平板太阳能集热器专用激光焊接机

平板太阳能集热器专用激光焊接机  

性能特点：方案概述

该方案应用于太阳能集热板的焊接，采用龙门二维平台带动双激光头平移，Z轴气动升降，滚轮定位压紧导向，完成铜(或铝)板与集热管（铜管）的焊接，采用点焊完成。

平板太阳能集热器激光焊接要求：

1、铜管－铝板式、铜管－铜板式等的点焊，点距3mm-5mm高效率激光点焊

2、焊缝无气孔夹杂等缺陷，保证双面成型，无假焊，焊接点精细变形小，正背面焊道光洁、整齐、美观，精度圆滑，坚固。

应用背景太阳能集热板焊接，要求焊接美观牢靠，操作简便，工作效率高。

图1 焊接产品示意图

 

产品规格介绍：铜管：直径φ10，厚度0.5mm~1.0mm

整板：1Mx2M(管长) ，铜板0.25-0.3mm（铝板0.3-0.5mm），

布铜管间距120mm，140mm

焊接内容：沿铜管与铜板的结合面焊接。

注：该方案按照铜板2000x1000x0.2mm、铜管外径φ10厚0.8制作，间距：据客户实际情况布管，要完成其他产品的焊接，需要更换夹具。

 

1、系统的主体构成：设备包含激光焊接系统、双工位焊接工作台、工装治具、控制部分、焊接系统功能、外部参数及接口等部分，以下做详细描述原理：

  调试：在焊接前，操作人员手动将焊接机调到的状态，将Z轴升降下落，调节焊接头角度调节机构与微调手动平台，调节好光斑位置，并且对焦，调节好后锁定微调手动平台及角度旋转机构。

工序A：人手工将铜板放置于铝质上下料焊接夹具板A上，并且靠紧定位块，然后将焊接好的铜管架放置于铜板上，通过扳动肘夹带动定位压紧销将铜管固定好，按动启动按钮，上下料焊接夹具板A和B共用的动力系统将其输送到焊接工位（如上：图5所示），上下料焊接夹具板A带动待焊工件到达焊接位后，龙门二维平台横梁带动激光头移至预设的起始位置，Z轴气动升降动作，压料轮压住前列根铜管，焊接头开始焊接动作，工件静止不动，进行焊接，当前列根铜管焊接完成后，Z轴气动升降升起，焊接头沿X向移至第二根铜管位置，Z轴升降下压，开始焊接第二根，一次焊完所有的铜管，Z轴气动升降升起，上下料焊接夹具板A退出至原始上下料工位，人手工将焊好的集热板搬走，并换上未焊产品，如此循环动作完成产品的焊接。

工序B：在工序A进行焊接时，人手工将铜板放置于铝质上下料焊接夹具板B上，并且靠紧定位块，然后将焊接好的铜管架放置于铜板上，通过扳动肘夹带动定位压紧销将铜管固定好，等待工序A焊接完成后，上下料焊接夹具板A和B的动力系统自动将其输送到焊接工位，此动作与夹具板A焊接完成后退出至原始上下料工位同时进行（如上：图6所示），上下料焊接夹具板B带动待焊工件到达焊接位后，龙门二维平台横梁带动激光头移至预设的起始位置，Z轴气动升降动作，压料轮压住前列根铜管，焊接头开始焊接动作，工件静止不动，进行焊接，当前列根铜管焊接完成后，Z轴气动升降升起，焊接头沿X向移至第二根铜管位置，Z轴升降下压，开始焊接第二根，一次焊完所有的铜管，Z轴气动升降升起，上下料焊接夹具板A退出至原始上下料工位，人手工将焊好的集热板搬走，并换上未焊产品，如此循环动作完成产品的焊接。

在焊接过程中，导向压紧轮沿铜管动作，因铜管会出现不可预见的弯曲，此时浮动机构动作，实时保证激光头相对铜管的位置，从而可以实现铜管与铜板的完整焊接。

b、工作节拍：

            ■ 焊接时间：据工艺要求、产品而定

            ■ 平台动作时间：据产品及焊接工艺而定

  ■ 气缸压紧时间：1s总焊接时间：由产品规格及焊接工艺时间而定

2、功能：

（1）参数设定功能     （2）快速焊接功能       （3）参数外部调用功能

（2）气源：0.5Mpa洁净空气，进气口φ８

（3）电源：焊机要求380V三相±５%，50Hz，12KW

 

 

 

 

维修配件：维修设备所需的零配件以及耗材，详见下表：

 

 

主机配置：

 

 

用于3M以平板太阳能整板焊接设备主要配置：

 

运行成本

 

1、耗材 激光机耗材为氙灯、去离子水(或纯净水)、过滤器滤芯，具体消耗如下：

 a、机器使用长时间后，激光击发次数达到 300 万次以上时需要更换氙灯，

每次 2 支，2×350.00 元=700 元

b、纯净水每次更换周期为一月，每台冷水机每次更换需要 2 桶（18L/桶）

2×20.00 元=40.00 元

c、过滤器滤芯每二个月更换一次，每次更换一个，一台焊接机共计需要 1 个过滤器滤芯。

1×60.00 元=120.00 元

2、耗电

a、激光焊接机耗电约 9×1=9 度/小时 b、冷水机耗电量约 1.4×2=2.8 度/小时 c、工作台耗电量约 2 度/小时 整套系统每小时的耗电量约14度/小时

   YAG激光器对比表

                      500W  YAG激光机主要配置

1.       镀金腔体150MM   腔体总长270MM  / 40MM中心高

2.       YAG晶体棒      ￠8 X 165

3.       激光电源采用JS-C212型灯泵浦脉冲电源  额定功率 12KW/80―500A （双氙灯激励）

4.       氙灯 ￠8X 165X 300MM

5.       光具座 1400MM X 400MM

6.       双面镀膜全反镜片￠20  ，  T=50% ￠20输出镜片

 

 

                      300W  YAG激光机主要配置

 

1.  镀金腔体140MM  腔体总长 250   /  40MM中心高

2.  YAG晶体棒       ￠8 X 165

3.  激光电源采用JS-C200 型灯泵浦脉冲电源  额定功率 12KW/60―400A （双氙灯激励）

4.  氙灯  ￠8X165X280MM

5.  光具座 1200MM X 400MM

6.  双面镀膜全反镜片￠20  ，  T=50% ￠20输出镜片

 

综述以上YAG两种不同功率的激光机对比得出：

A.        500W YAG 的镀金腔体长度大于300W YAG的腔体，能更好的吸收晶体发出的热量，光电转化率会更高。

B.         500W YAG的晶体棒长度也大于 300W YAG的晶体长度，激光棒的吸收效率更高、阈值低、重复频率特性高于300W YAG激光机

C.        500W YAG脉冲氙灯的的长度比300W YAG的氙灯长，能更好的转换脉冲电源的高电压激励，同时也能更好的提高整个谐振腔体的光电转换率。

D.        500W YAG的光具座长度高于300W YAG激光器的长度，谐振腔体的长度也会大于300W,谐振腔体的长度越长，光能在谐振腔内振荡的光谱会越长，发散角度会减小。输出的能量会更大更稳定。

1、激光能量实时反馈控制

采用激光能量实时反馈控制，可保证每一点焊接能量一致。

2、具有激光能量渐强渐弱功能

具有激光能量渐强渐弱功能时，可保证在进行缝焊时，在焊缝结束处可避免能量过大导致的焊接不良，从而得到高品质的缝焊焊缝。