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平板太阳能的焊接工艺


平板太阳能的焊接工艺

焊接工艺的优劣对平板太阳能集热器的热传递起到决定性的作用。目前主流的焊接有激光焊和超声波焊,平板太阳能集热器吸热板主要采用铝片和铜片两种,而流道基本都采用铜管,这两种焊接方法在实际运用中各有千秋。

激光技术是采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束。通过脉冲瞬间发出的激光焦点达到上千℃,会在几ms内将金属材料熔化和蒸发,利用这一效应来进行太阳能集热器板芯流道与高选择性吸热涂层的焊接,属于非接触式焊接。它的优势在于所焊工件上不需要加压,整体变形小,能够最小程度破坏吸热涂层表面;但激光焊接也会影响焊接物体物理结构的变化,焊点受冷热交替冲击频繁易导致断裂,强度较差,这对于平板集热器昼夜间歇工作导致的冷热交替影响尤为致命。
超声波金属焊接是利用超声波高频机械振动产生的高密度能量,只是在静压力之下,将能量转变为工件间的摩擦功、形变能,接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接方法。
其优点是焊接材料不熔融,不脆弱金属特性,焊接时间短,熔合强度高、接近冷态加工;但会破坏吸热层3%左右,所焊接金属不能太厚(一般≤5mm这对于平板太阳能吸热板焊接来说反而成为优势),而且因为是连续型非熔化焊接,热传导效率方面相对较好,有人做过试验同等工况下,超声波焊接的产品比激光焊热传导效率要高3%左右。
国际上主流平板产品铜板的厚度一般为0.12mm~0.2mm之间,而铜管的壁厚多采用0.5mm,随着铜价格的不断上涨,企业为考虑材料成本,越来越多地选用铝板,铜的导热系数为390W/(m·K),铝的导热系数为237W/(m·K),按照热传导基本公式Q=姿×A×△T/L,铝板厚度达到铜板的1.65倍(2mm~3mm)即可达到相同的传热速率

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