CN108941855A

CN108941855A - 一种腔体焊缝的焊接方法及cigs腔体

Info

Publication number: CN108941855A
Application number: CN201810993948.XA
Authority: CN
Inventors: 苑山
Original assignee: Beijing Apollo Ding Rong Solar Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Apollo Ding Rong Solar Technology Co Ltd
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2018-12-07

Abstract

本发明公开一种腔体焊缝的焊接方法，包括：腔体具有第一部位和第二部位；腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理；其中，第一部位为用于在焊接后形成真空腔体的部位；第二部位为腔体上除第一部位之外需要焊接的部位。本发明通过将腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，将腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理，在满足腔体焊缝的外观质量要求的同时，提升焊接焊缝的速度，继而可以降低生产周期，提升整体腔体的生产效率。

Description

一种腔体焊缝的焊接方法及CIGS腔体

技术领域

本申请涉及焊接工艺领域，具体涉及一种腔体焊缝的焊接方法及CIGS腔体。

背景技术

随着国家对新型能源产业政策的调整，太阳能等清洁能源越来越受到重视，应用也越来越广泛。现在越来越多的高楼使用太阳能来提供电力，太阳能电池板也随之得到广泛的应用。

现有的CIGS(CuIn_xGa_(1-x)Se₂，太阳能薄膜电池)主要组成有Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)，具有光吸收能力强，发电稳定性好、转化效率高等优点。

其中，作为生产CIGS太阳能薄膜电池的设备——CIGS腔体，其在制造工艺上有着十分严格的要求。特别在对CIGS腔体的焊缝焊中，亟需提出一种既满足腔体焊缝的外观质量要求，又满足焊缝的焊速度快，腔体生产效率高的腔体焊缝的焊接方法。

发明内容

本申请提供了一种腔体焊缝的焊接方法，包括：所述腔体具有第一部位和第二部位；

所述腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，所述腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理；

其中，所述第一部位为用于在焊接后形成真空腔体的部位；

所述第二部位为所述腔体上除第一部位之外需要焊接的部位。

可选的，TIG焊处理的所述腔体的第一部位的焊缝至少包括：所述腔体的底壁板、侧壁板和顶壁板拼接形成的内侧的焊缝，以及所述腔体上的法兰分别与所述底壁板、所述侧壁板和所述顶壁板连接形成的内侧的焊缝。

可选的，TIG焊处理的焊缝分为三层，包括TIG焊打底层、TIG焊中间层以及TIG焊盖面层。

可选的，MIG焊处理的所述腔体的第二部位的焊缝至少包括：所述腔体的底壁板、侧壁板和顶壁板拼接形成的外侧的焊缝，以及所述腔体上的法兰分别与所述底壁板、所述侧壁板和所述顶壁板连接形成的外侧的焊缝；且所述腔体的第二部位的焊缝为断续焊缝。

可选的，MIG焊处理的所述腔体的第二部位的焊缝还包括：设置的若干横向加强筋和若干纵向加强筋与所述腔体的底壁板、侧壁板的外侧之间的焊缝，以及所述若干横向加强筋和所述若干纵向加强筋连接处的焊缝；且所述腔体上连接加强筋的焊缝为连续焊缝。

可选的，MIG焊处理的焊缝分为两层，包括MIG焊打底层和MIG焊盖面层。

可选的，MIG焊处理的所述腔体的第二部位的焊缝的熔深深度大于TIG焊处理的所述腔体的第一部位的焊缝的熔深深度。

可选的，TIG焊处理的参数为：电压20～30V，电流为240～360A，焊丝直径2.5mm～3.0mm，焊接速度15～20cm/min。

可选的，MIG焊处理的参数为：电压30～42V，电流为300～450A，焊丝直径1.0mm～2.0mm，焊接速度28～32cm/min。

本申请还提供了一种采用上述所述的腔体焊缝的焊接方法生产的CIGS腔体，所述腔体包括：底壁板、侧壁板和顶壁板，以及若干法兰和若干加强筋；所述底壁板、侧壁板和顶壁板拼接并在焊接后形成真空腔体，所述加强筋焊接在所述侧壁板和顶壁板的外侧，所述法兰焊接在所述底壁板、侧壁板和顶壁板上。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：本申请提供一种腔体焊缝的焊接方法，包括：所述腔体具有第一部位和第二部位；所述腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，所述腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理；其中，所述第一部位为用于在焊接后形成真空腔体的部位；所述第二部位为所述腔体上除第一部位之外需要焊接的部位。通过将腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，将腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理；在满足腔体焊缝的外观质量要求同时，提升焊接焊缝的速度，继而可以降低生产周期，提升整体腔体的生产效率。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种CIGS腔体的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请提供一种腔体焊缝的焊接方法，包括：腔体具有第一部位和第二部位；腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理；其中，第一部位为用于在焊接后形成真空腔体的部位；第二部位为腔体上除第一部位之外需要焊接的部位。

其中，TIG(Tungsten Inert Gas Arc Welding，钨极惰性气体保护焊)焊是使用纯钨或活化钨(如钍钨、铈钨等)作为非熔化电极，采用惰性气体(如氩气、氦气等)作为保护气体的电弧焊方法。

MIG(Metal Inert Gas Welding，熔化极氩弧焊)焊是使用焊丝作为熔化电极，采用氩气或富氩混合气体作为保护气体的电弧焊方法。当保护气体是惰性气体氩气(Ar)或氩气和氦气(Ar+He)时，通常称为熔化极惰性气体保护电弧焊，简称MIG焊。

本申请实施例提供了一种CIGS(CuIn_xGa_(1-x)Se₂，太阳能薄膜电池)腔体中的输出腔体OM(Output Module)，基于CIGS腔体中还有很多的腔体，例如加热腔HM(HeatingModule)、工艺腔PM和冷却腔CM(Cooling Module)等，其结构形式上大体是一致的，且基于本申请实施例是对腔体上的焊缝进行的工艺改进，所以本申请的方法能够应用于包括但不限于CIGS腔体中任意一种腔体，所述CIGS腔体中OM腔室涉及的内容并不影响本申请实施例所要保护的范围。

具体的，形成真空腔体的第一部位由腔体的底壁板、侧壁板和顶壁板拼接，并通过TIG焊焊接形成；且在底壁板、侧壁板和顶壁板上设置有法兰，法兰是焊接在各个壁板上的；所以TIG焊处理的腔体的第一部位的焊缝至少包括：腔体的底壁板、侧壁板和顶壁板拼接形成的内侧的焊缝；以及腔体上的法兰分别与底壁板、侧壁板和顶壁板连接形成的内侧的焊缝。其中，TIG焊处理的焊缝分为三层，包括TIG焊打底层、TIG焊中间层以及TIG焊盖面层。当然，在其它实施例中，TIG焊处理的腔体的第一部位的焊缝还可以在其它的位置，只要是在第一部位的焊缝均是通过TIG焊处理完成的。

同样的，MIG焊处理的腔体的第二部位的焊缝至少包括：腔体的底壁板、侧壁板和顶壁板拼接形成的外侧的焊缝，以及腔体上的法兰分别与底壁板、侧壁板和顶壁板连接形成的外侧的焊缝；且腔体的第二部位的焊缝为断续焊缝。进一步的，在侧壁板和顶壁板的外侧，还设置有若干横向加强筋和若干纵向加强筋，即MIG焊处理的腔体的第二部位的焊缝还包括：设置的若干横向加强筋和若干纵向加强筋与腔体的底壁板、侧壁板的外侧之间的焊缝，以及若干横向加强筋和若干纵向加强筋连接处的焊缝；且腔体上连接加强筋的焊缝为连续焊缝。其中，MIG焊处理的焊缝分为两层，包括MIG焊打底层和MIG焊盖面层。当然，在其它实施例中，MIG焊处理的腔体的第二部位的焊缝还可以在其它的位置，只要是在第二部位的焊缝均是通过MIG焊处理完成的。需要说明的是，MIG焊处理的腔体的第二部位的焊缝的熔深深度大于TIG焊处理的腔体的第一部位的焊缝的熔深深度。焊缝的熔深是焊缝的尺寸，直接影响焊缝接头的承载能力，特别的，MIG焊能够增加腔体外侧加强筋的焊缝的熔深，以改善加强筋的加强效果；MIG焊能够降低焊接热输入，减小腔体壁板焊接的热变形，减小焊接内应力，降低腔体的整形难度。

在本申请实施例中，TIG焊处理的参数为：电压20～30V，电流为240～360A，焊丝直径2.5mm～3.0mm，焊接速度15～20cm/min。对应的，MIG焊处理的参数为：电压30～42V，电流为300～450A，焊丝直径1.0mm～2.0mm，焊接速度28～32cm/min。

为了清楚的体现本申请技术方案的效果，则结合具体的应用场景进行解释说明。

为了便于理解，基于第一部位为用于在焊接后形成真空腔体的部位，则可以将第一部位定义为真空部位；且第二部位为腔体上除第一部位之外需要焊接的部位，则可以将第二部位定义为非真空部位。

以OM腔室为例，OM腔体焊缝总长为：51056mm(l₁)，其中腔体真空部位(第一部位)焊缝长：14948mm(l₂)，腔体非真空部位(第二部位)焊缝长：25848mm(l₃)，腔盖加强筋焊缝长：10260mm(l₄)。

TIG焊处理的参数为：电压20～30V，电流为240～360A，焊丝直径2.5mm～3.0mm，焊接速度15～20cm/min(V₁)，为达到焊缝高度需焊接3遍(t₁)。对应的，MIG焊处理的参数为：电压30～42V，电流为300～450A，焊丝直径1.0mm～2.0mm，焊接速度28～32cm/min(V₂)，为达到焊缝高度需焊接2遍(t₂)。

热功率(单位长度焊缝热输入量)：q＝ηUI/V，总热输入量：Q＝qlt，其中，η表示热效率，U为电压，I为电流，V为焊接速度，l为焊缝长度，t为焊接层数。

对比例1：

第一部位和第二部位的所有焊缝均采用TIG焊方式进行腔体生产：

TIG焊热功率(单位长度焊缝热输入量)：q(TIG)＝ηUI/V₁，η取0.65；

q(TIG)＝0.65×25×320/17≈306J/mm；

总热输入量：Q＝qlt，Q(TIG)总＝q(TIG)×l₁×t₁＝306×51056×3＝46869408J。

实施例1：

第一部位焊缝采用TIG焊方式进行腔体生产，第二部位采用MIG焊方式进行腔体生产。因此，采用TIG焊方式的焊缝长度为：14948mm，采用MIG焊方式的焊缝长度为：36108mm。

第一部位焊缝热输入量：

Q(TIG)真空＝q(TIG)×l₂×t₁＝306×14948×3＝13722264J

第二部位焊缝热输入量：

MIG焊热功率(单位长度焊缝热输入量)：q(MIG)＝ηUI/V₂，η取0.75；

q(MIG)＝0.75×35×350/30≈306J/mm

MIG焊总热输入量：Q＝qlt

Q(MIG)非真空＝q(MIG)×(l₃+l₄)×t₂＝306×(25848+10260)×2＝22098096J

实施例1焊接总热输入量：

Q(实施例1)＝Q(TIG)+Q(MIG)＝13722264+22098096＝35820360J

实施例1与对比例1效果对比：

焊接总热输入量：Q(TIG)总＝46869408J；Q(实施例1)＝35820360J；

Q(差值)＝Q(TIG)总-Q(实施例1)＝46869408-35820360＝11049048J。

实施例1热输入量减少11049048J，热输入量减少的同时，可避免一定量的焊接变形。以OM腔盖为例，加强筋使用TIG焊方式进行生产，其挠曲变形最终可以达到150mm，而改用MIG焊方式后，其挠曲变形可缩短至100mm。热输入量减少从宏观的表现来看减小了焊接变形，同时也降低了焊缝内应力，后期对振动时效去应力，及整形都能够起到有效的改善的作用。

理论焊接工时对比：

对比例1工时：T₁；T₁＝l₁×t₁/V₁＝51056×3/17≈9010s

实施例1工时：T₂；T₂＝l₂×t₁/V₁+(l₃×t₂+l₄×t₂)/V₂＝14948×3/17+(25848×2+10260×2)/30≈5045s

相对于对比例1，实施例1工时共节省时间：T₃；T₃＝T₁-T₂＝9010-5045＝3965s≈1.1h；也就是说每台OM腔体理论可节省焊接时间为1.1小时，即可以降低生产周期，提升整体腔体的生产效率。

本申请实施例提供一种腔体焊缝的焊接方法，包括：腔体具有第一部位和第二部位；腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理；其中，第一部位为用于在焊接后形成真空腔体的部位；第二部位为腔体上除第一部位之外需要焊接的部位。通过将腔体的第一部位的焊缝采用TIG焊处理，将腔体的第二部位的焊缝采用MIG焊处理；在满足腔体焊缝的外观质量要求同时，提升焊接焊缝的速度，继而可以降低生产周期，提升整体腔体的生产效率。

基于上述腔体焊缝的焊接方法，如图1所示，本申请实施例还提供了一种CIGS腔体1，包括：底壁板2、侧壁板3和顶壁板4，以及若干法兰5和若干加强筋6；底壁板2、侧壁板3和顶壁板4拼接并在焊接后形成真空腔体7，加强筋6焊接在侧壁板3和顶壁板4的外侧，法兰5焊接在底壁板2、侧壁板3和顶壁板4上。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，包括：所述腔体具有第一部位和第二部位；

其中，所述第一部位为用于在焊接后形成真空腔体的部位；

2.根据权利要求1所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，TIG焊处理的所述腔体的第一部位的焊缝至少包括：所述腔体的底壁板、侧壁板和顶壁板拼接形成的内侧的焊缝，以及所述腔体上的法兰分别与所述底壁板、所述侧壁板和所述顶壁板连接形成的内侧的焊缝。

3.根据权利要求1或2所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，TIG焊处理的焊缝分为三层，包括TIG焊打底层、TIG焊中间层以及TIG焊盖面层。

4.根据权利要求1或3所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，MIG焊处理的所述腔体的第二部位的焊缝至少包括：所述腔体的底壁板、侧壁板和顶壁板拼接形成的外侧的焊缝，以及所述腔体上的法兰分别与所述底壁板、所述侧壁板和所述顶壁板连接形成的外侧的焊缝；且所述腔体的第二部位的焊缝为断续焊缝。

5.根据权利要求4所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，MIG焊处理的所述腔体的第二部位的焊缝还包括：设置的若干横向加强筋和若干纵向加强筋与所述腔体的底壁板、侧壁板的外侧之间的焊缝，以及所述若干横向加强筋和所述若干纵向加强筋连接处的焊缝；且所述腔体上连接加强筋的焊缝为连续焊缝。

6.根据权利要求1、4或5任意一项所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，MIG焊处理的焊缝分为两层，包括MIG焊打底层和MIG焊盖面层。

7.根据权利要求1所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，MIG焊处理的所述腔体的第二部位的焊缝的熔深深度大于TIG焊处理的所述腔体的第一部位的焊缝的熔深深度。

8.根据权利要求1所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，TIG焊处理的参数为：电压20～30V，电流为240～360A，焊丝直径2.5mm～3.0mm，焊接速度15～20cm/min。

9.根据权利要求1所述的腔体焊缝的焊接方法，其特征在于，MIG焊处理的参数为：电压30～42V，电流为300～450A，焊丝直径1.0mm～2.0mm，焊接速度28～32cm/min。

10.一种采用权利要求1-9任意一项所述的腔体焊缝的焊接方法生产的CIGS腔体，其特征在于，所述腔体包括：底壁板、侧壁板和顶壁板，以及若干法兰和若干加强筋；所述底壁板、侧壁板和顶壁板拼接并在焊接后形成真空腔体，所述加强筋焊接在所述侧壁板和顶壁板的外侧，所述法兰焊接在所述底壁板、侧壁板和顶壁板上。