平板太陽(yáng)能集熱器焊接設(shè)備工藝解析

平板太陽(yáng)能熱水器吸熱板主要有鋁片和銅片兩種，流體管道也有銅、鋁兩種。鋁管由于需考慮腐蝕問題，基本都采用銅管。除了早期很多廠家采用銅鋁復(fù)合工藝外，現(xiàn)目前主流是采用焊接方法。平板太陽(yáng)能熱水器集熱器（集熱板）焊接主要有兩種方式：1.激光焊；2.超聲波焊。這兩種焊接方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。 　　1. 激光焊 　　激光焊是利用高能激光將所焊金屬熔化而產(chǎn)生連接（見圖1）。在太陽(yáng)能吸熱板焊接中采用間隔3mm～5mm一個(gè)焊點(diǎn)的形式焊接。優(yōu)點(diǎn)：在所焊工件上不需要加壓，整體變形?。〒?jù)五星鮑工反映：所用德國(guó)激光焊機(jī)焊出來的板會(huì)上凸，與玻璃接觸產(chǎn)生磨花現(xiàn)象。這個(gè)剛好和超聲波焊相反，超聲波焊是下凹。）；吸熱層表面破壞小。缺點(diǎn)：金屬片和銅管之間絕對(duì)導(dǎo)熱面積小，影響熱傳導(dǎo)效率；對(duì)銅管平直度要求高，不易對(duì)準(zhǔn)焊接位；焊點(diǎn)強(qiáng)度較差，冷熱交替頻繁或受外力時(shí)，焊點(diǎn)易斷裂。 　　2. 超聲波焊 　　超聲波焊是利用超聲波焊頭所產(chǎn)生的往復(fù)加速度，使所焊金屬在常溫下產(chǎn)生的物理性連接（見圖2）。 圖2 超聲波滾焊機(jī)頭 　　對(duì)于生產(chǎn)效率，兩者差不多，激光焊稍遜。對(duì)于熱傳導(dǎo)效率，即使超聲波焊接會(huì)在吸熱板上產(chǎn)生焊痕，超聲波焊接的產(chǎn)品比激光焊熱傳導(dǎo)效率要高3%左右（即同等工況下，水溫高3%左右）。 　　下面就針對(duì)超聲波焊接做一下詳細(xì)分析： 　　超聲波滾焊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)分兩大門派：1.連續(xù)型結(jié)構(gòu)；2.夾管型結(jié)構(gòu)。對(duì)于整板（如銅片材料為1m × 2m),連續(xù)型結(jié)構(gòu)是不能用的。 圖3 STAPLA滾焊機(jī) 　　1. 連續(xù)型結(jié)構(gòu)（見圖3） 　　2. 夾管型結(jié)構(gòu) 　　夾管型結(jié)構(gòu)又有單條和整板之分，下面我們?cè)敿?xì)描述。 　　首先介紹的是單條的夾管型結(jié)構(gòu)（見圖4）。 圖4 條帶式滾焊機(jī) 　　其次我們介紹的是手動(dòng)整板的夾管型結(jié)構(gòu)（見圖5）。 圖5 手動(dòng)整板滾焊機(jī) 　　下面介紹自動(dòng)整板焊機(jī)。自動(dòng)整板焊機(jī)也有兩種基本結(jié)構(gòu)：1.超聲波機(jī)頭前后移動(dòng)型；2.吸熱板前后移動(dòng)型。自動(dòng)整板焊機(jī)一般配一臺(tái)超聲波機(jī)頭，少數(shù)可裝2個(gè)機(jī)頭。 　　1.超聲波機(jī)頭前后移動(dòng)型（見圖6）： 圖6 TELSONIC滾焊機(jī) 　　2.吸熱板（管）前后移動(dòng)型（見圖7）： 圖7 自動(dòng)整板滾焊機(jī) 　　以上介紹了超聲波滾焊在太陽(yáng)能吸熱板的具體應(yīng)用，超聲波滾焊只是超聲波金屬焊接在太陽(yáng)能行業(yè)的一種應(yīng)用，下面對(duì)超聲波金屬焊接本身的技術(shù)進(jìn)行分析。 　　超聲波應(yīng)用于焊接主要分超聲波塑料焊接和超聲波金屬焊接，超聲波金屬焊接機(jī)和超聲波塑料焊接機(jī)到底有哪些不同呢？ 　　1. 工作方式不一樣。通常，超聲波塑料焊接中焊頭振動(dòng)方向垂直于焊位，超聲波金屬焊接中焊頭振動(dòng)方向平行于焊位。有些特殊情況下，塑料焊也可采用平行方向，如較薄的塑料件。 　　2. 由于超聲波應(yīng)用于焊接金屬，對(duì)超聲波焊接技術(shù)提出了更高的要求；相對(duì)于普通的塑料焊接，對(duì)功率容量、功率密度、穩(wěn)定性及自動(dòng)化控制等各個(gè)方面的要求，不是同一個(gè)級(jí)別?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)超聲波塑料焊接用發(fā)生器基本都采用自激式電路，典型代表為：8400、8700全橋電路及臺(tái)灣機(jī)器常用的半橋電路，顯著特點(diǎn)為有個(gè)調(diào)諧電感。如果將現(xiàn)有的用于塑料焊接的成熟技術(shù)直接轉(zhuǎn)嫁到金屬焊上，其技術(shù)上的先天不足，將導(dǎo)致產(chǎn)品使用的不穩(wěn)定；其唯一的優(yōu)勢(shì)就是價(jià)格便宜，但對(duì)于金屬焊本身的高要求，這點(diǎn)優(yōu)勢(shì)是很蒼白的。 　　下面講講超聲波金屬焊的技術(shù)要求： 　　1.高功率容量、穩(wěn)定的超聲波發(fā)生器：穩(wěn)定的超聲波發(fā)生器首先要求為：頻率自動(dòng)跟蹤。頻率自動(dòng)跟蹤能保證換能器系統(tǒng)能工作在諧振狀態(tài)，即焊頭振幅的最大化。據(jù)了解，某企業(yè)采用世界最先進(jìn)的PLL 鎖相環(huán)頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)，更換模具及工作時(shí)無須調(diào)頻。 　　國(guó)內(nèi)其他公司采用的是自激式的全橋或半橋電路，不具備頻率自動(dòng)跟蹤的功能，其顯著特點(diǎn)是有一個(gè)可調(diào)電感手動(dòng)調(diào)頻率。從技術(shù)上講，和調(diào)幅收音機(jī)一樣，它就是一個(gè)LC選頻，當(dāng)電感及電容的參數(shù)確定時(shí)，發(fā)生器的諧振頻率就是個(gè)定值，不會(huì)隨著溫度或負(fù)載的變化而變化；而焊頭及換能器的頻率會(huì)隨著溫度及圖6 TELSONIC滾焊機(jī)負(fù)載變化而產(chǎn)生偏移，這樣，焊頭的振幅會(huì)隨著頻率的偏移而直線下降（非常尖銳的高斯曲線），這直接會(huì)導(dǎo)致焊接參數(shù)變化，影響焊接穩(wěn)定性。 　　穩(wěn)定的超聲波發(fā)生器還要要求：恒振幅功能及振幅的無級(jí)可調(diào)。恒振幅功能需控制換能器的實(shí)部電流，其為穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵；振幅的無級(jí)可調(diào)是保障設(shè)備用途的基本，例如在同一設(shè)備上通過參數(shù)調(diào)整既能焊銅，也能焊鋁材料。國(guó)內(nèi)其他公司對(duì)于換能器實(shí)部電流基本一無所知，那就更談不上控制了。 　　高功率容量：如某企業(yè)20kHz的機(jī)器，標(biāo)稱功率容量為：3600W,實(shí)際能達(dá)到5400W 的極限輸出；國(guó)內(nèi)其他公司對(duì)于功率容量經(jīng)常出現(xiàn)虛假標(biāo)稱，那我們只需和他們所做的塑料焊機(jī)比較一下即可，因?yàn)樗芰虾笝C(jī)標(biāo)稱太高是無人信的。有個(gè)簡(jiǎn)單方法可判定這種情況：請(qǐng)生產(chǎn)商將機(jī)箱打開，再和其所生產(chǎn)的塑料焊機(jī)箱比較，一目了然。 　　2.超聲波焊金屬要求有高度耐磨的焊頭，這樣就要求焊頭有高硬度，而超聲波本身又要求焊頭韌性好，這就造成一種矛盾要求。好的焊頭既要高硬度，又要好韌性。某企業(yè)采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造焊頭，壽命和制造精度媲美歐美同類產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)其他公司未掌握焊頭核心技術(shù)，各方面都無法相比。 　　3.換能器是超聲波的核心部件，相當(dāng)于汽車電機(jī)，金屬焊要求換能器有大的功率容量、長(zhǎng)時(shí)間的小衰減。如前面所講某企業(yè)擁有獨(dú)特的換能器制造工藝，保證高品質(zhì)換能器。如20kHz的換能器，能承受5kW 以上負(fù)載；國(guó)內(nèi)其他公司的同類換能器，只能承受約1.5kW 的負(fù)載?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)其他公司的換能器基本為采購(gòu)，代表供應(yīng)商為：杭州成功超聲，我們只需上其網(wǎng)站上就可查到，其20kHz的換能器最大輸入功率為2000W。換能器從表面上看不出優(yōu)劣，參數(shù)上能判斷，但供應(yīng)商很少會(huì)告知參數(shù)。判斷方法：1.如果生產(chǎn)商連阻抗分析儀都沒有的話，直接判定他們不具備檢測(cè)能力，更不用說生產(chǎn)能力了；2.如果生產(chǎn)商有阻抗分析儀，讓它測(cè)給你看，金屬焊換能器動(dòng)態(tài)阻抗要求在2Ω 以下，一般塑料焊換能器動(dòng)態(tài)阻抗在10Ω 左右。 　　4.超聲波金屬焊需要配套優(yōu)質(zhì)控制系統(tǒng)，一般有焊接能量、時(shí)間、高度三種基本控制模式，多種質(zhì)控軟件滿足不同需求。國(guó)內(nèi)很多公司基本不具備焊接能量控制模式，只有簡(jiǎn)單的時(shí)間控制模式。能量計(jì)算方法為換能器實(shí)部電流乘以電壓，對(duì)時(shí)間積分，才能反映真實(shí)的焊頭輸出能量。國(guó)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)一些廠商用電源的電流乘以電壓，對(duì)時(shí)間積分，這不能反映真實(shí)輸出，是一種糊弄人的做法，應(yīng)當(dāng)警惕。 　　國(guó)內(nèi)科技界充斥的急功近利心態(tài)，在超聲波行業(yè)同樣表現(xiàn)得很突出，從業(yè)者很多時(shí)候不是去鉆研技術(shù)，而是靠做表面工夫，糊弄客戶。這些公司充斥在互聯(lián)網(wǎng)前列，不是因?yàn)樗a(chǎn)品做得好，而是利用搜索引擎的規(guī)則，大肆發(fā)布垃圾信息而得到的結(jié)果。他們用在超聲波金屬焊接機(jī)上的發(fā)生器、換能器等，和其用在塑料焊上的是一樣的。這樣的急功近利，對(duì)客戶是不負(fù)責(zé)任的做法，短期損害的是用戶利益，長(zhǎng)久來說，損害的還是自己利益。（佛山市順德區(qū)楚鑫機(jī)電有限公司劉曉兵）