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平板太陽能的焊接工藝


平板太陽能的焊接工藝

焊接工藝的優(yōu)劣對(duì)平板太陽能集熱器的熱傳遞起到?jīng)Q定性的作用。目前主流的焊接有激光焊和超聲波焊,平板太陽能集熱器吸熱板主要采用鋁片和銅片兩種,而流道基本都采用銅管,這兩種焊接方法在實(shí)際運(yùn)用中各有千秋。

激光技術(shù)是采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束。通過脈沖瞬間發(fā)出的激光焦點(diǎn)達(dá)到上千℃,會(huì)在幾ms內(nèi)將金屬材料熔化和蒸發(fā),利用這一效應(yīng)來進(jìn)行太陽能集熱器板芯流道與高選擇性吸熱涂層的焊接,屬于非接觸式焊接。它的優(yōu)勢(shì)在于所焊工件上不需要加壓,整體變形小,能夠最小程度破壞吸熱涂層表面;但激光焊接也會(huì)影響焊接物體物理結(jié)構(gòu)的變化,焊點(diǎn)受冷熱交替沖擊頻繁易導(dǎo)致斷裂,強(qiáng)度較差,這對(duì)于平板集熱器晝夜間歇工作導(dǎo)致的冷熱交替影響尤為致命。
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,只是在靜壓力之下,將能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能,接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實(shí)現(xiàn)的一種固態(tài)焊接方法。
其優(yōu)點(diǎn)是焊接材料不熔融,不脆弱金屬特性,焊接時(shí)間短,熔合強(qiáng)度高、接近冷態(tài)加工;但會(huì)破壞吸熱層3%左右,所焊接金屬不能太厚(一般≤5mm這對(duì)于平板太陽能吸熱板焊接來說反而成為優(yōu)勢(shì)),而且因?yàn)槭沁B續(xù)型非熔化焊接,熱傳導(dǎo)效率方面相對(duì)較好,有人做過試驗(yàn)同等工況下,超聲波焊接的產(chǎn)品比激光焊熱傳導(dǎo)效率要高3%左右。
國(guó)際上主流平板產(chǎn)品銅板的厚度一般為0.12mm~0.2mm之間,而銅管的壁厚多采用0.5mm,隨著銅價(jià)格的不斷上漲,企業(yè)為考慮材料成本,越來越多地選用鋁板,銅的導(dǎo)熱系數(shù)為390W/(m·K),鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為237W/(m·K),按照熱傳導(dǎo)基本公式Q=姿×A×△T/L,鋁板厚度達(dá)到銅板的1.65倍(2mm~3mm)即可達(dá)到相同的傳熱速率。

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