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平板集熱器超聲波焊接工藝解析

發布時間:2019-05-22 點擊量:1252

  平板太陽能熱水器集熱器(集熱板)焊接主要有兩種方式:1. 激光焊2.超聲波焊。超聲波金屬焊接利用高頻振動傳遞到兩個需焊接的金屬表面,在加壓的情況下,使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的滲合,優點:快速、節能、接合強度高、導電性好、無火花、接近冷態加工。海南太陽能,海南太陽能施工,海南太陽能方案設計,海南熱泵工程,海南中央熱水器,海南新能源,海南太陽能維修

  1材料選擇及特性要求

  1.1吸熱片

  目前國內所采用的吸熱片有鋁片和銅片兩種,選擇性吸收膜層工藝主要有:藍鈦膜、黑鉻鍍層、陽極氧化。片材厚度為0.12mm-0.5mm,對于超聲波焊接而言,不同厚度及硬度的材料,所需的振幅、壓力、紋路均不同,需考慮超聲波振幅沿垂直于焊頭方向的傳遞衰減。實際應用中,有幾個基本方向:1. 焊接銅材料需要的單位面積能量比鋁材高。2. 焊紋的深度逸片材厚度;整體焊紋寬度邑材料厚度;振幅+壓力邑材料厚度。3.振幅+壓力邑材料硬度。根據其原理激光焊,一般選擇較厚片材,而對于超聲波焊,則不需要選擇厚材料,只需考慮傳熱效率。舉個例子:0.12mm厚的藍鈦膜片,通常可以選擇0.3mm紋深的焊頭,焊縫寬度為2mm-2.6mm;當考慮焊頭磨損壽命時,也可選擇0.4mm紋深焊頭,焊縫寬度為2.8mm。這里需注意的一個問題:陽極氧化片材與銅管接觸的部分,不能有氧化層。

  1.2銅管

  目前國內所采用的銅管主要有Φ8、Φ10、Φ12三種規格,還有一些客戶用9.5等規格,但并不多見。壁厚范圍:0.45mm-1.0mm,狀態有:硬態、半硬態、軟態。激光焊對于銅管狀態沒有要求,只對壁厚有要求;超聲波焊則對銅管要求較高,主要是需要一定的機械強度。為什么超聲波焊對銅管強度要求較高呢?

  原因在于其工作原理:相對往復加速度所產生的擠壓擴散。我們通常加在所焊工件上的靜壓力約200N,這個力并不大,但超聲波焊接時會產生約50000g的往復加速度,這個微觀作用力就很大,焊接時,材料被這個力直接成型,同時伴隨著局部溫升,當銅管強度不夠時,將會產生屈服變形,使焊接靜壓力加不到焊件上。所以建議銅管采用硬態銅管,Φ8銅管壁厚建議為:0.5mm-0.6mm,Φ10、Φ12銅管壁厚建議為:0.6mm-0.7mm。對于熱管,由于其為半硬態或軟態,建議銅管壁厚為1.0mm。

  2超聲波焊接參數選擇

  對于太陽能滾焊的應用,主要參數:振幅、壓力、速度(相當于焊接時間)。超聲波輸出功率邑振幅伊壓力,所以,某種程度上來說,當輸出功率一定時,振幅和壓力是負相關的。

  2.1振幅

  通常焊銅片選擇的振幅40μm-50μm,焊鋁片選擇的振幅30μm-40μm,同時振幅邑材料厚度。基于鋁材的機械強度比銅差,所以焊鋁的振幅要稍低約20%。這樣就要求機器必須有振幅連續可調功能。超聲波機器對于振幅的表述有2種:1.振幅(以μm做單位)2.AMP(以百分比為單位)。調整振幅,從電路的角度講,就是調整換能器的驅動電壓,通常可調范圍為20%-100%。海南太陽能,海南太陽能施工,海南太陽能方案設計,海南熱泵工程,海南中央熱水器,海南新能源,海南太陽能維修

  2.2壓力

  通過氣缸加在焊頭上的靜壓力。這個壓力通常約為200N。壓力邑材料厚度;壓力邑材料硬度。壓力并不是越大越好,通常需根據焊點的面積、材料的厚度、材料硬度、選擇的振幅綜合考慮,對于材料的焊接壓縮量,以10%-20%為宜。

  2.3速度

  代表焊接時間,焊銅片的速度為8m/min-9m/min為宜;焊鋁片的速度為10m/min-12m/min為宜。超聲波的振動特性,決定了它既可以焊接,還能夠破壞被焊物,所以適宜的速度很重要。我們也見到一些不好的機器,焊接速度很慢,這是因為這些機器的振幅達不到要求,所以用速度來補償。海南太陽能,海南太陽能施工,海南太陽能方案設計,海南熱泵工程,海南中央熱水器,海南新能源,海南太陽能維修

  3不良焊接現象分析

  1. 整體焊不牢

  出現這種情況,主要是參數不對,超聲波輸出能量達不到焊接的要求。另一種情況是所焊接材料存在不利于超聲波焊接工藝的情況,如焊接位置同樣存在陽極氧化膜層。

  2. 一部分焊接不牢

  首先,我們觀察焊不牢的部位是否有規律性,如是否相隔固定長度有問題,或者每次都是一個地方焊不好。焊頭周長是200mm,如果出現200mm 的規律性,那就是焊頭磨損問題。如果都是一個地方焊不好,最大可能性是那個部位的夾具夾不緊造成。海南太陽能,海南太陽能施工,海南太陽能方案設計,海南熱泵工程,海南中央熱水器,海南新能源,海南太陽能維修

  3. 粘鋁

  隨著鋁翅片的越來越多的應用,很多會出現這樣的問題。這個問題的根本原因在于鋁材料的特性與金屬的結合性較好。焊鋁速度快。當出現鋁粘到焊頭的情況時,用焊頭在銅管上多滾幾道,鋁與銅的結合特性較鋼好。平板集熱器超聲波焊接。

  轉載:中國太陽能產業資訊網

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