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平板集热器超声波焊接工艺解析
发布时间:2019/5/22 11:03:40 点击量:57

南国七星论坛  平板太阳能热水器集热器(集热板)焊接主要有两种方式:1. 激光焊2.超声波焊。超声波金属焊接利用高频振动传递到两个需焊接的金属表面,在加压的情况下,使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的渗合,优点:快速、节能、接合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工。海南太阳能,海南太阳能施工,海南太阳能方案设计,海南热泵工程,海南中央热水器,海南新能源,海南太阳能维修

  1材料选择及特性要求

  1.1吸热片

  目前国内所采用的吸热片有铝片和铜片两种,选择性吸收膜层工艺主要有:蓝钛膜、黑铬镀层、阳极氧化。片材厚度为0.12mm-0.5mm,对于超声波焊接而言,不同厚度及硬度的材料,所需的振幅、压力、纹路均不同,需考虑超声波振幅沿垂直于焊头方向的传递衰减。实际应用中,有几个基本方向:1. 焊接铜材料需要的单位面积能量比铝材高。2. 焊纹的深度逸片材厚度;整体焊纹宽度邑材料厚度;振幅+压力邑材料厚度。3.振幅+压力邑材料硬度。根据其原理激光焊,一般选择较厚片材,而对于超声波焊,则不需要选择厚材料,只需考虑传热效率。举个例子:0.12mm厚的蓝钛膜片,通常可以选择0.3mm纹深的焊头,焊缝宽度为2mm-2.6mm;当考虑焊头磨损寿命时,也可选择0.4mm纹深焊头,焊缝宽度为2.8mm。这里需注意的一个问题:阳极氧化片材与铜管接触的部分,不能有氧化层。

  1.2铜管

  目前国内所采用的铜管主要有Φ8、Φ10、Φ12三种规格,还有一些客户用9.5等规格,但并不多见。壁厚范围:0.45mm-1.0mm,状态有:硬态、半硬态、软态。激光焊对于铜管状态没有要求,只对壁厚有要求;超声波焊则对铜管要求较高,主要是需要一定的机械强度。为什么超声波焊对铜管强度要求较高呢?

  原因在于其工作原理:相对往复加速度所产生的挤压扩散。我们通常加在所焊工件上的静压力约200N,这个力并不大,但超声波焊接时会产生约50000g的往复加速度,这个微观作用力就很大,焊接时,材料被这个力直接成型,同时伴随着局部温升,当铜管强度不够时,将会产生屈服变形,使焊接静压力加不到焊件上。所以建议铜管采用硬态铜管,Φ8铜管壁厚建议为:0.5mm-0.6mm,Φ10、Φ12铜管壁厚建议为:0.6mm-0.7mm。对于热管,由于其为半硬态或软态,建议铜管壁厚为1.0mm。

  2超声波焊接参数选择

  对于太阳能滚焊的应用,主要参数:振幅、压力、速度(相当于焊接时间)。超声波输出功率邑振幅伊压力,所以,某种程度上来说,当输出功率一定时,振幅和压力是负相关的。

  2.1振幅

南国七星论坛  通常焊铜片选择的振幅40μm-50μm,焊铝片选择的振幅30μm-40μm,同时振幅邑材料厚度。基于铝材的机械强度比铜差,所以焊铝的振幅要稍低约20%。这样就要求机器必须有振幅连续可调功能。超声波机器对于振幅的表述有2种:1.振幅(以μm做单位)2.AMP(以百分比为单位)。调整振幅,从电路的角度讲,就是调整换能器的驱动电压,通常可调范围为20%-100%。海南太阳能,海南太阳能施工,海南太阳能方案设计,海南热泵工程,海南中央热水器,海南新能源,海南太阳能维修

  2.2压力

  通过气缸加在焊头上的静压力。这个压力通常约为200N。压力邑材料厚度;压力邑材料硬度。压力并不是越大越好,通常需根据焊点的面积、材料的厚度、材料硬度、选择的振幅综合考虑,对于材料的焊接压缩量,以10%-20%为宜。

  2.3速度

南国七星论坛  代表焊接时间,焊铜片的速度为8m/min-9m/min为宜;焊铝片的速度为10m/min-12m/min为宜。超声波的振动特性,决定了它既可以焊接,还能够破坏被焊物,所以适宜的速度很重要。我们也见到一些不好的机器,焊接速度很慢,这是因为这些机器的振幅达不到要求,所以用速度来补偿。海南太阳能,海南太阳能施工,海南太阳能方案设计,海南热泵工程,海南中央热水器,海南新能源,海南太阳能维修

  3不良焊接现象分析

  1. 整体焊不牢

  出现这种情况,主要是参数不对,超声波输出能量达不到焊接的要求。另一种情况是所焊接材料存在不利于超声波焊接工艺的情况,如焊接位置同样存在阳极氧化膜层。

  2. 一部分焊接不牢

南国七星论坛  首先,我们观察焊不牢的部位是否有规律性,如是否相隔固定长度有问题,或者每次都是一个地方焊不好。焊头周长是200mm,如果出现200mm 的规律性,那就是焊头磨损问题。如果都是一个地方焊不好,最大可能性是那个部位的夹具夹不紧造成。海南太阳能,海南太阳能施工,海南太阳能方案设计,海南热泵工程,海南中央热水器,海南新能源,海南太阳能维修

  3. 粘铝

  随着铝翅片的越来越多的应用,很多会出现这样的问题。这个问题的根本原因在于铝材料的特性与金属的结合性较好。焊铝速度快。当出现铝粘到焊头的情况时,用焊头在铜管上多滚几道,铝与铜的结合特性较钢好。平板集热器超声波焊接。

南国七星论坛  转载:中国太阳能产业资讯网

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