CN101804512A - 吸热板和导热管的焊接方法及其专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及吸热板(11)和导热管(12)的焊接方法，进行两者间的激光焊接时，在两者间形成的楔形区域内加有辅助填料(41)，激光光斑聚焦在辅助填料上，熔化的辅助填料把导热管和吸热板固定连接。该焊接方法，使得激光焊接时对激光聚焦头的聚焦精度的要求大幅降低，从而较大幅度提高产品合格率。另外，本发明还涉及实施上述方法的专用设备。本发明属于太阳能集热器领域。

Description

吸热板和导热管的焊接方法及其专用设备

技术领域

本发明涉及吸热板和导热管的焊接方法，用于太阳能集热器中吸热板管的制造，属于太阳能应用领域。另外，本发明还涉及实施上述方法的专用设备。

背景技术

由吸热板和导热管焊接而成的吸热板管是太阳能集热器中的重要部件，其中的吸热板吸收太阳光，升温后加热与其连接的导热管内的传热介质，通过传热介质的循环将热量传递到水箱，产生热水。太阳能集热器中吸热板和导热管的传热效果，是关系到太阳能集热器的集热效率的重要环节。

如图1所示，现有的平板型太阳能集热器中的吸热板管，通常是由厚度在0.15-0.5毫米之间较薄的铝质或铜质的吸热板11的反面(带有太阳能选择性吸收涂镀层的一面为吸热板的正面，而另一面为吸热板的反面)上固定连接有直列的厚度在0.5-1.0毫米之间、直径为8-12毫米之间的铜质导热管12组成，其中的导热管12的端部还联通联汇管13。

随着激光技术的发展，激光焊接日趋成熟。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。激光焊接包括激光热导焊接和激光深熔焊接。吸热板管中吸热板和导热管的连接加工工艺已经开始采用激光热导焊接。相对于激光深熔焊接，通常激光热导焊接所用激光功率密度较低，工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。由于激光热导焊接中经聚焦后的激光束光斑小(0.1～0.3mm)，焦斑区域内功率密度高，具有传统焊接方法无法比拟的显著优点如：加热范围小，焊缝和热影响区窄，焊接速度快，接头性能优良，残余应力和焊接变形小，可对高熔点、高热导率、热敏感材料及非金属进行焊接，可以实现高精度的自动化焊接。但同时，激光热导焊接也存在着对焊接工件本身的形位公差要求很高的缺陷，由于激光热导焊接的激光束光斑小、深宽比也较小，功率密度较低，焊接工件的形位公差稍有不慎就会产生虚焊。另外，为了减少虚焊的产生而加大激光功率时，会对吸热板正面的太阳能选择性吸收镀层产生破坏。此外，当导热管换用不同的材料时，所适用的激光热导焊接的自动化焊接工艺也需要单独设计或在原有基础上进行较大的改变。

中国专利文献CN101076413A公开了一种用于制造换热器的方法以及实施该方法的设备。采用该发明方法进行吸热板11和导热管12的激光焊接中，需要通过引导件(相当于该专利文献中的引导轮12)对导热管(相当于该专利文献中的金属管道6)同时进行挤压，使得导热管和吸热板(相当于该专利文献中的金属薄板2)紧密接触；并需要通过两组辊子组成整形装置的挤压，把弯曲的导热管矫直；一对激光聚焦头(相当于该专利文献中的激光14)在导热管的两侧同时设置进行点焊，形成如图2所示的吸热板管焊接截面示意图，其剖切位置在焊点上。

该方法中，对激光聚焦头的定位精度和弯曲导热管的矫直精度要求都很高，焊接中光斑位置稍有偏差便会造成偏焊和漏焊。而现实加工中，由于激光焊接台(相当于该专利文献中的施加单元8)的重复定位偏差、随机振动，因导热管的材质、形态变化产生的引导件的定位偏差等，很难严格保持控制光斑的位置精度，导致制造出的吸热板管产品具有较高的费品率。

该发明中，由于两组辊子组成整形装置的挤压力度有限，导热管必须采用较软的纯铜管盘卷材，才能达到矫直的效果。

即使采用较软的纯铜管，两组辊子组成整形装置的挤压变形也不能超出一定弹-塑性变形范围。否则，如挤压变形达到0.1毫米时，激光聚焦位置就会产生偏差超范围，形成偏焊和漏焊。另外，焊接后的内应力也会导致部分焊点与日后交变热应力共同作用产生应力扯离，致使焊点脱落。

发明内容

本发明在于提供一种吸热板和导热管的焊接方法，使得激光焊接时对激光聚焦头的聚焦精度的要求大幅降低，从而较大幅度提高产品合格率。

为此，本发明提供了一种吸热板和导热管的焊接方法，包括如下步骤：吸热板置于焊接工作台的工作平面上，导热管安装于吸热板上，引导件在导热管的外表面上移动并挤压导热管的同时，在导热管和吸热板间进行等间距激光点焊使得导热管和吸热板两者的材料间形成热熔固接，其特征还在于采用上述焊接方法进行激光焊接时：

(1)在吸热板和导热管形成的楔形区域内置入辅助填料；

(2)使得激光光斑主要聚焦在辅助填料上；

(3)经激光焊接形成以辅助填料为导热管和吸热板间主要熔融固接材料的焊点。

未加入辅助填料时，激光聚焦头聚焦的光斑必须既要把吸热板的部分熔化，也要把导热管的部分熔化，才能使得两者的熔化部分混溶在一起，形成焊点。因此，激光聚焦头只能聚焦在导热管和吸热板间的很小区域内。

在吸热板和导热管形成的楔形区域内加入辅助填料后，激光聚焦头主要聚焦在辅助填料上，辅助填料吸收激光后深度熔融，同时经热传导把热量传递到和辅助填料直接接触的导热管和吸收板上，也使两者表面熔化，三者的熔化部分共同形成焊点。因此，激光聚焦头聚焦在辅助填料上即可形成焊点。显然，辅助填料作为聚焦目标是比较大的。因此，加入了辅助填料后，聚焦光斑的位置精度要求便可以大幅降低，从而较大幅度提高了吸热板管产品的合格率。

另外，相对现有技术，本发明方法操作时对吸热板的破坏较小，吸热板更不容易击穿，吸热板正面没有损害，集热效率不会受到影响。这样，对吸热板的厚度要求可以降低。

为增加吸热板和导热管的连接效果，一般会在导热管的两侧都焊接。采用本发明的方法进行焊接时，激光光斑可先在导热管一侧的辅助填料上聚焦，沿着导热管一侧焊接完成后，再进行导热管另一侧的焊接。焊接也可在导热管两侧对称分布同时进行，包括：一对激光聚焦头在导热管两侧同时聚焦，一次点焊便会在导热管两侧形成焊点；一对激光聚焦头先后在导热管两侧聚焦，两次点焊在导热管两侧形成一对焊点。

由于激光焊接设备的振动和导热管的弯曲变形，焊接时导热管难免发生蹿动。为保证导热管和吸热板相对位置不变和接触良好，进行激光焊接时，在激光光斑所在的导热管截面的前端或后端，通过引导件对导热管进行上下和左右两个方向上的刚性定位，以保证激光光斑的位置保持在要求的偏差范围内。

另外，对导热管进行下压的施力中心、左右挤压的施力中心优选地处于与导热管的轴心线相垂直的同一平面上，而不是分别位于导热管截面的前端和后端。这样，在导热管急速弯曲变形时，焊接光斑能够随上部和左右两侧的引导件跟动，始终与要求的焊点位置保持在要求的偏差范围内。因此，这种焊接可适应不断变化的偏差状况，能够满足导热管是S管或曲线管的吸热板管的制造。为进一步加快焊接效率，激光光斑在关于导热管对称聚焦的同时，还可在前述对导热管进行下压的施力中心、左右挤压的施力中心所在的平面两侧对称同时聚焦，即激光聚焦头为四个，可进一步提高焊接效率，降低加工成本。

在吸热板和导热管形成的楔形区域内置入的辅助填料可以是进行激光焊接前预先设置的，如在焊接前已经把辅助填料粘结上等。另外，辅助填料也可以是在进行激光焊接时送入的，如压力推入、气力吹入、负压吸力吸入、磁性吸力或排斥力的导入等。

辅助填料可以是连续的金属型材，紧紧塞在吸热板和导热管形成的楔形区域内，分别和导热管、吸热板直接接触。一方面，导热管和吸热板间的连接不再是仅仅局限在焊点上，也包括了辅助填料，这样，导热管和吸热板间的传导面积明显加大，提高了吸热板管的传热性能；另一方面，由于连续的辅助填料的存在，导热管和吸热板间的焊接虽然采用点焊，但激光光斑沿导热管走向等距离间隔聚焦在辅助填料上，也具有连续缝焊的传热效果。

辅助填料也可以是由小段的金属型材呈串行排接组成的条带，各段的金属型材间可采用价格便宜的非金属线、条或带连接。同理，辅助填料还可以是由小段的金属型材等间距附着在连带上所形成的条带，各段的金属型材附着在非金属薄条带上。

焊接时，激光光斑仅聚焦在各段的金属型材上，即焊点位置仅落在金属型材上。这样，焊接时，聚焦精度的要求还是大幅降低，从而有效提高产品合格率。

另外，因为金属型材是非连续的，节省了金属型材材料，降低了焊接成本。同时，辅助填料中因具有非金属部分，重量减轻了，更方便焊接时采用气力吹入、负压吸力吸入、磁性吸力或排斥力的导入等非接触方法的置入。

显然，辅助填料采用非连续的金属型材时，吸热板和导热管间只能在焊点处传热，传热区域减小了，和辅助填料采用连续的金属型材相比，传热效果降低了。

本发明中的辅助填料，除了具有焊接填料的性质外，还具有较强传导热量的功能，把激光光斑的热量迅速传导给吸热板和导热管，以便辅助填料熔化的同时，和辅助填料相接触的吸热板和导热管也能进行熔融。因此，不同于现有的焊接填料，辅助填料是和与吸热板熔点相同或稍低熔点的上述的金属型材。当吸热板采用铝板、铝镁板、铜板、表面镀有铜或铝的钢板中的一种，导热管采用铜材管、表面镀有铜或铝的钢材管中的一种时，金属型材优先采用铝材或铝基合金。上述铝基合金，是指铝(Al)和铅(Pb)、锡(Sn)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cu)中至少一种的合金。另外，金属型材也可以采用Zn-Al合金、Cd-Zn合金、Pb-Ag合金、Sn-Zn合金、Sn-Ag合金、Sn-Pb合金。在吸热板和导热管形成楔形区域的表面上和/或金属型材的表面上还可涂镀有铝的焊接助剂，或涂镀有铝基与铜基母材间的焊接熔合性焊料层。

为配合上述吸热板和导热管的焊接方法的实施，本发明还提供了一种焊接专用设备。该专用设备包括经软光纤和激光器连接的激光聚焦头、具有放置并固定吸热板和导热管的焊接工作台、带有激光聚焦头的悬浮台架、在导热管的外表面上移动并挤压导热管的引导件；其特征在于：

还包括在焊接时把辅助填料置入吸热板和导热管形成的楔形区域内的压力推入执行件、气力吹入执行件、负压吸力吸入执行件、或磁性吸力或排斥力的导入执行件中的一种；

引导件包括滚轮，具有和导热管外轮廓相吻合的圆弧面的滑块，具有和导热管的外轮廓进行两线性接触的V型槽或燕尾型槽内表面的滑块；

激光聚焦头为一对，在导热管两侧关于导热管对称布置；或激光聚焦头为两对，分别关于导热管、执行件对称布置；

上述引导件、激光聚焦头均处于悬浮台架上；执行件处于悬浮台架上或独立设置。

该压力推入执行件包括滚轮、带有圆弧头的顶针，压力推入执行件与辅助填料的接触点为刚性接触点或柔性接触点。

采用本发明的专用设备，把吸热板与导热管焊接在一起，不仅具有可靠的连接强度，还具有较快的生产节拍、方便的操作性能与低廉的人工成本等，而且焊接的吸热板和导热管工件具有良好的外观、传热效果。

本发明中，引导件具有限位作用，固定导热管，防止其上下与左右方向上的蹿动。另外，引导件还具有导向、纠偏作用，随滚动机构一边前行一边纠正铜管的位置偏差，以保证焊点的正确位置。引导件还要能沿导热管径向后退，当一个导热管焊完切换到另一个导热管过程中需要把引导件松开和后退。

引导件可以是一个或是三个。一个时位于导热管的正上方。三个时一个位于导热管的正上方，另两个位于导热管的左右，三个引导件均可以沿导热管径向作调整，以便加紧和松开对导热管的限位、导向功能。

随着悬浮台架的移动，引导件沿着导热管的外表面，压力推入执行件沿着辅助填料的表面在导热管的表面上滑动。

悬浮台架和引导件、压力推入执行件间，或悬浮台架和滑轨间优先选用弹性连接，以便引导件、压力推入执行件在弯曲的导热管上滑动时，相对导热管的位置变化能被上述弹性连接所吸收，从而避免悬浮台架在滑轨上滑动时卡死，或者引导件把导热管、压力推入执行件把辅助填料划伤。

采用本发明焊接方法制成的吸热板管，吸热板和导热管经焊点形成固定连接，该固定连接状态下所形成的传热桥由焊点、辅助填料共同组成。另外，该吸热板管既可以是平板型集热器的板芯，也可以是真空集热管的板芯，还可以是光伏板、管的板芯。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1是现有的平板型太阳能集热器的结构示意图，为清楚起见，省略了部分零部件；

图2是按照中国专利文献CN101076413A中发明方法焊接的吸热板和导热管的截面示意图，剖切位置为焊点中心处；

图3是本发明焊接方法可焊接的具有弯曲布置导热管的平板型太阳能集热器的结构示意图，为清楚起见，省略了部分零部件；

图4是按照本发明焊接方法制成的吸热板管的截面示意图，剖切位置为任一位置；

图5是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材实施例一的截面示意图；

图6是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图7是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图8是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图9是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图10是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图11是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图12是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图13是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图14是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图15是本发明焊接方法中辅助填料采用的金属型材另一实施例的截面示意图；

图16是按照中国专利文献CN101076413A中焊接方法操作时激光聚焦头的聚焦精度示意图；

图17是按照本发明焊接方法操作时激光聚焦头的聚焦精度示意图；

图18是本发明焊接专用设备的结构示意图；

图19是本发明焊接专用设备中悬浮台架的结构示意图；

图20是本发明焊接专用设备的另一实施例的结构示意图；

图21是本发明焊接专用设备中悬浮台架在操作中的示意图，视图方向为导热管的截面方向；

图22是本发明焊接专用设备中悬浮台架在操作中的另一示意图，视图方向为导热管的长度方向；

图23是本发明焊接专用设备中引导件为滚轮的结构示意图；

图24是本发明焊接专用设备中引导件为滑块一实施例的结构示意图；

图25是本发明焊接专用设备中引导件为滑块另一实施例的结构示意图；

图26是本发明焊接专用设备中引导件为滑块另一实施例的结构示意图；

图27是本发明焊接方法中辅助填料是连续的金属型材的示意图；

图28是本发明焊接方法中辅助填料是由小段的金属型材呈串行排接组成的条带的示意图；

图29是本发明焊接方法中辅助填料是由小段的金属型材等间距附着在连带上所形成的条带的示意图；

图30是本发明焊接专用设备中压力推入执行件为滚轮一实施例的结构示意图；

图31是本发明焊接专用设备中压力推入执行件为滚轮另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图16所示，按照中国专利文献CN101076413A中焊接方法操作时未加入辅助填料，激光聚焦头聚焦的光斑221既要把导热管的部分121熔化，也要把吸热板的部分111熔化，从而使得两者的熔化部分混溶在一起，形成焊点14，把吸热板11和导热管12焊接在一起。此时，最低位置上光斑211、标准位置上光斑221、最高位置上光斑231所处中心在水平面上的投影依次为点212、点222、点232，形成了光斑位置负偏差带-b(点212、点222间)、正偏差带+a(点222、点232间)。另外，如图所示，此时的吸热板的熔融深度为H。

如图17所示，按照本发明的焊接方法，在吸热板11和导热管12形成的楔形区域内加入辅助填料41后，激光聚焦头聚焦在辅助填料41上，辅助填料41吸收光斑321热量后深度熔融，同时经热传导把热量传递到和辅助填料41直接接触的导热管12和吸收板11上，也使吸热板的部分111、导热管的部分121熔化，三者的熔化部分共同形成焊点15，把吸热板11和导热管12焊接在一起。此时，最低位置上光斑311、标准位置上光斑321、最高位置上光斑331所处中心在水平面上的投影依次为点312、点322、点332，形成了光斑位置负偏差带-B(点312、点322间)，正偏差带+A(点322、点332间)。另外，如图所示，此时的吸热板的熔融深度为h。

由图16、图17比较可知，采用本发明方法操作时形成的光斑位置偏差带为[-B，+A]，按照按照中国专利文献CN101076413A中焊接方法操作时形成的光斑位置偏差带为[-b，+a]，显然，[-B，+A]远远大于[-b，+a]。因此，相对现有技术，本发明方法操作时激光聚焦头的聚焦位置具有很大的范围，对聚焦精度的要求可以大幅降低，从而有利于产品合格率的大幅提高。

由图16、图17比较还可知，按照中国专利文献CN101076413A中焊接方法操作时形成的吸热板的熔融深度H也明显大于采用本发明方法操作时形成的熔融深度h。因此，相对现有技术，本发明方法操作时对吸热板的破坏较小，吸热板更不容易击穿，吸热板正面没有损害，集热效率不会受到影响。

由图16、图17比较还可知，按照中国专利文献CN101076413A中焊接方法操作时形成的焊点14也明显小于采用本发明方法操作时形成的焊点15。因此，相对现有技术，采用本发明方法焊接的吸热板和导热管的连接更加牢固、导热面积更大。

如图21所示，采用本发明激光焊接时，一对激光聚焦头33在导热管12两侧关于导热管对称同时聚焦，一次点焊便会在导热管两侧形成焊点，可明显提高焊接效率，降低加工成本。由于激光焊接设备的振动和导热管的弯曲，焊接时导热管难免发生蹿动，为保证导热管和吸热板相对位置不变和接触良好，进行激光焊接时，须在激光光斑所在的导热管截面的前和/或后，引导件31对导热管进行下压和左右挤压。由图可知，上引导件31对导热管12进行下压的施力中心、左右引导件31挤压的施力中心处于导热管12的同一截面所处的平面上。这样，可保证导热管的弯曲走势变化时，及时调整焊接光斑的轨迹，以灵活适应新的聚焦精度要求，从而满足如图3所示的导热管12是S管或曲线管的场合。为进一步加快焊接效率，激光光斑可在前述平面两侧关于该平面对称同时聚焦，即激光聚焦头33为四个，如图22所示。

本发明中的辅助填料可以是如图27所示的连续的金属型材41，制成的吸热板管在任一剖切位置的截面示意图，均如图4所示。辅助填料紧紧塞在吸热板11和导热管12形成的楔形区域内，分别和导热管、吸热板接触。因此，导热管和吸热板间的连接如图22所示，不再是仅仅局限在焊点15上，而是包括了辅助填料41，导热管12和吸热板11间的传导面积明显加大了，从而提高了太阳能热水系统中集热效率。由于辅助填料的存在，导热管和吸热板间的焊接虽然采用点焊，但也具有连续缝焊的传热效果。如图22所示，激光焊接为点焊，激光聚焦头33的聚焦光斑321沿导热管12走向等距离间隔聚焦在辅助填料41上。这样，焊接出来的焊点15排布均匀、美观。

如图28所示，本发明中的辅助填料可以是由小段的金属型材41呈串行排接组成的条带，各段的金属型材间可采用价格便宜的非金属线或带42连接。同理，如图29所示，辅助填料还可以是由小段的金属型材41等间距附着在连带上所形成的条带，各段的金属型材41附着在非金属薄带43上。

焊接时，激光光斑仅聚焦在各段的金属型材41上，即焊点位置仅落在金属型材上。这样，焊接时，聚焦精度的要求还是大幅降低，从而有效提高产品合格率。另外，因为金属型材是非连续的，更节省了金属型材材料，降低了焊接成本。同时，辅助填料中因具有非金属部分，重量减轻了，更方便焊接时采用气力吹入、负压吸力吸入、磁性吸力或排斥力的导入等非接触方法的置入。显然，辅助填料采用非连续的金属型材时，吸热板和导热管间只能在焊点处传热，传热区域减小了，和辅助填料采用连续的金属型材相比，传热效果降低了。

本发明中的辅助填料，是和与吸热板熔点相同或稍低熔点的上述的金属型材。当吸热板采用铝板、铝镁板、铜板、表面镀有铜或铝的钢板中的一种，导热管采用铜材管、表面镀有铜或铝的钢材管中的一种时，金属型材优先采用铝材或铝基合金。上述铝基合金，是指铝(Al)和铅(Pb)、锡(Sn)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cu)中至少一种的合金。另外，金属型材也可以采用Zn-Al合金、Cd-Zn合金、Pb-Ag合金、Sn-Zn合金、Sn-Ag合金、Sn-Pb合金。在吸热板和导热管形成楔形区域的表面上和/或金属型材的表面上还可涂镀有铝的焊接助剂，或涂镀有铝基与铜基母材间的焊接熔合性焊料层。

如图5所示，金属型材可以采用具有直角三角形截面的实心型材。

如图6所示，金属型材也可以采用如图所示截面的实心型材，其中的圆弧面和导热管的外圆柱面相接触、吻合。

如图7所示，金属型材也可以采用圆形截面的实心型材。

如图8所示，金属型材也可以采用梯形截面的实心型材。

如图9所示，金属型材也可以采用具有直角三角环形截面的空心型材，大三角形中含有空心的小三角形，空心的小三角形内还可方便填充焊接助燃剂。

如图10所示，金属型材也可以采用如图所示的环形截面的空心型材，其中的圆弧面和导热管的外圆柱面相接触、吻合，空心内还可方便填充焊接助燃剂。

如图11所示，金属型材也可以采用圆环形截面的空心型材，空心内还可方便填充焊接助燃剂。

如图12所示，金属型材也可以采用具有梯形环形截面的空心型材，大梯形中含有空心的小梯形，空心的小梯形内还可方便填充焊接助燃剂。

如图13所示，金属型材也可以采用具有如图所示截面的型材，外形类似开口的三角形，开口内可填充焊接助燃剂。

如图14所示，金属型材也可以采用具有如图所示截面的型材，其中的圆弧面和导热管的外圆柱面相接触、吻合，开口内可填充焊接助燃剂。

如图15所示，金属型材也可以采用具有如图所示截面的型材，其中的圆弧面和导热管的外圆柱面相切，开口内可填充焊接助剂。

如图18所示，本发明的一种焊接专用设备，包括经软光纤和激光器连接的激光聚焦头(图19中33)、具有放置并固定吸热板11和导热管12的焊接工作台27、带有激光聚焦头的悬浮台架30、在导热管12的外表面上移动并挤压导热管的引导件(图21中31)，其中激光聚焦头置于悬浮台架30上。焊接工作台27上还具有Y向平台23、X向平台22、控制器21、伺服电机25、同步轮连接的同步带26和27。其中，伺服电机25驱动同步带26，同步带26带动Y向平台23在两平行的X向平台22上移动；悬浮台架30置于Y向平台23上，经同步带27带动在Y向平台23的滑轨上移动。激光器产生的激光，通过软光纤传输到激光聚焦头上，悬浮台架30带动激光聚焦头按照指定的轨迹运动，把吸热板11和导热管12牢固焊接在一起。

如图20，是本发明焊接专用设备的另一实施例，和图18所示实施例不同在于：工作平面24是由X向平台22提供，且X向平台22是能在焊接工作台27的台面29上沿箭头方向来回移动的；而Y向平台23成跨桥状，横跨X向平台22运动的区域之上后固定在焊接工作台27上。悬浮台架30置于Y向平台23上，在Y向平台23的滑轨上能移动。通过X向平台22在焊接工作台27的台面29上的移动，以及悬浮台架30在Y向平台23的滑轨上的移动，来实现悬浮台架30对焊接工作台27的工作平面24上二维坐标的精确移动定位。

本发明的焊接专用设备还应包括在焊接时把辅助填料置入吸热板和导热管形成的楔形区域内的压力推入执行件、气力吹入压力推入执行件、负压吸力吸入压力推入执行件、或磁性吸力或排斥力的导入压力推入执行件中的一种。

如图21所示，在焊接时把辅助填料压力推入吸热板和导热管形成的楔形区域内的压力推入执行件32带有圆弧头的顶针；如图30所示，该压力推入执行件32也可以是滚轮；如图31所示，该压力推入执行件32是滚轮，且滚轮外径还可以附着柔性材料层321，即压力推入执行件32与辅助填料41的接触点为柔性接触点。

该专用设备还具有对导热管12进行下压和左右挤压的引导件。如图21、22所示，该引导件31是具有和导热管外轮廓相吻合的圆弧面的滑块；如图23所示，该引导件31也可以是滚轮；如图24所示，该引导件31还可以是具有和导热管的外轮廓进行两线性接触的燕尾型槽内表面的滑块，其中的燕尾型槽内表面为平面；如图25所示，该引导件31还可以是具有和导热管的外轮廓进行两线性接触的V型槽内表面的滑块；如图26所示，该引导件31还可以是具有和导热管的外轮廓进行两线性接触的燕尾型槽内表面的滑块，其中的燕尾型槽内表面为外凸的圆弧面曲面。

如图21、图22所示，该专用设备中的激光聚焦头33为两对，成矩形排列，其中每对激光聚焦头在导热管12两侧关于导热管对称布置，且两对激光聚焦头还关于压力推入执行件31对称布置。

上述的压力推入执行件32、引导件31、激光聚焦头33均处于悬浮台架30上。

使用该焊接专用设备进行焊接操作前，放置吸热板11于工作台27的工作平面24上；按照预定走向和密度分布安装导热管12于吸热板11上，导热管12两端插入并固定连接在联汇管13上；压力板28压紧并固定各导热管12端部，或直接压紧联汇管13，使得导热管12在吸热板11上表面紧密接触并固定；在吸热板11和导热管12形成的楔形区域内加入辅助填料41。激光光斑聚焦在辅助填料上，熔化的辅助填料把导热管和吸热板固定连接。

图19为悬浮台架30的立体图，其中主体件34由图18中的同步带27带动，并经背后的滑轨在Y向平台23上移动，其运行原理类似于喷墨打印机中的相关部件。主体件34下安装有可围绕自身中心旋转90度的转台35，转台35上连接有四个激光聚焦头33、引导件31及图21中的压力推入执行件32。更换导热管的产品类型后，转台35可旋转90，进行激光聚焦头、引导件、压力推入执行件的更换和调整。为了保证激光聚焦光斑准确落在所需位置，悬浮台架上还设有对激光聚焦头的调焦装置，可以对激光聚焦头进行横向调整和竖向调整。

按下控制器21的操作面板上的启动按钮，设备开始工作。在设定的原点位置引导件31压紧导热管11、压力推入执行件32顶紧辅助填料41，开始点焊，Y向平台等距移动到另一端，引导件31、压力推入执行件32松开，X向平台移到一个间距，开始点焊，同时Y向平台再等距移回到起始端。

采用本发明的专用设备，把吸热板与导热管焊接在一起，不仅具有可靠的连接强度，还具有较快的生产节拍、方便的操作性能与低廉的人工成本等，而且焊接的吸热板管工件具有良好的外观、传热效果。

引导件具有限位作用，固定导热管，防止其上下、左右蹿动。另外，引导件还具有导向、纠偏作用，随转动机构一边前进一边纠正铜管的偏差，以保证焊点的正确位置。

引导件还要如图21所示，能沿导热管12径向进行伸缩，当一个导热管焊完切换到另一个导热管过程中需要把引导件松开，即引导件31沿导热管12径向沿箭头所示方向移动。

如图24、图25、图26所示，引导件31可以为为一个，焊接时位于导热管12的正上方，在焊接时压紧导热管和吸热板紧密接触，同时并通过内表面的两个侧面限制导热管的左右蹿动。此时，引导件需要能上下运动，当一个导热管焊完切换到另一个导热管过程中需要把引导件抬起来。

当然，引导件也可以分解为三个，如图21、图21、图23所示，焊接时一个引导件31位于导热管的正上方，另两个引导件31位于导热管的的左、右，从而起到和上述相同的功效，此时，引导件31优选具有和导热管12外轮廓相吻合的圆弧面的滑块(图21)，或者是和导热管12外轮廓线性接触的滚轮(图23)。

如图21、21所示，焊接时，随着悬浮台架30的移动，引导件31沿着导热管12的外表面，压力推入执行件32沿着辅助填料41的表面在导热管12的走向上滑动。

悬浮台架30和引导件31、压力推入执行件32间，或悬浮台架30和Y向平台23间优先选用柔性连接，如加装弹簧等，以便引导件、压力推入执行件在弯曲的导热管上滑动时，相对导热管的位置变化能被上述柔性连接所吸收，避免引导件直接将导热管表面拉伤、或悬浮台架30在Y向平台23上卡死。

以上是本发明的实施方式之一，对于本领域内的一般技术人员，不花费创造性的劳动，在上述实施例的基础上可以做多种变化，同样能够实现本发明的目的。这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

另外，本行业的技术人员，也可以把本发明方法用于真空管型集热器的板芯、光热-光伏复合集能器的板芯、真空集热管的板芯的制作等相关领域中，解决相同的技术问题。

Claims (13)

1.吸热板和导热管的焊接方法，包括如下步骤：吸热板置于焊接工作台的工作平面上，导热管安装于吸热板上，引导件在导热管的外表面上移动并挤压导热管的同时，在导热管和吸热板间进行等间距激光点焊使得导热管和吸热板两者的材料间形成热熔固接，其特征还在于采用上述焊接方法进行激光焊接时：

(1)在吸热板和导热管形成的楔形区域内置入辅助填料；

(2)使得激光光斑主要聚焦在辅助填料上；

(3)经激光焊接形成以辅助填料为导热管和吸热板间主要熔融固接材料的焊点。

2.如权利要求1所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：激光焊接时，激光光斑是在导热管单侧的辅助填料上主要聚焦，或是在导热管两侧的辅助填料上同时/先后主要聚焦。

3.如权利要求1所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：激光焊接时，在激光光斑前和/或后的导热管截面上，引导件对导热管同时进行下压和左右挤压。

4.如权利要求3所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：引导件对导热管同时进行下压和左右挤压的施力中心处于与导热管的轴心线相垂直的同一平面上；激光光斑在前述平面两侧关于该平面对称同时聚焦。

5.如权利要求1所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：在吸热板和导热管形成的楔形区域内置入的辅助填料是进行激光焊接前预先设置的，或是进行激光焊接时送入的。

6.如权利要求5所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：上述的辅助填料在焊接时的送入包括压力推入、气力吹入、负压吸力吸入、磁性吸力或排斥力的导入。

7.如权利要求1所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：所述的辅助填料是连续的金属型材，或是由小段的金属型材呈串行排接组成的条带，或是由小段的金属型材等间距附着在连带上所形成的条带。

8.如权利要求7所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：所述的金属型材是具有直角三角形截面、如图6所示截面、圆形截面或梯形截面的实心型材，或者是具有直角三角环形截面、如图10所示环形截面、圆环形截面或梯形环形截面的的空心型材，或者是具有如图13所示截面、如图14所示截面或如图15所示截面的型材。

9.如权利要求1所述的吸热板和导热管的焊接方法，其特征在于：吸热板采用铝板、铝镁板、铜板、表面镀有铜或铝的钢板中的一种，导热管采用铜材管、表面镀有铜或铝的钢材管中的一种，辅助填料采用铝材、铝基合金、Zn-Al合金、Cd-Zn合金、Pb-Ag合金、Sn-Zn合金、Sn-Ag合金、Sn-Pb合金中的一种。

10.一种实施如权利要求3所述的焊接方法的专用设备，包括经软光纤和激光器连接的激光聚焦头、具有放置并固定吸热板和导热管的焊接工作台、带有激光聚焦头的悬浮台架、在导热管的外表面上移动并挤压导热管的引导件；其特征在于：

还包括在焊接时把辅助填料置入吸热板和导热管形成的楔形区域内的压力推入执行件、气力吹入执行件、负压吸力吸入执行件、、磁性吸力或排斥力的导入执行件中的一种；

引导件包括滚轮，具有和导热管外轮廓相吻合的圆弧面的滑块，具有和导热管的外轮廓进行两线性接触的V型槽或燕尾型槽内表面的滑块；

激光聚焦头为一对，在导热管两侧关于导热管对称布置；或激光聚焦头为两对，分别关于导热管、执行件对称布置；

上述引导件、激光聚焦头均处于悬浮台架上；执行件处于悬浮台架上或独立设置。

11.如权利要求10所述的专用设备，其特征在于：所述的引导件为一个，焊接时位于导热管的正上方；或

所述的引导件为三个，焊接时其中一个位于导热管的正上方，另两个分别位于导热管的的左右，三个引导件的中心线处于与导热管的轴心线相垂直的同一平面上。

12.如权利要求10所述的专用设备，其特征在于：所述的压力推入执行件包括滚轮、带有圆弧头的顶针，压力推入执行件与焊接填料的接触点为刚性接触点或柔性接触点。

13.一种按照权利要求1所述的焊接方法制成的吸热板管，其特征在于：该吸热板管中的吸热板和导热管经激光焊点形成固定连接；该固定连接状态下所形成的传热桥由焊点、辅助填料共同组成。

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