武汉平板太阳能生产厂家-平板太阳能集热器焊接设备解析

      平板太阳能热水器吸热板生产，除了早期很多厂家采用铜铝复合工艺外，现目前主流是采用焊接方法。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。这两种焊接方式各有优缺点。下面，我们从平板太阳能的各个角度去分析一下工艺及设备选择问题：

　　  材料及工艺的选择

　　  任何产品的发展，都是和科学技术进步相关的。技术进步，引致品质的提升、生产效率的提升、成本的降低。武汉平板太阳能生产厂家平板集热器主要材料是吸热片材及排管，还有玻璃和保温配件，我们只关注一下片材及排管。

　　  片材：片材有铜片和铝片两种，我们只对于焊接方面做重点分析。

　　  对于薄铜片材，中国的生产工艺还不能做0.6米以上的宽幅，所以以前如果做1米以上的宽幅吸热片，铜材都是进口的，这就是最早平板太阳能都是条带式的原因。对于铜材，最开始的标准是0.2mm厚，为了降低成本，大多数厂家选择了0.12mm作为产品标准，这个时候，超声波焊接基本是不二选择。

　　  对于铝材，0.2以上的宽幅片材生产是没有问题的。随着中国加入世界生产链条，带动了原材料价格的飙升，特别是铜材，铜材价格飙升，带来的是低成本铝材的应用意愿被提升。我们从技术的角度来看看铝替代铜的问题：铜的导热系数为410W/mK，铝的导热系数为250W/mK。这样，从热传导的角度来看，1.64倍厚的铝就能够替代铜，保守一点选2倍，适合的铝片厚度就可以选择0.25mm-0.3mm。

　　  接下来就是铝片焊接工艺的选择了，太阳能技术，德国是走在世界前列的，所以全世界基本以德国技术做标杆，那德国人又会如何选择？

　　  铝材料的特性是比较软，熔点低，还有个特点是表面会生成氧化膜。摆在面前的有多种工艺，其中超声波和激光是较好的工艺，但这时候超声波设备的生产商德国某生产商走了弯路，他们采用的是延续以前单条机滚轮夹管结构，这种固定方式不适合焊接铝整板工艺，不能采用在铜管上滚纹工艺，这个可从2010年12月他们卖给国内某企业的整板设备上看出。

　　  这就形成了超声波不适合用作铝焊接的观点，也给激光进入平板太阳能行业创造了机会。

　　  但激光焊也存在一些技术瓶颈，太阳能的片材偏薄、而且不加焊料，这对于激光焊来说是一个挑战。为了保证强度及焊接速度，0.4mm厚的铝材被选择了，间隔3-5mm一个焊点的方式也被选择了。随着激光技术的提升，0.3mm或以下的材料也会被采用，焊接速度更快也是有可能的，但更高技术的激光设备，价格应该很高，还未进入普遍应用，这是我的观点。

　　  超声波技术进步也并没有停下来，在铜管上滚一次或特定打磨一下成为解决整板焊接的标准工艺，超声波在整板焊接里也进入了成熟应用，我们可从德国STAPLA(SCHUNK)的新设备或euroterm所用瑞士设备上可看出。楚鑫机电进入平板太阳能行业就一直采用了焊前滚纹的工艺，经过几年时间，已经有20多个客户采用了我们的超声波整板焊机。

　　 总体来看，超声波适合焊薄的材料，激光适合焊厚的材料，对于焊铜片，只有超声波适合；对于焊铝片，超声波和激光都可选择，选择的条件不同。

　　 铜管：铜管看似不是很关键，实际也是一个重要环节，从技术上讲，不能忽视。

　　 铜管的材质要求较高，因为其后续要经过激光或超声波焊接，还要经过排管焊到集管上，金属退火造成的强度降低必须考虑。

　　  对于激光焊而言，焊点上的材料都是片材及铜管上的材料流延而成，所以要求有一定厚度，行业里通常选择0.5mm壁厚或以上铜管。激光焊对于排管的机械强度应该没有特殊的要求。

　　 对于超声波焊而言， 武汉平板太阳能生产厂家主要是要求其机械强度，所焊片材越厚，要求铜管机械强度越高，这是超声波焊原理所致。通常，超声波焊建议所用铜管为硬态，厚度根据所焊片材材质及厚度试验决定，以超声波作用下铜管不变形为标准。铜管壁厚从0.4mm至1.0mm都有应用，通常也是在0.5mm左右。1mm壁厚铜管应用在超导热管里，管的状态是软态。

　　 焊接工艺的优劣

　　 超声波和激光都是先进的焊接工艺，各有优点和缺点，各有其适应范围，从这点来说，无所谓谁优谁劣，要针对具体产品，系统比较。

　　 在平板太阳能行业，我们来比较一下各自的优缺点：

　　 激光焊的优点是对吸热膜层的损伤小，的缺点是所焊产品热传导效率低。激光焊的热传导效率低的原因是焊接速度低而选择的间隔3-5mm一个焊点的工艺，如果激光焊缝是连续的，激光焊的热传导效率应该能和超声波相当，甚至超越超声波（因为超声波焊接时会损坏3%的吸热膜层），但这需要激光焊接技术有很高的提升。

　　 超声波焊的优点是所焊产品热传导效率高，设备控制参数简单，缺点是损伤3%的吸热膜层。 武汉平板太阳能生产厂家综合起来说，即使超声波焊接损伤了3%的吸热膜层，同等面积的集热器，同样的水箱，同样的工况，水箱里水的温升，超声波焊接的要高于激光焊接。昆山东泰牟启东先生、上海哲能赫周雄峰先生都做过同样的实验：同等面积的集热器，同样的水箱，同样的工况，在太阳下晒3个小时，水箱水的温度都达到60摄氏度左右，超声波焊接的产品比激光焊接的产品水温平均高4度。如果环境温度是20度，这样超声波整体热传导效率高10%，如果像哲能赫后续采用先焊接再镀膜工艺，焊点也可以吸热，超声波整体热传导效率会更高。

　　 虽然超声波焊相对于激光焊有较高的热传导效率，但总的热传导效率还受其他方面因素影响，如保温材料等，我相信好的超声波焊接的产品和好的激光焊的产品，都能达到国家和欧洲关于平板太阳能热水器的标准。

　　  昆山东泰牟启东先生还做过实验：将超声波焊接的板和激光焊接的板，放在太阳下晒15天，发现激光焊点出现很多崩裂，超声波焊缝就没问题。对这种现象，我认为激光焊对于设备、参数及所焊材料的要求较高，崩裂的激光焊点是综合应用特性不好的表现，并不代表激光焊点一定会崩裂。差的超声波焊机也会有较差的表现的：如焊接不牢，不稳定等。

　　 对于检验焊接品质的另一个参数：拉力。激光焊采用的非连续式焊缝，和连续的超声波焊缝比，就不是一个级别了。

　　 工艺、设备性价比

　　  武汉平板太阳能生产厂家采购成本：如果拿只能稳定焊0.4mm或以上铝板的激光焊机比较，超声波就会节省25%以上的板材成本；超声波设备价格会是激光焊机的40%-80%（超声波焊机有手动和自动之分）。如果和进口激光焊机比较，超声波设备价格就是十万级和百万级的比较了。

　　 人工成本：超声波条带机是1个人操作，超声波整板焊机是2个人操作，激光焊机是2个人操作。

　　 使用成本：激光焊机的配电要求是14KW，超声波焊机的配电要求是1.5KW。对于消耗件，超声波焊接，焊头是消耗件；激光焊接，氙灯、透镜、滤芯等是消耗件；由于激光的消耗件更换周期及价格不清晰，不做比较。

　　 生产效率：五星的进口激光机的生产效率未知，如果按鹏桑普的联赢激光机和楚鑫机电的超声波机比较，超声波机的生产效率是激光机的3倍。

　　  技术进步，永远是为产品服务的，一家公司，对于自己核心技术、工艺，必须有自己独立的判断和坚持。做市场上的产品，永远是企业发展的坚实基础。机电在超声波金属焊接技术上，已和国际上的公司处在同一水平，我也希望，国内的激光技术也能做到和国外一样。我们超声波和激光技术共同进步，促进国内平板太阳能产业的健康发展。

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