穿條式隔熱鋁合金型材的質量控制

于丹妮

穿條式隔熱鋁合金型材的生產過程主要是利用低熱導性能的隔熱條實現連接，在機械復合的手段之下，將一分為二的鋁合金型材進行重新復合連接，以此達到阻止熱量傳導保證節能的目的。穿條式隔熱鋁合金型材具備外觀美觀大方，內在質量強度高且易加工的特點，在節能方面的表現也比較突出，因而被廣泛應用于隔熱門窗以及幕墻施工當中。當前我國的穿條式隔熱鋁合金無論在生產水平上還是在種類開發上都實現了突破，足以與國外水平相媲美。對穿條式隔熱鋁合金型材進行質量控制，對于滿足行業基本需求，提升產品進步空間，增強行業競爭力都有著十分積極的意義。

1 穿條式隔熱鋁合金型材標準以及檢驗要求

1.1 外觀質量

穿條式隔熱鋁合金型材本身有著外觀美觀大方、造型簡潔線條流暢等特點，因而其外觀質量是生產標準以及檢驗要求之一。對其進行外觀質量檢驗時包含允許缺陷和不允許缺陷兩個層次，允許缺陷是指輕微的缺陷，但肉眼不可見，不會對型材本身的使用質量造成影響。而不允許的缺陷主要是指型材表面肉眼可見的缺陷，比如說裂紋、起皮以及氣泡等存在、穿條式隔熱鋁材施工工藝比較復雜，尤其是開齒、穿條、滾壓這三道工序是生產工序的重點，但加工過程會受到眾多外力的影響，因而導致外觀缺陷的產生。

1.2 外形尺寸

無論是作為門窗材料還是作為幕墻材料，穿條式隔熱鋁合金型材尺寸精度的控制都是整個生產加工過程當中重要的指標之一，因為尺寸的大小直接影響著安裝質量和安裝的協調性。穿條式隔熱鋁合金型材的外形尺寸檢驗內容包含橫截面尺寸、型材角度、型材彎曲度以及型材厚度等。不同的檢驗尺寸有著不同的標準檢驗過程當中主要通過相應精度的卡尺、千分尺等輔助測量工具完成。以產品厚壁尺寸為例，如果型材本身的厚壁尺寸達不到標準，則強度難以保證，對于產品的安全性和耐久性十分不利，即便可以順利完成安裝，但在使用的過程當中很容易發生扭曲、變形、推拉卡滯、密封不嚴等現象，甚至會引發幕墻坍塌、門窗脫落等問題。

1.3 化學成分

穿條式隔熱鋁合金型材在加工的過程當中，通常會加入相應的化學成分來保證其性能的穩定，但只有對其化學成分進行嚴格地控制，才能夠達到積極的意義。如果型材當中的化學成分不合格不僅會影響型材的外觀顏色，同時也會影響到型材的綜合性能。比如說鎂元素過剩會影響到力學性能，銅、鐵、錳等元素能夠促進內部組織結構的良好形成，同時也能夠保證良好氧化膜質量的形成。因而在對型材進行化學成分檢驗時，鐵、銅、鎂、錳等元素都是重要的檢驗指標。

1.4 力學性能

穿條式隔熱鋁合金型材的力學性能反映的是在使用過程中的使用強度，整個力學性能檢驗指標包含抗拉強度、包含伸長率、同時也包含維氏硬度HV以及韋氏硬度HW等。通常情況下，生產廠家在生產的過程當中會通過實際的使用需求進行產品使用強度以及力學性能指標的調整，如果忽略對其力學性能的設計和檢測，容易導致使用過程當中斷裂現象的產生。

2 穿條式隔熱鋁合金型材關鍵質量控制點

2.1 隔熱基材

在穿條式隔熱鋁合金型材的產品加工過程中隔熱條完成的就是隔熱階段的主要任務。在整個加工工藝中隔熱基材的隔熱性條的選取也非常重要，由于隔熱基材具有各種的表面處理方法，既包括了陽極氧化、靜電粉末噴涂等，也包括了電泳涂漆以及氟碳噴涂等，因此不同的表面處理方法要求與不同的表面處理材質相配合，這也就直接造成了隔熱基材多樣性的形成。而隔熱基材的品質也直接影響到型材成品的加工質量，隔熱基材瑕疵主要包括了彎曲、氣泡、條紋、色差以及串色等，因此，在穿條式隔熱鋁合金型材進入隔熱加工工序前一定要對隔熱基材的質量進行確認。

2.2 隔熱條

隔熱型鋁材生產過程當中隔熱條是橋梁也是關鍵，實現的任務在于熱量的阻礙、在于保證型材的緊密連接、也在于保證鋁合金隔熱型材不受外界環境影響，并具備可靠的抗拉、抗剪切強度。隨著生產指標的提升，穿條式隔熱鋁合金型材的隔熱條的選擇逐漸實現了尼龍（PA66+GF）隔熱條對PVC隔熱條的替代，傳統生產加工過程中通常以PVC隔熱條為主，但除了成本較低外，性能上并不占據優勢。兩種隔熱條的性能指標比較見表1。

表1 尼龍（PA66+GF）隔熱條以及PVC隔熱條性能比較

不難看出，兩種隔熱材料尼龍（PA66+GF）的表現更為優秀，但其生產成本較高。PVC隔熱條的整體性能不及（PA66+GF），但生產成本較低，所以很多廠家為了節省成本而選用PVC隔熱條，但其在使用的過程當中會有一定的塑性變形產生，且隨著時間的積累變形愈來愈大最終導致抗剪切強度失效產生縱向位移，嚴重的甚至會導致幕墻材料或者隔熱門窗發生整體變形，而相應的氣密性、水密性以及抗風壓性也會有所下降，發生高空墜落的危險事故。當前在穿條式隔熱鋁合金型材的生產過程當中對隔熱條的質量選擇作出了明確的規定（見表2），因此，在對穿條式隔熱鋁合金型材進行質量的過程當中隔熱條的選擇應該嚴格按照相關標準進行。

表2 GB/T 52371.6-2017對隔熱條的質量要求

2.3 壁厚膜厚

穿條式隔熱鋁合金型材的壁厚直接影響著型材產品的使用強度，壁厚難以達到標準很容易造成使用過程當中的扭曲變形產生安全隱患。因此在生產過程當中要根據實際需求制定標準數值，同時保證型材產品的壁厚尺寸在要求的數值公差內。其厚度的數值直接影響著鋁合金型材本身的耐磨損性質，而影響膜厚的主要因素就是鋁合金型材表面的氧化處理。如果未對型材產品進行氧化處理膜厚難以達到標準，型材在使用的過程當中會逐步出現老化褪色的現象，因此在生產過程當中，膜厚數值一定要保證在標準要求的范圍之內。

2.4 封孔質量

封孔質量是驗證穿條式隔熱鋁合金型材抗腐蝕性的重要依據，只有保證嚴格的封孔質量才能保證產品的使用質量，常溫方式下對型材產品完成封孔后要進行陳化處理進一步保證產品質量。

2.5 開齒穿條

整個穿條式隔熱鋁合金型材生產過程當中開齒是關鍵工序，該過程通過開齒機完成加工，作用原理在于將鋁型材置于開齒機上，通過硬質滾齒輪的碾壓作用力，促使鋁型材的穿條槽口頸部形成一定規格的滾齒，整個開齒過程以電機驅動為動力源，以滾齒外緣在槽口中央的壓力為前進動力帶動鋁材前進，該過程當中為了適應不同高度以及寬度的型材加工，可以通過軌道對輥齒輪進行調節。

穿條工序完成的是隔熱條通過穿條機導軌穿入完成開齒的鋁材槽口，保證兩條鋁型材以及隔熱條三者的緊密相連。整個開齒穿條工序進行過程當中，首先要保證機器設備的良好運轉，同時對下支撐輥進行調整，有效防止型材表面受開始壓力而產生的變形以及表面劃傷；調整感應器高度保證夾具在工作過程當中能夠牢固吸合隔熱條；另外，整個過程當中要對隔熱條定位塊進行及時調整，保證隔熱條的良好固定；型材通過開齒刀和穿條機構時應遵循先低速再提速的原則，并在該過程當中檢查開齒質量以及穿條狀態做好記錄，為整個生產流程作出有效參考。

2.6 輥壓復合

輥壓復合工序通過滾壓盤的作用完成鋁材和隔熱條緊密復合，整個型材輥壓復合的過程當中要保證支撐輥位于同一水平面、保證滾壓刀盤位于同一水平線、滾壓刀盤的上下刀間距在標準范圍之內。操作過程當中應該注意將開齒后型材和隔熱條組合好，并通過橡皮錘或者木錘的輔助保證良好的對齊度。另外，在此過程當中應該注重復合機、固定輔架以及活動輔架之間的高度調節，防止扭曲產生的撕裂，完成輥壓復合后的型材產品應該及時進入檢驗流程，檢驗合格之后實現批量生產。

3 穿條式隔熱鋁合金型材質量控制措施

3.1 設計階段

要實現穿條式隔熱鋁合金型材的質量控制首先應該對系統設計提起足夠的重視，系統設計的重點在于鋁型材槽口以及隔熱條頭部的標準化設計。整個系統設計過程應該結合實際加工需求，保證槽口尺寸與隔熱條相配合、保證穿條過程的順暢。在槽口設計的過程當中應該注意外夾頭內倒圓弧角的問題，一旦內倒圓弧角出現缺失的現象很容易導致輥壓過程中內夾頭根部位置出現受壓變形的現象，從而導致材料堆積影響整個加工過程。

隔熱條頭部設計的標準化在于保證與型材標準槽口的配合，其中內夾頭的設計能夠確保隔熱條在生產加工過程中垂直就位于槽口，進一步保證輥壓過程當中的支撐作用；而外夾頭的設計是為了保證隔熱鋁合金型材在經過輥壓工序之后達到一定成型標準，進而插進隔熱條，保證機械性能的達標。

3.2 隔熱條材料選擇

實際上穿條式隔熱鋁合金型材加工生產過程當中對于材料的選擇主要就是進行隔熱條的選擇。通過比較發現目前國際上公認的隔熱條原材料為PA66+GF。該種類型隔熱條含有75%的聚酰胺66以及25%的玻璃纖維強化物，該種組合的優勢在于PH66具備良好的機械性能和耐高溫性能，能夠保證鋁合金型材尺寸精度的穩定，而玻璃纖維在原有基礎之上能夠進一步提升隔熱條的機械性能滿足生產使用需求。

就PA66本身而言是一種性價比較高的工程塑料，但其本質畢竟是一種合成的有機高分子材料，所以蠕變特性非常明顯，整個蠕變性的體現在于外力作用下易產生形變，且形變量會隨著時間的增加而積累，如果直接用于型材生產，隨著使用時間的延長造成的變形產生的后果異常嚴重。因此，PA66如果未經過增強改性，難以直接作為隔熱條來使用，想要抑制PA66的蠕變性，可以通過填充物的添加進行改性。經大量的研究實驗證明加入25%的GF能夠顯現出最好的蠕變抑制效果，同時在抑制蠕變產生的基礎之上實現強度、剛性以及其他性能指標的提升。且增強后的PA66比抗張強度與硬鋁或者合金鋼的比抗張強度相接近，有效地保證了力學性能上的匹配度。

3.3 生產工藝流程

3.3.1 嚴格執行生產標準

調試隔熱鋁合金型材的主要生產流程為開齒、穿條以及輥壓，整個生產工藝的掌控對隔熱型材質量的影響非常關鍵，工藝流程的執行會對型材的質量以及力學性能造成根本的影響。因而在整個生產過程當中，應根據我國現有的產品質量標準進行生產標準的制定，保證型材本身的壁厚、膜厚以及力學性能等符合國家標準。整個生產過程當中應該建立嚴格的監督管理執行力度，將產品參數規定數值貫穿于生產全程，在嚴格的監督管理之下實現產品質量的提升。

3.3.2 加大產品創新技術創新力度

另外，伴隨著對產品智能性要求不斷提升，對于隔熱鋁合金型材也提出了更高的要求，整個穿條式隔熱鋁合金建筑型材的生產過程當中應該注重技術的創新和科學理念的融入，同時加大產品研發力度，保證創新型材生產技術下擁有更加豐富的型材產品可類型以選擇。另外，在生產流程當中有效結合智能化和自動化的生產管理也能夠有效避免人工生產所造成的質量誤差，同時合理利用節能措施能夠保證穿條式隔熱鋁合金型材的可持續發展。

3.3.3 多方入手預防常見質量缺陷

（1）開齒變形：如果生產過程當中未能完成對開齒受力點的良好調整，下支撐輥會產生一定程度的傾斜，隨之產生一定的壓力；而且使用時間的積累會導致下支撐輥調節導軌磨損以及開齒輪產生磨損。因此地在綜合外力的影響之下型材產生受壓變形，導致開齒變形。想要解決該種問題，首先應該對開齒的受力支點進行調整，保證應力支點不發生移位；其次，及時更換磨損零部件，防止變形。

（2）開齒膜裂：型材生產過程當中生產線的設計十分關鍵，如果開齒太深且槽口尺寸變大則會導致整個生產流程當中的夾頭輥壓過量，從而引發開齒膜裂的現象產生。想要有效解決該種問題，首先應根據實際生產需求對開齒深度進行適當的調整，同時加大復合時的輥壓量保證型材剪切力；另外，型材表面處理擁有多種形式尤其是氧化材以及電泳才表面處理型材，很容易在開始時產生氧化膜裂，所以操作流程應該引起足夠的重視。

（3）復合咬邊：在加工生產過程當中復合機下支撐輥橫向縱向水平應該在同一水平線上，而整個刀盤高度以及型材的槽口高度要實現平行的調節，而在復合過程當中一旦出現水平不準調節不平行的現象，則會導致型材復合過程當中產生咬邊缺陷，為有效防止該種問題需要及時對支撐輥以及刀盤高度和槽口高度進行調節，嚴格執行生產標準，避免復合咬邊。

（4）復合不緊：緊實復合是穿條式隔熱鋁合金型材生產過程中的最基本需求，一旦生產過程當中，刀盤并沒有壓到槽口或者槽口寬度不一致，就會導致兩面鋁合金型材的單方面輥壓，造成負荷不緊的現象。對此，應該及時地對刀盤以及槽口的位置進行調整，同時完成輥壓過程的良好控制。

（5）型材輥印：型材輥印的形成過程具有批量性的特征，當鋁屑或者是其他金屬粉末等硬地粒子附著在開齒機的下支撐輥表面上，當整個開齒過程進行時就會發現在型料表面上形成等間距且形狀規整的輥印痕跡，這種缺陷就會導致批量報廢，為了有效防止這種缺陷在開齒前就必須要及時仔細的對下支撐輥表面進行檢查，并對其粘附的雜質加以清除，確保表面清潔程度。

（6）扭擰側彎：形成扭擰側彎缺點的重要因素是由于隔熱條本身精度產生了相應的誤差，而這種偏差也可能是因為隔熱條基材的自身產生了彎曲以及側彎等現象。此外，對復合機中左右彎曲調整輥的調節也是非常重要的，但如果調節不到位，也會形成扭擰側彎的缺點。所以，為了從根本上防止這種問題的產生，首先要選用品質優異的隔熱性條并對其精度誤差加以消除；然后又要保證針對性地調節復合板的左右彎曲輥。

4 綜述

隨著我國對節能減排重視力度的不斷加大，隔熱鋁合金型材憑借良好的節能特性成為了當前鋁合金型材生產企業的主要生產方向之一，而穿條式隔熱鋁合金 型材憑借其外觀簡單大方、強度高、精度高、氣密性好等優勢占據著市場的半壁江山。想要實現對穿條式隔熱鋁合金型材質量的控制，應該從設計、材料以及加工三個方面入手，將質量控制貫穿于生產全程，對生產過程中產生的質量缺陷嚴加控制，才能夠從根本上提升產品性能實現可持續發展。