CN117564633A - 一种光伏用超宽幅散热器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，包括以下步骤：A)按照以下质量百分比配制铝合金原料；将所述铝合金原料熔炼后铸造，得到铝合金铸锭；B)将挤压筒加热至400～450℃，将平模加热至450～550℃，将铝合金铸锭加热至500～550℃，再将所述加热后的铝合金铸锭进行挤压，得到铝合金型材；C)将所述铝合金型材进行在线淬火，再进行拉伸矫直；D)将步骤C)得到的铝合金型材进行人工时效，得到光伏用超宽幅散热器。本申请提供的光伏用超宽幅散热器的制备工艺简单、尺寸精度高、可加工性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种光伏用超宽幅散热器的制备方法。
背景技术
光伏逆变器是光伏系统的核心设备，其在工作过程中会产生非常高的热量，逆变器内部的电子元器件对温度非常敏感，和其他电子产品一样都面临着温度带来的挑战。从室温起，温度每上升10°，逆变器寿命减半。良好的散热是保证逆变器正常可靠运行和延长使用寿命的重要条件，因此也对散热器的散热性能提出了更高的要求。
散热器型材是一种较为常见的铝型材制品，多用在机械电机、空压机、铁路机车以及光伏发电等行业中。目前，国内生产的散热器普遍规格小，而超大规格的光伏用散热器普遍通过小规格散热器焊接而成，由此造成其散热效果差，焊接位置性能差，成本高，不美观。
由于超宽幅散热器齿片高而且薄，与基板尺寸差异巨大，宽度超过了7500吨挤压机筒径的30％，已达该挤压机所能挤压的极限，型材在挤压过程中极易出现金属流变失稳，基板与齿片金属流动差异使出现矮齿，型材两端未充分填充等情况；目前，尚未出现在该吨位挤压机上生产该宽幅散热器的生产工艺。
申请号为201911147989.8为一种高密齿散热器的制备方法及高密齿散热器的中国专利公开了一种高密齿散热器的制备方法，其包括：1)制备铝铸棒；2)将所述铝铸棒进行挤压，得到高密齿散热器坯体；
3)对高密齿散热器坯体的散热片进行冷却；4)将所述高密齿散热器坯体冷却至20-80℃；5)将冷却后的高密齿散热器坯体进行调直；6)将调直的高密齿散热器坯体进行时效处理，即得到高密齿散热器成品。
申请号为201910554224.X一种高导热散热器铝型材及其制备方法、散热器的中国专利公开了一种高导热散热器铝型材的制备方法，其包括：1)按照比例准备原料备用；2)将原材料熔铸得到铝铸棒；3)将所述铝铸棒进行挤压，得到铝合金坯体；4)将所述铝合金坯体进行调直，其中调直量为0.8％～3％；5)将调直后的铝合金坯体进行矫直；6)将矫直后的铝合金坯体进行时效处理，即得到高导热散热器铝型材成品。
上述专利均对散热片进行冷却，使热量从所述底座向所述散热片传导，以在所述散热片中形成持续的拉应力；采用水冷、雾冷、风冷中的一种或多种方式对所述散热片进行冷却，冷却过程中，控制冷却介质仅作用于所述散热片；从该散热器的结构分析，齿片冷却易出现弯曲、波浪，且底板冷切速度慢，其很难满足后续的机加工性能，且从生产角度分析，该散热器不适合水冷、雾冷。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，其能够提升铝合金的力学性能，保证铝合金的加工性能，且使得散热器具有高尺寸精度。
有鉴于此，本申请提供了一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，包括以下步骤：
A)按照以下质量百分比配制铝合金原料：Si0.40～0.50wt％、Mg0.45～0.80wt％、Fe≤0.35wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、余量为Al；
将所述铝合金原料熔炼后铸造，得到铝合金铸锭；
B)将挤压筒加热至400～450℃，将平模加热至450～550℃，将铝合金铸锭加热至450～550℃，再将所述加热后的铝合金铸锭进行挤压，得到铝合金型材；
C)将所述铝合金型材进行在线淬火，再进行拉伸矫直；
D)将步骤C)得到的铝合金型材进行人工时效，得到光伏用超宽幅散热器。
优选的，步骤B)中，所述挤压之前还包括：将挤压的专用垫加热至250～350℃。
优选的，步骤B)中，所述挤压的速度为3.0～5.0mm/s，所述挤压后得到的铝合金型材的出口温度≥500℃。
优选的，所述在线淬火为风冷淬火，所述风冷淬火采用开底部风冷，风量为40～70％，所述铝合金型材出淬火区温度≤250℃。
优选的，所述拉伸矫直的拉伸量为0.5～1.0％。
优选的，所述人工时效的温度为150～250℃，时间为3～5h。
优选的，步骤B)中，所述平模的加热温度为480～520℃。
优选的，步骤B)中，所述铸锭加热的温度为500～530℃。
优选的，所述光伏用超宽幅散热器的宽度≥700mm，高度≥120mm。
本申请提供了一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，其将铝合金原料熔炼后熔铸，得到铝合金铸锭，再将铝合金铸锭挤压后在线淬火、拉伸矫直，最后将得到的铝合金型材进行人工时效，即得到光伏用超宽幅散热器；本申请提供的光伏用超宽幅散热器的制备方法通过挤压过程中温度的限定，使得铝合金中元素固溶更加充分，从而在时效过程中析出了更多的强化相，提升了铝合金的力学性能，同时保证了铝合金的加工性能；进一步的，通过改变冷却方式，避免了冷却过程中散热器齿片变形、波浪，使铝合金型材达到了高尺寸精度。
附图说明
图1为本发明光伏用超宽幅散热器的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中散热器冷却不均匀，组织不均匀以及结构易变形的问题，本申请提供了一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，其可避免齿片变形，且尺寸精度高。具体的，本发明实施例公开了一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，包括以下步骤：
A)按照以下质量百分比配制铝合金原料：Si0.40～0.50wt％、Mg0.45～0.80wt％、Fe≤0.35wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、余量为Al；
将所述铝合金原料熔炼后熔铸，得到铝合金铸锭；
B)将挤压筒加热至400～450℃，将平模加热至450～550℃，将铝合金铸锭加热至500～550℃，再将所述加热后的铝合金铸锭进行挤压，得到铝合金型材；
C)将所述铝合金型材进行在线淬火，再进行拉伸矫直；
D)将步骤C)得到的铝合金型材进行人工时效，得到光伏用超宽幅散热器。
在散热器制备过程中，所述散热器是铝合金制品，本申请首先按照铝合金的成分配制铝合金原料，其中，Si0.40～0.50wt％、Mg0.45～0.80wt％、Fe≤0.35wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、余量为Al；具体的，Si0.42～0.48wt％、Mg0.50～0.70wt％、Fe≤0.10wt％、Cu≤0.05wt％、Mn≤0.05wt％、Cr≤0.05wt％、Zn≤0.05wt％、Ti≤0.05wt％、余量为Al；所述Mg和所述Si的含量越高，有利于提高其硬度。
本申请然后将上述铝合金原料熔炼后铸造，得到铝合金铸锭，所述熔炼和所述熔铸的过程按照本领域技术人员熟知的方法进行，对此本申请不进行特别的限制。
本申请然后将工模具和上述铝合金铸锭加热，即将挤压筒加热至400～450℃，将平模加热至450～550℃，将专用垫加热至250～350℃，将铝合金铸锭加热至450～550℃；具体的，所述挤压筒加热至420～440℃，将平模加热至480～520℃，将专用垫加热至280～320℃，将铝合金铸锭加热至470～530℃。
在上述准备工作完成之后，本申请然后将加热后的铝合金铸锭进行挤压，得到铝合金型材；在挤压的过程中，所述挤压的速度为3.0～5.0mm/s，且保证型材出口温度≥500℃，更具体的，所述挤压的速度为3.5～4.5mm/s。
按照本发明，然后将上述得到的铝合金型材进行在线淬火，再进行拉伸矫直；在此过程中，所述在线淬火为风冷淬火，所述风冷淬火采用开底部风冷，风量为40～70％，所述铝合金型材出淬火区温度≤250℃；更具体的，所述风冷淬火中第一段淬火风量为40～50％，第二段淬火风量为50～70％。所述拉伸矫直为本领域技术人员熟知的，具体实施方式本申请对此不进行特别的限制，所述拉伸矫直的拉伸量为0.5～1.0％，具体的，所述拉伸矫直的拉伸量为0.5～0.7％。
为了得到本申请所述的散热器，在拉伸矫直后优选对铝合金型材定尺锯切。
本申请最后将铝合金型材进行人工时效，所述人工时效的温度为150～250℃，时间为3～5h；更具体的，所述人工时效的温度为180～220℃，时间为3～4h。
本申请得到的散热器的结构示意图如图1所示，其宽度≥700mm，高度≥120mm。
本发明提供了一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，其通过对提升挤压温度，保证型材出口温度及通过淬火区冷却后的温度，使得铝合金中的元素固溶更加充分，从而在时效过程中析出了更多的强化相，提升了铝合金的力学性能，同时保证了铝合金的加工性能；本发明通过改变冷却方式，避免冷却过程中齿片变形，波浪，使型材达到高尺寸精度，简化了生产流程，提高了生产效率。进一步的，本发明所生产的光伏用超宽幅散热器在其宽度上大于同等吨位挤压机所能生产的宽幅散热器，能采用低吨位挤压机实现超宽幅散热器挤压成形目标。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的光伏用超宽幅散热器的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1)按照铝合金的成分进行配料；其中，以质量百分比计的原材料配方如下：
Si：0.42％，Fe：0.018％，Cu：0.015％，Mn：0.018％，Mg：0.67％，Cr≤0.09％，Zn≤0.06％，Ti：0.025％，余量为铝；
2)挤压筒加热温度为420±5℃，模具加热温度为500℃，专用垫加热温度为300℃，铸锭的加热470℃；
3)挤压：采用平模，将加热到设定温度的铸锭进行挤压，挤压速度为3.5mm/s，且需保证型材出口温度≥500℃；
4)冷切：将步骤3)挤压后的铝合金型材在挤压模具出口处进行在线风冷淬火处理，采用开底部风冷，第一段淬火风量为40％，第二段淬火风量为50％；
5)将步骤4)淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为0.5～0.7％，将拉伸矫直后的铝合金型材定尺锯切；
6)将步骤5)拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效制度为200℃×3h，得到光伏用超宽幅散热器。
现有技术中散热器的尺寸要求为：基板宽度为705±1.0mm，基板厚度为15.5(+0.3/-0.5)mm，齿片厚度为1.3±0.2mm，齿片高度为121.5±0.8mm；本实施例制备的散热器尺寸：基板宽度为705.5mm，基板厚度为15.6mm，齿片厚度为1.24mm，齿片高度为121.7mm。
散热器型材的硬度为71～73HBa，具有良好的加工性能。
实施例2
1)按照铝合金的成分进行配料；其中，以质量百分比计的原材料配方如下：
Si：0.42％，Fe：0.018％，Cu：0.015％，Mn：0.018％，Mg：0.67％，Cr≤0.09％，Zn≤0.06％，Ti：0.025％，余量为铝；
2)挤压筒加热温度为430±5℃，模具加热温度为510℃，专用垫加热温度为300℃，铸锭的加热470℃，梯度20℃；
3)挤压：采用平模，将加热到设定温度的铸锭进行挤压，挤压速度为3.8mm/s，型材出口温度525℃；
4)冷切：将步骤3)挤压后的铝合金型材在挤压模具出口处进行在线风冷淬火处理，采用开底部风冷，第一段淬火风量为45％，第二段淬火风量为60％；
5)将步骤4)淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为0.5～0.7％，将拉伸矫直后的铝合金型材定尺锯切；
6)将步骤5)拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效制度为200℃×3h，得到光伏用超宽幅散热器。
现有技术中散热器的尺寸要求为：基板宽度为705±1.0mm，基板厚度为15.5(+0.3/-0.5)mm，齿片厚度为1.3±0.2mm，齿片高度为121.5±0.8mm；本实施例制备的散热器尺寸：基板宽度为705.1mm，基板厚度为15.3mm，齿片厚度为1.22mm，齿片高度为121.5mm。
散热器型材的硬度为74～79HBa，具有良好的加工性能。
实施例3
1)按照铝合金的成分进行配料；其中，以质量百分比计的原材料配方如下：
Si：0.42％，Fe：0.018％，Cu：0.015％，Mn：0.018％，Mg：0.67％，Cr≤0.09％，Zn≤0.06％，Ti：0.025％，余量为铝；
2)挤压筒加热温度为410±5℃，模具加热温度为500℃，专用垫加热温度为300℃，铸锭的加热460℃，梯度20℃；
3)挤压：采用平模，将加热到设定温度的铸锭进行挤压，挤压速度为3.5mm/s，型材出口温度516℃；
4)冷切：将步骤3)挤压后的铝合金型材在挤压模具出口处进行在线风冷淬火处理，采用开底部风冷，第一段淬火风量为45％，第二段淬火风量为60％；
5)将步骤4)淬火后的铝合金型材经牵引矫直机进行拉伸矫直，拉伸量为0.5～0.7％，将拉伸矫直后的铝合金型材定尺锯切；
6)将步骤5)拉伸矫直后的铝合金型材进行人工时效，时效制度为200℃×3h，得到光伏用超宽幅散热器。
现有技术中散热器的尺寸要求为：基板宽度为705±1.0mm，基板厚度为15.5(+0.3/-0.5)mm，齿片厚度为1.3±0.2mm，齿片高度为121.5±0.8mm；本实施例制备的散热器尺寸：基板宽度为705.8mm，基板厚度为15.8mm，齿片厚度为1.32mm，齿片高度为121.7mm。
散热器型材的硬度为70～73HBa，具有良好的加工性能。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种光伏用超宽幅散热器的制备方法，包括以下步骤：
A)按照以下质量百分比配制铝合金原料：Si0.40～0.50wt％、Mg0.45～0.80wt％、Fe≤0.35wt％、Cu≤0.10wt％、Mn≤0.10wt％、Cr≤0.10wt％、Zn≤0.10wt％、Ti≤0.10wt％、余量为Al；
将所述铝合金原料熔炼后铸造，得到铝合金铸锭；
B)将挤压筒加热至400～450℃，将平模加热至450～550℃，将铝合金铸锭加热至450～550℃，再将所述加热后的铝合金铸锭进行挤压，得到铝合金型材；
C)将所述铝合金型材进行在线淬火，再进行拉伸矫直；
D)将步骤C)得到的铝合金型材进行人工时效，得到光伏用超宽幅散热器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述挤压之前还包括：将挤压的专用垫加热至250～350℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述挤压的速度为3.0～5.0mm/s，所述挤压后得到的铝合金型材的出口温度≥500℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在线淬火为风冷淬火，所述风冷淬火采用开底部风冷，风量为40～70％，所述铝合金型材出淬火区温度≤250℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述拉伸矫直的拉伸量为0.5～1.0％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述人工时效的温度为150～250℃，时间为3～5h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述平模的加热温度为480～520℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述铸锭加热的温度为500～530℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光伏用超宽幅散热器的宽度≥700mm，高度≥120mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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