铝型材开模定制怎样解决焊合线的问题？
焊合线是挤压铝型材面临的一大难题,焊合线条纹是挤压条纹的一种，它是型材挤压生产中，铝棒经过分流模具生产出来的铝型材，经过表面处理后会在焊合线位置出现连续的黑色或白色带状条纹。
挤压模具
目前，这一问题在挤压铝型材领域还是普遍存在，也是名铝挤型材厂最大的质量问题。
尽管费了很多力气，但是焊合性问题还是不能彻底解决，只能说可以改善。
焊合线
改善这一问题其关键技术是模具设计。分流模挤压时在焊合处金属剧烈变形，温度急剧上升，造成型材焊含处组织品粒粗大。或者是模具设计不合理，焊合不够充分，造成铸态组织带入挤压制品。
挤压车间
所以，只有在模上设计上下功夫，才能降低焊合线品质事故发生的风险。相信随着科学的发展，这一问题终究会得到有效解决。
解决焊合线方法：
1、将切残料的剪刀刃磨快，并调平直。
2、清洁坯锭端面，防止润滑油异物混入。
3、适当提高挤压温度。
4、在铝管生产工艺中分无缝和有缝两种生产工艺，有缝管在挤压过程中，胚料在模具上是分3~4个孔挤出，在接合部位自然形成焊合线，在阳极氧化后焊合线位置会出现明显的一条焊合纹，如果产品对氧化及焊合线问题要求较高，建议使用无缝铝管，因为无缝铝管在积压过程中是整体挤压而出，并不存在焊合线。
5、生产过程中经常遇到由于焊缝严重问题，型材经表面处理后出现黑带或色差严重而使产品报废，造成不可挽回的损失。焊合力较低是因为挤压力过低，造成挤压力低的因素有模具上的因素也有工艺上的。挤压温度及挤压速度铝棒的温度高是有利于金属的扩散结合，但又导致金属粘结模具现象的加剧，同时，温度高，又导致金属的组织晶粒生长和成长速度加快，因而将使焊缝组织粗大。挤压速度过高，金属变形功增大，金属温度升高较大。另外，挤压温度过高，挤压力将降低，因而又降低了焊合力。
就是一个时间点，时效后会提高铝型材硬度，造成拉弯费劲。同时会导致焊合线（焊接线、和流线）开裂，甚至拉弯时变形。
关于型材拉弯工艺特点及要求
1、 所谓拉弯即是在给于型材预制拉力(在屈服极限范围内)的前提下，利用旋转和靠模改变型材断面变形中介面(内移)使其塑性变形的过程。
2、 关于备料长度：一般情况下备料应是所需弯曲材料的有效弧长加上工艺段之和，工艺段等于2.1倍的变形宽度(t)，变形宽度(t)等于外半径(R外)减内半径(R内)。
备料长度=有效弧长+2.1 t 当然具体备料长度可以根据实际情况考虑套裁，以便节省工艺段。
3、 关于备料数量：一般情况下应根据不同断面、不同半径、不同弧长在实际需要数量基础上增加1~2支备份，以便做为调试模具用。该备份未考虑材料弯曲后的运输、加工、安装等环节可能出现的损失数量。
4、 关于材料每支弯曲有效弧长的要求：通常情况下不应超过弧度角180度。
5、 关于材料硬度状态的要求：当型材弯曲的伸长率满足变形量要求时应选择T5状态(ð≤10%)，铝型材的国家标准为ð≥ 8 %ð = t / R内×100% = (R外-R内) ÷R内×100% 否则应选择To~T4状态。当然型材生产厂一般不愿意给客户生产T1~T4状态型材。
6、 关于型材表面处理要求：通常情况下可以选择阳极氧化或涂装后弯曲加工(涂层的伸长率远大于型材的伸长率)因为型材拉弯时型材与模具之间没有相对位移，故不会损伤型材。如型材弯曲过程中涂层脱落则是涂层的附着力不足原因造成的，产生附着力不足的原因主要有喷涂前处理不好或加温不足及加温时间不足造成。当然为方便运输和安装应适当做表面保护。
光伏太阳能铝合金型材的生产工艺及质量要求
光伏太阳能铝合金作为光伏太阳能的重要附件因长期暴露在野外，其使用寿命在15年以上，对其表面质量要求严格，特别是耐腐蚀性能的要求更严，型材在组装时，采用全自动机械化，所以对几何尺寸的要求特别严。目前客户一般采用GB5237、JISH4100、EN755.2、ENI2020.2、JISH8602等标准执行。我国2008年由江阴东华铝材科技有限公司作为主要起草单位，起草的《铝合金光伏太阳能型材》国家标准已进入审订阶段，虽然没有颁布实施，但我个人认为，有一些条款，不妨用来指导我们的生产还是有一定的意义的，本文在下面有些引用，请读者谅解。
1、质量要求及型材形状
（1）客户质量要求
A、几何尺寸严格按图纸要求，未注尺寸按国家标准GB523或GB/T6892超高精级标准验收。
B、表面光滑不得有模具纹和焊合线、黑线、白线。
C、韦氏硬度10HW以上，部分客户要求14HW以上。
D、表面喷砂氧化，氧化膜≥15μm，颜色一致，亮度好。
F、表面A、B、C面要求不允许划伤、磕碰。
E、贴膜要求尽量减少气泡，贴膜不准偏，不粘膜不脱落。
（2）型材形状，见图1
挤压生产光伏太阳能铝合金型材，是整个生产工序中最简单的一环，主要控制三温，速度及模具的设计、维护这三个方面，下面从模具、挤压工艺两个方面进行论述。
（1）模具要求
A、足够的空刀位≥2.5㎜，保证空刀位不粘铝。
B、表面硬度必须达到HV≥1000，表面光洁度良好。
C、模具工作带加工最好慢走丝，精度要求高，工作带不能过长，长度控制在3㎜～8㎜之间，且必须保证园弧过渡，尽量减少工作带长度落差。
D、工作带严禁有缺口，哪怕是一个微丝也不行。
E、工作带抛光要亮，最后一道抛光要用1000目的金相砂纸，保证工作带起镜面。
F、模具氮化间隔应低于普通型材的生产支数。
（2）挤压工艺控制
A、铝棒上机温度450℃～460℃。可先将铝棒加温到500℃～520℃，然后从加温炉内取出降温，挤压棒温尽量不要过高，避免黑线、拖伤麻面现象发生。
B、模具温度450℃～480℃，必须保证在模具加温炉内加温2h以上，但超过8h必须将模具取出。
C、盛锭筒温度380℃～400℃，目前挤压机出厂时，挤压机生产厂家都将盛锭筒的温度锁定最高温度400℃。
D、挤压速度视出材表面质量而定。一般情况下8m/min～18m/min出料口在线淬火温度520±5℃,6060合金在线淬火温度515±5℃,冷却速度4℃/S(风量660m3/h全压，风压850Pa)。
E、尾部操作员工注意在移动型材过程中擦伤、划伤、碰伤型材。型材装框不得重叠对合，支与支之间必须保持2㎝左右的距离，避免相互擦伤。有条件的厂家应逐层用瓦檩纸隔开，然后再上下对应摆放垫条。
5、时效工艺选择
铝合金型材的时效硬化是一个相当复杂的过程，它与合金元素的组成，挤压生产工艺的执行及时效工艺的选择都有很大的关系。目前确凿学者认为：时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝合金型材在淬火固浴时，合金中形成了空位，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被固定在晶体内，这些过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。
对于化学万分相同，淬火工艺相同的铝合金型材，选择不同的时效工艺制度，其抗拉强度是有差别的。图2是时效工艺制度与抗拉强度的关系曲线⑥。从图中可以得出以下几点结论。
①经175℃、8h热处理后，铝合金型材的抗拉强度较高（最高达到14H以上）。
②经200℃、2h，180℃、4h，时效温度较高时，有助于强度峰值的回升，但在随后的保温过程中呈下降趋势。
③经170℃较低温度时效时，需要16h才能达到强度的峰值，最终趋于平稳。
前面已经分析过时效原理及时效工艺的利弊。下面从时效制度的作用机理来选择时效工艺制度。
第一，在时效温度较高时，由于原子扩散容易，组织的固溶处理较快，所以达到峰值的时间较短，但在后续热处理中，随着时间的延续，合金组织软化，出现“过时效”现象，因此，强度指标呈下降趋势。
第二，在时效温度较低时，由于原子扩散能力的限制，固液处理速度缓慢，虽然随着保温时间的延长，材料强度指标有回升趋势，但终因温度影响，未能达到理想的处理效果。
针对光伏太阳能铝合金型材，合金牌号：6060、6063、6R63供应状态T66（水冷淬火+人工时效，力学性能比T6略高）的要求，某公司决定彩175℃、8h的时效工艺制度。经现场多批次抽查，硬度全部合格，表6是现场抽查结果。
表5 生产现场型材硬度检测情况（韦氏硬度HW）
型材型号
合金牌号
供应状态
抽样位置
抽样支数
硬度
结果
TY001
6060
T66
炉内上、中、下各三框
每框10支，共30支
11-12
合格
6063
同上
同上
11-12
合格
6R63
同上
每框15支，共45支
14-16
合格
TY002
6060
T66
同上
每框10支，共30支
11-13
合格
6063
同上
同上
11-12
合格
6R63
同上
每框15支，共45支
14-15
合格
TY003
6060
T66
同上
每框10支，共30支
11-12
合格
6063
同上
同上
11-12
合格
6R63
同上
同上
14-16
合格
图2：时效制度对硬度的影响
6、表面处理工序工艺控制
①喷砂工艺要求
光伏太阳能铝合金型材表面哑光效果，纯化学处理方法难以获得稳定的砂面效果，加之铝耗过大，成本高，转向采用先机械喷砂，然后再化学处理的方法来获得理想的哑光表面。其喷砂工艺要求如下：
A、喷砂操作工开机前要准备干净手套，白洁布及砂纸做好补救准备。
B、喷砂速度根据喷砂机的性能及挤压材的表面质量而定，一般以80目至100目的砂为主，型材经喷砂后应保证无明显挤压纹和可触摸到的线条。
C、操作工随时观察型材表面的砂面效果，有没有漏喷的现象，喷口有没有堵塞的情况发生。
D、特别注意因喷砂机力度不匀而造成型才的阴阳面及二支型材之间的色差。
E、喷砂上下料要轻拿轻放，注意料与料之间或设备造成擦划伤。
F、逐支全检发现擦划伤及时用白洁布、砂纸进行补救。
7、阳极氧化工序工艺参数确定
（1）工序的确定
光伏太阳能铝合金型材阳极氧化及封孔工艺流程：
脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→中温封孔→高温→水洗→烘干
②阳极氧化及封孔质量标准
A、阳极氧化膜≥15?m，部分客户要求≥20?m
B、封孔质量：无硝酸预浸的磷铬酸法＜20mg/d㎡（GB/T8753.1，国家标准＜30mg/d㎡）
硝酸预浸的磷铬酸法＜20mg/d㎡（EN12371—7，欧盟标准＜30mg/d㎡）
C、抗热裂性温度：AA15级≤70℃，AA20级≤64℃
③工艺制订
A、脱脂
脱脂（又称除油）是铝型材表面处理的第一道工序，尤其是光伏太阳能清除铝材表面的油脂和灰尘及未处理掉的砂粒等，使后道碱洗比较均匀，以提高阳极氧化膜的质量。表7是某公司酸性溶液脱脂工艺。
表7 某公司2组典型的酸性溶液脱脂工艺
序号
溶液组成
含量g/L
温度℃
时间min
1
H3PO4
30
50～60
5～6
H2SO4
7
表面活性剂
5
2
游离H2SO4
180～200
常温
3～5
Al+
＜20
水洗PH值
6～9
B、碱蚀工艺⑦
在整个化学预处理过程中，碱蚀是一道非常重要的工序，它对铝材的表面质量起着至关重要的作用。影响铝材碱蚀速度和砂面效果的工艺因素主要有游离氢氧化钠浓度和溶液的铝离子含量，槽液温度及处理时间等。实际生产过程中槽液维护相当重要，铝离子在开槽初期一步到位，平时基本上可保持铝离子浓度动态平衡（即反应生成的铝与带出槽液中的铝相等量），保持溶液组份平衡，每天应至少化验一次，及时补加组份，避免组份含量波动，以保证型材质量的稳定。表8是某公司较为成熟的槽液工艺组份。
表8 某公司碱蚀工艺条件
溶液组成
含量g/L
温度℃
时间min
游离NaOH
45～60
50～60
2～5
Al+
5～70
光亮碱蚀添加剂
按NaOH的1/5添加
C、中和（除灰）工艺
中和又称除灰或出光。铝材经过碱蚀后，表面往往会附着一层灰褐色或灰黑色的挂灰，挂灰的具体成分因铝合金材质不同而异，主要由不溶于碱蚀槽液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱蚀产物组成。除灰的目的就是要除净这层不溶解在碱液的挂灰，以防止后道阳极氧化槽液的污染，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。
中和工艺，有的厂家采用硫酸法，有的厂家采用硝酸法，传统的硝酸中和工艺采用10%—25%的硝酸溶液，在常温下浸渍1—3min，光伏太阳能铝合金型材因表面质量要求严，色调必须一致，而且后工序报废量的一个重要原因——黑线。为了减少报废，增加表面质量的稳定性，将硝酸浓度提高，可减轻后工序的压力（此观点目前存在争议）。某公司中和工艺如下：
硝酸：80g/L～100g/L；温度：常温；游离酸：180g/L～200g/L；时间：2～5min；铝离子:＜20 g/L。
中和工序工艺管理要点如下:
a、定期测定槽液硝酸浓度、游离酸控制在工艺要求范围内。
b、中和前一道水洗必须干部，防止铝材表面（特别是型腔内）残留碱液，否则会污染中和槽液，也会使铝材阳极氧化出现质量问题。
c、用定时器控制好中和操作时间，太短，除灰不干净，太长，铝材表面会“发白”，“发糊”和随后阳极氧化膜出现不透明现象。
d、中和后要进行二次水洗，严防硝酸过多带入阳极氧化槽内。D、阳极氧化工艺
光伏太阳能铝合金型材膜厚要求AA15级或AA20级，并且对氧化膜的耐热裂性也有规定，故对槽液维护，工艺参数的要求与较严，具体的槽液维护和工艺条件如下：
a、防止前道中和（也称出光）槽液带入氧化槽，因为如果将中和槽内的硝酸带入氧化槽，就会造成氧化不成膜或仅成几个微米薄膜的现象。
b、对槽液应每班生产前进行分析，一般只分析游离硫酸和铝离子含量。槽液在使用过程中，游离硫酸浓度会逐渐下降，而铝离子含量上升，当游离硫酸浓度降到规定浓度下限，铝离子含量尚未升到上限时，只需计量添加硫酸。但当铝离子含量超过规定上限时，应排放部分1/4～1/3槽液。然后再计量添加硫酸和去离子水。
c、槽液液面上的漂浮物和油污应及时清除，脱落在槽液中的铝件应及时捞起。
E、硝酸阳极氧化工艺见表9
表9 某公司硫酸直流阳极氧化工艺条件
槽液工艺组成
一般使用条件
最佳使用条件
20～25μm
游离硫酸(g/L)
150～220
160～180
150～160
铝离子(g/L)
2～20
8～18
5～15
温度(℃)
15～22
18～20
17～19
电流密度(A/dm2)
1.0～1.4
1.3～1.4
1.5～1.6
时间/min
按膜厚确定
一般25～30
55～65
F、中温封孔
光伏太阳能铝合金型材因其氧化膜厚度最低AA15级，还应具备抗热裂性，故选择中温封孔工艺。
某公司中温封孔工艺如下：
中温封孔剂：5 g/L；温度：40℃～60℃；PH值：5.8±0.2；时间：1mm/1min，温度越高，时间越短，封孔质量越好。
采用上述工艺对型材封孔处理后，失重试验在16～18mg/dm2之间，优于国家标准。
J、热水洗及烘干
中温封孔完毕后，经过二道水洗，进入去高温离子水浸泡100min～15min，水洗85℃～95℃，PH值5～7，为后工序覆膜打下基础。高温浸泡后沥干水珠，然后烘干，烘干炉温度不要超过40℃，若无烘干炉，将型材平放于平板车上一头朝上，自然风干，待低的一头型材边上有水珠时，可用电热风机吹干即可进入包装工序。
7、包装及质量检测
进入包装工序的器材，要逐支进行检查，凡不符合质量标准的必须全部挑出，不得包装入库，检查完毕的型材先挑几支进行覆膜试验。薄膜覆在光伏太阳能型材上以不粘胶，不脱落为合格，试验合格，方可转入指覆膜阶段，覆膜在型材上要求无气泡、无绉、正中不偏。失重试验，抗热裂性试验，必须定期进行。凡遇粘膜现象，必须全面重点检查封孔质量，喷砂质量，抗热裂性。
2、铅笔划痕：在铝型材挤压过程中用铅笔在铝型材表面划痕，以手感和铅笔划痕的连续性判断是否有纹粗，划线划沟适用于氧化料的表面判定
3、喷漆试验：首检取样时，用自动喷漆对基材表面喷涂，模拟喷涂效果，待1-2分钟表面干后，观察判断是否有划线，凹骨，凸骨等缺陷。适用于喷涂料的表面判定。
4、碱洗试验：首检取样时，在第3支棒取300mm样段，在煲模槽里浸泡30-40秒，（注意：碱液浓度和槽温，如果浓度，槽温过低，则适当延长浸泡时间，一般不超过60秒）通过碱洗后的基材表面，可以看见有无分色，划线，模具焊合线等缺陷。适用于高表面要求的氧化料。
5、表面打磨:首检取样时，取300mm样段用工业白洁布对基材表面呈横向打磨，经打磨后的基材表面，较容易观察到比较细微的缺陷。用于判断如细划线，（指甲不易抠到的）凹骨，凸骨和以上4种方法不易判别的表面缺陷。适用于喷涂料，氧化料，氟碳料的表面判定。
