于：在步骤S3中，在铸造过程中在线添加铝钛硼丝，添加速度为1700~2000mm/min。
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