太陽(yáng)能焊接設(shè)備工藝：激光PK超聲波

時(shí)間：2012-10-28作者：山東潤(rùn)合焊接設(shè)備有限公司瀏覽：40

 

在太陽(yáng)能熱利用行業(yè)的平板太陽(yáng)能集熱器生產(chǎn)中，究竟是激光焊接技術(shù)發(fā)揮穩(wěn)定，還是超聲波金屬焊接技術(shù)較具備優(yōu)勢(shì)，一直是行業(yè)內(nèi)備受爭(zhēng)議的熱門話題，其受關(guān)注程度不亞于真空管型太陽(yáng)能熱水器和平板型太陽(yáng)能熱水器之爭(zhēng)。

在太陽(yáng)能熱利用行業(yè)的平板太陽(yáng)能集熱器生產(chǎn)中，究竟是激光焊接技術(shù)發(fā)揮穩(wěn)定，還是超聲波金屬焊接技術(shù)較具備優(yōu)勢(shì)，一直是行業(yè)內(nèi)備受爭(zhēng)議的熱門話題，其受關(guān)注程度不亞于真空管型太陽(yáng)能熱水器和平板型太陽(yáng)能熱水器之爭(zhēng)。在長(zhǎng)期工藝技術(shù)較量和產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用對(duì)比過(guò)程中，也形成了激光焊接和超聲波金屬焊接的兩大技術(shù)陣營(yíng)以及二者之間的“擂臺(tái)之爭(zhēng)”。

本文試擬將激光焊接與超聲波金屬焊接作一綜合對(duì)比，分析二者的區(qū)別和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。首先我們從激光焊接和超聲波金屬焊接兩種焊接方式的工作原理來(lái)區(qū)分二者的不同。

激光焊接是利用高能量激光脈沖產(chǎn)生的熱能將金屬材料熔化后產(chǎn)生聯(lián)接。在本質(zhì)上和電弧焊并無(wú)區(qū)別，只不過(guò)電弧焊用來(lái)產(chǎn)生熱能的是電弧而不是激光。代表生產(chǎn)商如深圳聯(lián)贏激光。

超聲波金屬焊接是利用超聲波高頻機(jī)械振動(dòng)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。超聲波金屬焊接既不向工件輸送電流，也不向工件引入高溫?zé)嵩粗皇窃陟o壓力及彈性振動(dòng)能的共同作用下，將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)變成工件間摩擦功形變能和隨之而產(chǎn)生的溫升，從而使工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)連接。代表生產(chǎn)商如佛山楚鑫機(jī)電。

通過(guò)焊接原理比較得知，激光焊接是通過(guò)高溫改變物體的物理結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的連接，而超聲波金屬焊接則*改變物體物理結(jié)構(gòu)直接在固態(tài)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連接。

那么，這兩種焊接技術(shù)究竟哪一種較具備優(yōu)勢(shì)，較適合在平板太陽(yáng)能領(lǐng)域應(yīng)用呢？

**回合：產(chǎn)品美觀度PK

激光焊是利用高能激光將所焊金屬熔化而產(chǎn)生連接，在太陽(yáng)能吸熱板焊接中采用間隔3-5mm一個(gè)焊點(diǎn)的形式焊接。激光焊在所焊工件上不需要加壓，整體變形小，并且對(duì)吸熱層表面破壞小，而超聲波金屬焊接則會(huì)由于壓力作用使片材表面產(chǎn)生波浪形變形，雖然可以通過(guò)表面壓紋避免變形，但還是會(huì)在太陽(yáng)能吸熱曾表面形成3mm左右的焊痕。因此采用激光焊接的產(chǎn)品外表美觀度會(huì)**超聲波金屬焊接。這一回合比拼，激光焊接勝于超聲波金屬焊接。

*二回合：效果持久性PK

激光焊接焊點(diǎn)強(qiáng)度較差，冷熱交替頻繁或受外力時(shí)，焊點(diǎn)易斷裂。而超聲波金屬焊接是通過(guò)垂直加壓使兩被焊物體重疊，經(jīng)超聲波振動(dòng)加壓結(jié)合成固態(tài)連接，結(jié)合時(shí)間短且結(jié)合部分不產(chǎn)生鑄造組織缺陷，因此焊位均勻且穩(wěn)定性強(qiáng)，并且超聲波金屬焊接經(jīng)過(guò)九十度垂直彎曲試驗(yàn)仍沒(méi)有斷裂現(xiàn)象產(chǎn)生。這一回合比拼，超聲波金屬焊接勝于激光焊接。

*三回合：導(dǎo)熱性能PK

采用激光焊接會(huì)使所焊接物體物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因而影響其導(dǎo)電或者導(dǎo)熱性能，并且激光焊接導(dǎo)致太陽(yáng)能集熱器金屬片和銅管之間**導(dǎo)熱面積小，影響熱傳導(dǎo)效率。超聲波金屬焊接則不存在這個(gè)問(wèn)題。超聲焊接可以使材料的溫度效應(yīng)降到較低，從而不使金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此焊接后導(dǎo)電性或?qū)嵝阅茌^好，電阻系數(shù)較低或近乎零，超聲波金屬焊接已成為導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料焊接的較佳選擇方式，這個(gè)性能在平板太陽(yáng)能集熱器上應(yīng)用明顯能產(chǎn)生激光焊接所無(wú)法達(dá)到的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得超聲波金屬焊接的產(chǎn)品比激光焊接傳導(dǎo)效率要高3%左右(即同等工況下，水溫高3%左右)。這一回合比拼，超聲波金屬焊接明顯勝于激光焊接。

*四回合：能耗PK

太陽(yáng)能熱水器作為低碳節(jié)能環(huán)保的代表性產(chǎn)品被社會(huì)和消費(fèi)者廣泛認(rèn)可，其生產(chǎn)過(guò)程中的能耗指標(biāo)也備受關(guān)注，太陽(yáng)能集熱器的焊接就是其中之一。從焊接原理對(duì)比分析即可得知，超聲波金屬焊接可以使材料的溫度效應(yīng)降到較低(焊區(qū)的溫度不**過(guò)被焊金屬**熔化溫度的50%)，從而不使金屬結(jié)構(gòu)變化，所以它不會(huì)使金屬工件退火、也不需要冷卻水，能耗方面，同種金屬與不同種金屬之間均可以進(jìn)行超聲焊接，與激光焊相比耗費(fèi)能量少得多。這一回合比拼，超聲波金屬焊接勝于激光焊接。

*五回合：成本PK

一是設(shè)備成本：**上來(lái)說(shuō)，超聲波焊機(jī)和激光焊機(jī)價(jià)格相當(dāng)，但楚鑫機(jī)電公司經(jīng)過(guò)從國(guó)外的技術(shù)引進(jìn)加*推出了太陽(yáng)能熱利用行業(yè)**全自動(dòng)整板超聲波金屬焊機(jī)，**打破了我國(guó)超聲波焊接設(shè)備需要依賴國(guó)外進(jìn)口的狀況，使國(guó)內(nèi)超聲波焊機(jī)價(jià)格基本下降一半。超聲波金屬焊機(jī)單臺(tái)設(shè)備采購(gòu)成本比激光焊機(jī)低，二者采購(gòu)比例通常是30萬(wàn)∶100萬(wàn)(現(xiàn)在國(guó)內(nèi)激光焊機(jī)的價(jià)格也在迅速下降，約下降至70萬(wàn)左右)。激光焊機(jī)一般是帶2個(gè)激光焊頭，超聲波機(jī)一般是帶一個(gè)焊頭，對(duì)于相同產(chǎn)能來(lái)說(shuō)，2臺(tái)超聲波焊機(jī)對(duì)比1臺(tái)激光焊機(jī)，超聲波略勝于激光。

二是使用成本：**激光焊適應(yīng)于厚的材料，如焊鋁，鋁板厚度一般選擇為0.4mm，而超聲波焊適應(yīng)薄的產(chǎn)品，如鋁板，一般選擇0.2-0.3mm即可。從焊接材料來(lái)講，超聲波優(yōu)勝。其次是耗件成本，激光焊的消耗件是氙燈及過(guò)濾器濾芯等，超聲波的消耗件是焊頭?？傮w來(lái)說(shuō)，激光焊的耗材比超聲波的便宜。因此這一回合比拼，超聲波金屬焊接略勝于激光焊接。

*六回合：效率PK

超聲波金屬焊接焊接速度比激光焊接快：典型的超聲波金屬焊接速度是焊銅8m/min、焊鋁12m/min，但超聲波焊目前選擇的工藝是先滾紋，再焊接，所以單臺(tái)機(jī)器效率就要打?qū)φ邸?duì)于相同產(chǎn)能來(lái)說(shuō)，2臺(tái)超聲波焊機(jī)對(duì)比1臺(tái)激光焊機(jī)，如此比較，超聲波優(yōu)勝于激光。

經(jīng)過(guò)這幾個(gè)反面的對(duì)比較量，我們發(fā)現(xiàn)超聲波金屬焊接在太陽(yáng)能行業(yè)應(yīng)用中，焊接工藝和綜合性能都要**激光焊接。而且從使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，超聲波金屬焊接作為我國(guó)太陽(yáng)能領(lǐng)域的以往的主要焊接技術(shù)，已經(jīng)有了比較豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這也是為什么近兩年很多上馬平板項(xiàng)目的太陽(yáng)能企業(yè)也選擇了超聲波金屬焊接。

至于之前很多太陽(yáng)能企業(yè)所顧慮的焊接設(shè)備成本居高不下的問(wèn)題，也已經(jīng)隨著楚鑫機(jī)電公司*的全自動(dòng)整板超聲波金屬焊接機(jī)的上市得到很大程度的緩解。哪種焊接技術(shù)較具備優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)的選擇將成為較有效的驗(yàn)證途徑，筆者也與廣大讀者一樣期待著我國(guó)金屬焊接技術(shù)的進(jìn)一步飛躍，使眾多生產(chǎn)型企業(yè)和廣大消費(fèi)者得以體驗(yàn)和享受到科技進(jìn)步帶來(lái)的豐碩成果。

                                                        轉(zhuǎn)載中國(guó)焊接資訊網(wǎng)

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