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平板太阳能集热器超声波焊接工艺解析

0前语

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。超声波金属焊接使用高频振动传递到两个需焊接的金属表面,在加压的状况下,使两个金属表面彼此摩擦而构成分子层之间的渗合,长处:快速、节能、接合强度高、导电性好、无火花、挨近冷态加工。


1资料挑选及特性要求


1.1吸热片

目前国内所选用的吸热片有铝片和铜片两种,挑选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,关于超声波焊接而言,不同厚度及硬度的资料,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。实践使用中,有几个基本方向:1.焊接铜资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;全体焊纹宽度邑资料厚度;振幅+压力邑资料厚度。3.振幅+压力邑资料硬度。依据其原理激光焊,一般挑选较厚片材,而关于超声波焊,则不需要挑选厚资料,只需考虑传热效率。举个比如:0.12mm厚的蓝钛膜片,一般可以挑选0.3mm纹深的焊头,焊缝宽度为2mm-2.6mm;当考虑焊头磨损寿数时,也可挑选0.4mm纹深焊头,焊缝宽度为2.8mm。这儿需注意的一个问题:阳极氧化片材与铜管接触的部分,不能有氧化层。


1.2铜管

目前国内所选用的铜管主要有Φ8、Φ10、Φ12三种标准,还有一些客户用9.5等标准,但并不多见。壁厚范围:0.45mm-1.0mm,状况有:硬态、半硬态、软态。激光焊关于铜管状况没有要求,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?


原因在于其作业原理:相对往复加速度所产生的挤压扩散。咱们一般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,资料被这个力直接成型,一起伴随着局部温升,当铜管强度不行时,将会产生屈服变形,使焊接静压力加不到焊件上。所以主张铜管选用硬态铜管,Φ8铜管壁厚主张为:0.5mm-0.6mm,Φ10、Φ12铜管壁厚主张为:0.6mm-0.7mm。关于热管,由于其为半硬态或软态,主张铜管壁厚为1.0mm。


2超声波焊接参数挑选

关于太阳能滚焊的使用,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,当输出功率一守时,振幅和压力是负相关的。


2.1振幅

一般焊铜片挑选的振幅40μm-50μm,焊铝片挑选的振幅30μm-40μm,一起振幅邑资料厚度。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接连可调功能。超声波机器关于振幅的表述有2种:1.振幅(以μm做单位)2.AMP(以百分比为单位)。调整振幅,从电路的视点讲,便是调整换能器的驱动电压,一般可调范围为20%-100%。


2.2压力

通过气缸加在焊头上的静压力。这个压力一般约为200N。压力邑资料厚度;压力邑资料硬度。压力并不是越大越好,一般需依据焊点的面积、资料的厚度、资料硬度、挑选的振幅归纳考虑,关于资料的焊接压缩量,以10%-20%为宜。


2.3速度

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,还能够损坏被焊物,所以适宜的速度很重要。咱们也见到一些欠好的机器,焊接速度很慢,这是由于这些机器的振幅达不到要求,所以用速度来补偿。


3不良焊接现象分析


1.全体焊不牢

出现这种状况,主要是参数不对,超声波输出能量达不到焊接的要求。另一种状况是所焊接资料存在不利于超声波焊接工艺的状况,如焊接位置相同存在阳极氧化膜层。


2.一部分焊接不牢

首先,咱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,或许每次都是一个当地焊欠好。焊头周长是200mm,如果出现200mm 的规律性,那便是焊头磨损问题。如果都是一个当地焊欠好,最大可能性是那个部位的夹具夹不紧造成。


3.粘铝

随着铝翅片的越来越多的使用,许多会出现这样的问题。这个问题的根本原因在于铝资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状况时,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如图1所示。



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