技术领域
[0001] 本发明涉及阳极氧化技术领域，尤其涉及基于环保的铝合金阳极氧化工艺参数控制方法及系统。
相关背景技术
[0002] 阳极氧化技术领域涉及通过电化学处理方法，以增强金属与合金的表面特性。阳极氧化技术利用电流通过电解液，使金属表面形成氧化层。氧化层不仅能提高金属的耐腐蚀性、耐磨性和美观性，还能增强金属的绝缘性。阳极氧化层的厚度、结构和性质可以通过控制电解参数如电压、电流、电解液成分及温度来精确调整。阳极氧化技术广泛应用于航空航天、汽车、建筑和消费电子等多个领域，用以制造功能性或装饰性的防护层。
[0003] 其中，铝合金阳极氧化工艺参数控制方法涉及使用阳极氧化技术对铝合金材料进行表面处理的参数控制。铝合金阳极氧化旨在通过构建一层致密的氧化铝保护层，来提升材料的表面硬度和耐久性，同时提供更好的美观性。这种处理不仅增强了铝合金的耐腐蚀性和耐磨性，还可通过着色处理增加美观和识别性，使之在工业设计、汽车部件、建筑装饰及电子设备外壳等应用中具有广泛的用途。
[0004] 传统阳极氧化方法在电解参数控制方面较为固定，导致电解效率和材料利用率不是最优。固定的电解参数设置无法适应所有工作环境或材料变化，影响氧化层的质量和均匀性，同时能耗较高，缺乏动态能效监控与维护策略的调整，导致设备在未达到最佳维护时间点时过度使用或过早维护，增加了额外的维护成本和停机时间，影响生产效率和产品质量，不仅增加了生产成本，也会因为效率低下和材料浪费而影响企业的可持续发展目标。
具体实施方式
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”“宽度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。实施例
[0025] 请参阅图1，本发明提供一种技术方案：基于环保的铝合金阳极氧化工艺参数控制方法，包括以下步骤：S1：基于铝合金的阳极氧化需求，包括氧化层的厚度，调整阳极氧化电解电压和电流，匹配铝合金的物理特性和阳极氧化需求，并优化电解过程中的能耗，得到阳极氧化参数优化信息；
S2：基于阳极氧化参数优化信息，根据阳极氧化电解液的PH值和化学成分，对阳极氧化电解液温度进行动态调节，优化阳极氧化速率与电解材料消耗，提高电解材料的利用率，得到优化电解液信息；
S3：基于优化电解液信息和氧化参数优化信息，收集阳极氧化过程中的能耗数据
与铝合金阳极氧化的加工效率数据，计算阳极氧化电解设备的能效比，并根据一段时间内的能效比数据，计算能效比的变化速率，得到能效评估信息；
S4：基于能效评估信息，根据铝合金阳极氧化电解设备的历史维护数据，评估维护活动对阳极氧化电解设备能效比的影响，调整阳极氧化电解设备的维护周期，将阳极氧化电解设备的能效比维持在目标水平，得到优化能效维护信息。
[0026] 阳极氧化参数优化信息包括调整的电流大小、电压值和电解时间，优化电解液信息包括调整后的温度值和温度稳定性数据，能效评估信息包括设备的总能耗、能效比值和能效比变化速率，优化能效维护信息包括优化后的维护周期、预计节约的维护成本和优化的设备运行效率。
[0027] 请参阅图2，阳极氧化参数优化信息的获取步骤：S111：基于待阳极氧化处理的铝合金，获取铝合金的物理特性参数，物理特性参数包括铝合金材料的电导率和电阻率；
S112：基于物理特性参数，结合铝合金的阳极氧化需求，通过公式：
[0028]
[0029] 计算调整后的阳极氧化电解电压和调整后的阳极氧化电解电流，得到阳极氧化参数优化信息；其中， 和 是基础电压和电流参数，表示阳极氧化层的目标厚度，表示电导
率，表示电阻率， 是调整后的阳极氧化电解电压， 是调整后的阳极氧化电解
电流。
[0030] 公式：
[0031]
[0032] 参数详解与获取方式：和 是基础电压和电流值，基于铝合金的基本物理特性，如电导率和电阻率进
行预设。通常由工程师通过实验室测试或根据制造规范确定。
[0033] 电导率 和电阻率 是通过标准物理测试获取的，测试测量材料在给定条件下的导电能力和电阻。
[0034] 代表所需氧化层的厚度目标，根据产品设计要求或客户规格确定的。
[0035] 计算示例：假设： ，。 ， ， ， 。
[0036] 计算如下：
[0037]
[0038] 计算 ， ，所以
[0039] 对于电流： ， ，所以所以
[0040] 计算结果 和 表示调整后的电压和电流值，以达到期望的阳极氧化效果。
[0041] 请参阅图3，优化电解液信息的获取步骤为：S211：根据阳极氧化电解液的特性，包括阳极氧化电解液的PH值和化学成分，获取阳极氧化电解液电解过程中的目标温度范围；
S212：基于目标温度范围，通过公式：
[0042] 计算调整后的电解温度 ，得到优化电解液信息；其中， 为调整后的电解温度， 是当前电解液温度， 是目标温度的平均
值，是温度调节系数， 是温度敏感度系数，是自然对数底数。
[0043] 公式：
[0044] 参数详解与获取方式：当前电解液的实际温度，通过电解液中的温度传感器实时测量获得。
[0045] 是目标温度范围的平均值，计算式为 ，其中， 和是阳极氧化的目标温度范围，由工程师根据材料处理规范设定。
[0046] 是温度调节系数，用于控制温度调节的敏感度，系数是基于历史数据和实验优化得到，以确保系统响应速度和稳定性。
[0047] 是温度敏感度系数，用于调整公式中指数部分的影响程度，通过实验确定其值。
[0048] 计算示例：假设：
（当前电解液温度）
，
[0049] （温度调节系数）（温度敏感度系数）
计算 ：
[0050] 绝对差值 ：
[0051] 计算 ：
[0052] 计算示例说明当前温度已经在目标平均温度，所以没有必要进行调节。
[0053] 请参阅图4，计算阳极氧化电解设备的能效比的方法为：S311：收集阳极氧化过程中的能耗数据与铝合金阳极氧化的加工效率数据，得到
能耗与效率数据；
S312：基于能耗与效率数据，通过公式：
[0054] 计算阳极氧化电解设备的能效比 ，根据阳极氧化电解设备的能效比 值的大小，评估阳极氧化电解设备的能效比，得到能效比评估信息；其中， 代表加工效率，代表能耗，以千瓦时计量， 和 是调整参数， 为阳
极氧化电解设备的能效比。
[0055] 公式：
[0056] 参数详解与获取方式：代表加工效率，即单位时间内处理的铝合金质量，数据通常通过生产监控系统
直接记录获得，例如每小时加工多少千克铝合金。
[0057] 代表能耗，通过能源监控系统记录阳极氧化电解设备的总电力消耗得到。
[0058] 和 是调整参数，参数基于历史数据分析确定，用于调整不同操作条件下加工效率和能耗在能效比计算中的权重。可以由专家进行预设。
[0059] 计算示例：假设： 千克/小时。
[0060] kWh，表示一小时内消耗150千瓦时的能量。
[0061] 设定调整参数 和 。
[0062] 公式计算如下：
[0063]
[0064] 计算中间值：
[0065]
[0066]
[0067] 代入计算：
[0068]
[0069]
[0070] 计算结果 表示能效比，这个值越高，表示能效比越高。
[0071] 请参阅图5，能效评估信息的获取步骤为：S321：基于能效比评估信息，收集一段时间内的能效比数据，得到能效比数据集；
S322：基于能效比数据集，通过公式：
[0072] 计算能效比的变化速率 ，根据能效比的变化速率 的正负和大小，评估阳极氧化电解设备的能效变化，得到能效评估信息；其中， 和 表示连续两个时间点的能效比， 是权重系数， 是时间间隔，
是数据点的总数，是索引。
[0073] 公式：
[0074] 参数详解与获取方式：和 是连续两个时间点的能效比，通过先前的步骤计算获得。
[0075] 是两次数据记录之间的时间间隔，数值根据实际监控系统的配置确定，例如如果数据每小时记录一次，则 为1小时。
[0076] 是数据点的总数，决定了整个数据集的大小。
[0077] 是各个时间点数据的权重系数，系数可以根据数据的可靠性或某些时间点在分析中的重要性赋予不同的权重。权重的设定可以基于过去的经验或数据质量评估。
[0078] 计算示例：假设有以下数据点和权重：
， ， ：连续三个小时的能效比。
[0079] ， 。
[0080] 小时，代表数据是按小时记录。
[0081] ，代表共有三个时间点的数据。
[0082] 公式计算如下：
[0083] 具体计算步骤：计算
[0084] 计算
[0085] 应用权重：
[0086] 求和：
[0087] 代入公式计算变化速率：
[0088] 计算结果 表示在给定时间内，平均每小时能效比的变化速率大约为单位。
[0089] 请参阅图6，评估维护活动对阳极氧化电解设备能效比的影响的方法为：S411：收集阳极氧化电解设备的历史维护数据，包括维护日期、维护类型和维护后的能效比变化数据；
S412：基于历史维护数据，通过公式：
[0090] 计算维护活动对能效比的影响指数 ；其中， 为维护活动对能效比的影响指数， 和 分别表示第 次维护
后和前的能效比， 是维护类型 的效果系数， 是维护活动的频率权重，是维
护次数。
[0091] 公式：
[0092] 参数详解与获取方式：和 ：代表第 次维护活动后和前的能效比。数据通常由设备的监控系
统在维护活动前后自动记录得到。
[0093] ：根据维护类型 定义的效果系数。不同类型的维护对设备性能的影响不同，此系数用于量化维护类型对能效比的影响程度。例如，更换关键部件可能有较高的系数，而简单的清洁可能系数较低。
[0094] ：是维护活动的频率权重，代表该类型维护在全部维护活动中的比重和重要性。高频或关键的维护活动会有较高的权重。
[0095] ：维护活动的次数，直接从设备维护记录中计数得到。
[0096] 计算示例：假设如下：
设备进行了三次维护活动， 分别为50，55，53， 分别为48，52，50。
[0097] 维护类型的效果系数 分别为1.2，1.5，1.1。
[0098] 维护的频率权重 分别为1，2，1，表明第二次维护较其他两次更为频繁或关键。
[0099] 。
[0100] 公式计算如下：
[0101] 具体计算步骤：
[0102]
[0103]
[0104] 应用权重和效果系数计算：
[0105]
[0106]
[0107] 求和：
[0108] 权重总和：
[0109] 计算维护影响：
[0110] 计算结果 表示在这一周期内，维护活动平均每次使能效比提高了2.55单位，结果反映了维护活动对设备能效的积极影响。
[0111] 请参阅图7，优化能效维护信息的获取步骤为：S421：基于维护活动对能效比的影响指数 ，获取阳极氧化电解设备的基准维
护周期 ；
S422：基于阳极氧化电解设备的基准维护周期 ，结合当前能效比 、目标能效比
和能效比变化速率 ，通过公式：
[0112] 计算调整后的维护周期 ，得到优化能效维护信息；其中， 是调整系数， 是基准维护周期， 是当前能效比， 是目标能效
比， 是维护活动对能效比的影响， 是能效比变化速率， 是调整后的维护周期。
[0113] 公式：
[0114] 参数详解与获取方式：：基准维护周期，指设备在标准操作条件下推荐的维护间隔时间，通常由设备
制造商或历史维护经验确定。
[0115] ：当前能效比，通过先前步骤计算获得。 ：目标能效比，是企业或设备管理团队设定的性能目标，旨在此比率以上运行设备。
[0116] ：维护活动对能效比的影响，通过先前步骤计算获得。
[0117] ：能效比变化速率，通过先前步骤计算获得。
[0118] ：调整系数，基于设备的响应性和历史维护数据分析得到，用于调节维护周期调整的灵敏度。
[0119] 计算示例：假设参数值：
基准维护周期 个月
当前能效比 （能效单位）
目标能效比 （能效单位）
能效比变化速率 （表示能效比每月下降0.5单位）
维护活动对能效比的影响 （能效单位）
调整系数
[0120] 计算过程：确定当前能效比与目标能效比的差异：
[0121] 正值表示当前能效比高于目标水平。
[0122] 应用改进公式调整维护周期：
[0123] 代入数值：
[0124]
[0125]
[0126]
[0127]
[0128] 计算得到的维护周期 约为8.16个月，表明为了维持当前能效比高于目标能效比的状态，维护周期需要从原来的12个月缩短至约8个月。
[0129] 基于环保的铝合金阳极氧化工艺参数控制系统，系统包括：参数优化模块基于铝合金的阳极氧化需求，结合铝合金的物理特性，调整阳极氧
化电解电压和电流，优化电解过程中的能耗，生成参数优化数据；
电解液管理模块基于参数优化数据，根据电解液的PH值和化学成分，对电解液温
度进行动态调节，优化阳极氧化速率与电解材料消耗，得到优化电解液配置；
能效监控模块基于参数优化数据和优化电解液配置，监测阳极氧化过程中的能耗
数据与铝合金阳极氧化的加工效率数据，计算阳极氧化电解设备的能效比，得到能效比数据信息；
效率评估模块基于能效比数据信息，获取一段时间内的能效比数据，评估能效比
变化速率，得到能效评估信息；
维护策略模块依据能效评估信息，分析维护活动对阳极氧化电解设备能效比的影
响，调整阳极氧化电解设备的维护周期，生成优化能效维护信息。
[0130] 以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
