目前,焊接工藝的優(yōu)劣對平板太陽能集熱器的熱傳遞起到?jīng)Q定性的作用,而國內(nèi)平板太陽能熱水器集熱器(集熱板)主流焊接有激光焊和超聲波焊,平板太陽能集熱器吸熱板主要采用鋁片和銅片兩種,而流道基本都采用銅管,這兩種焊接方法在實際運(yùn)用中各有千秋。
激光焊接 VS 超聲波焊接
激光技術(shù)是采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束,通過脈沖瞬間發(fā)出的激光焦點達(dá)到上千攝氏度,會在幾毫秒內(nèi)將金屬材料熔化和蒸發(fā),利用這一效應(yīng)來進(jìn)行太陽能集熱器板芯流道與高選擇性吸熱涂層的焊接,在太陽能吸熱膜層上間隔3~5mm一個焊點。
屬于非接觸式焊接,在被高度集中以提供焊接、切割及熱處理等功能前可傳送的距離相當(dāng)長。它的優(yōu)勢是在所焊工件上不需要加壓,整體變形小,能夠小程度破壞吸熱涂層表面。這也是造成業(yè)內(nèi)輿論導(dǎo)向激光焊接優(yōu)于超聲波焊接的重要原因,但激光焊接會使所焊接物體物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,機(jī)械強(qiáng)度變差,且對導(dǎo)熱性能有一定影響。目前國內(nèi)激光焊接代表生產(chǎn)商有:大族激光、聯(lián)贏激光、楚天激光等企業(yè)。
超聲波焊接是利用超聲波高頻機(jī)械振動產(chǎn)生的高密度能量,在工件表面產(chǎn)生塑性變形并在壓力下破壞表面層,使所焊金屬在常溫下產(chǎn)生的物理性連接。超聲波焊接雖然會破壞膜層的3%左右,但因為是連續(xù)型非熔化焊接,熱傳導(dǎo)效率方面相對較好。同時在材料成本方面超聲波焊接具有一定優(yōu)勢,超聲波焊適應(yīng)薄的產(chǎn)品,國際上主流平板產(chǎn)品銅板一般為0.12mm-0.2mm之間,企業(yè)為考慮材料成本,現(xiàn)在有些企業(yè)選用鋁板,超聲波焊選擇0.2-0.3mm即可。
而激光焊適應(yīng)于厚的材料,如選用鋁板厚度一般選擇0.4mm,造成材料成本方面高些。其實兩種焊接技術(shù)各有千秋,使用哪種焊接設(shè)備企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的實際情況來選擇更合適的,而不是籠統(tǒng)的評價兩種焊接技術(shù)的優(yōu)劣。目前國內(nèi)超聲波焊接代表生產(chǎn)商有:五星、鵬桑普、九陽等企業(yè)。
超聲波焊接優(yōu)勢 VS 激光焊接優(yōu)勢
激光技術(shù)的優(yōu)勢在于所焊工件上不需要加壓,整體變形小,能夠最小程度破壞吸熱涂層表面;但激光焊接也會影響焊接物體物理結(jié)構(gòu)的變化,焊點受冷熱交替沖擊頻繁易導(dǎo)致斷裂,強(qiáng)度較差,這對于平板集熱器晝夜間歇工作導(dǎo)致的冷熱交替影響尤為致命。
超聲波金屬焊接其優(yōu)點是焊接材料不熔融,不脆弱金屬特性,焊接時間短,熔合強(qiáng)度高、接近冷態(tài)加工;但會破壞吸熱層3%左右,所焊接金屬不能太厚(一般≤5mm這對于平板太陽能吸熱板焊接來說反而成為優(yōu)勢),而且因為是連續(xù)型非熔化焊接,熱傳導(dǎo)效率方面相對較好,有人做過試驗同等工況下,超聲波焊接的產(chǎn)品比激光焊熱傳導(dǎo)效率要高3%左右。
超聲波金屬點焊機(jī)用于金屬的同類焊接,并能對銅、銀、鋁、鎳有色金屬的細(xì)薄材料,實施單點、多點短條狀的焊接,可廣泛適用于熔斷片鋰電池的極耳等各種形狀的焊接。
超聲波金屬點焊機(jī)采用電子程序控制,功率大、效率高,自動化控制,操作容易,內(nèi)置電子保護(hù)電路,使用安全,工作穩(wěn)定可靠。焊件具有焊接面牢固、強(qiáng)度高,主觀、環(huán)保等特點。
目前國際上主流平板產(chǎn)品銅板的厚度一般為0.12mm~0.2mm之間,而銅管的壁厚多采用0.5mm,隨著銅價格的不斷上漲,企業(yè)為考慮材料成本,越來越多地選用鋁板,銅的導(dǎo)熱系數(shù)為390W/(m·K),鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為237W/(m·K),按照熱傳導(dǎo)基本公式Q=姿×A×△T/L,鋁板厚度達(dá)到銅板的1.65倍(2mm~3mm)即可達(dá)到相同的傳熱速率。
超聲波焊接機(jī)適合焊接比較薄的產(chǎn)品,激光焊接會把薄的直接激穿。還有一個重要的方面是,激光焊接機(jī)的價格是超聲波焊接機(jī)的數(shù)倍以上。
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