超声波焊接机换能器压电陶瓷晶片爆了，怎么维修啊

知识点：压电陶瓷是一种基于压电效应，是能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。

目前，超声传感器主要分为两种，一种是基于压电效应的压电传感器，另一种是基于磁致伸缩效应的磁致伸缩传感器。

运用压电效应原理的超声波传感器，其常用的压电材料主要为石英晶体、锆钛酸铅系压电陶瓷等。在压电材料切片上施加交变电压，使它产生电致伸缩振动，就能产生超声波。

压电陶瓷是一种基于压电效应，能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。

压电效应是某些晶体和压电陶瓷所具有的性质，在某些电介质上加载负荷后，使其产生极化现象，在其表面上，正负电荷会发生分离。当去除外力后，如果极化现象不消失，就称为正压电效应；相反，当在电介质的极化方向上施加电场，电介质也会发生变形，但是当电场去掉后，电介质的变形也随之消失，这种现象就称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号。锆钛酸铅系（PZT）压电陶瓷是目前使用最广，能够最有效地实现机械能与电能转换的压电陶瓷，所以在现代工业上有着广泛的应用，占据着压电陶瓷总产量的70%。

PZT压电陶瓷晶体在居里温度以上时，其结构为立方晶系钙钛矿型，到居里温度时，发生相变并发生自发极化转成四方铁电相。PZT的晶格常数随组成的不同而不同，在四方铁电相区域，随着Zr含量的增加，晶胞的体积会随之相应增大，就具有良好的机电耦合系数和机械品质因数。

另外，由于PZT体系压电陶瓷含有大量重金属铅Pb，对生态环境造成不利影响，因此，找出合适的无铅材料逐步取代PZT压电陶瓷是现在压电陶瓷领域研究的重点。

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威固特蜂窝陶超声波清洗设备是一套用于除油、除垢、除灰尘的清洗装置。配有超声波清洗装置，循环过滤装置，喷淋系统，高压风刀切水系统，热风烘干系统，自动运行的悬挂链传输装置，电脑自动控制装置。工件经规定程序清洗后表面无污渍，无水痕。

使用此设备时在超声波清洗槽内加入适量的除油清洗剂，开启超声波，在超声波的物理作用下，清洗剂很快就和水融合一起，随着振动的起伏，液体可随意进入蜂窝陶瓷的每一寸领地，将残留在孔内的污渍彻底的清洗，只需短短的几分钟，超声波清洗设备就会完成一系列工序，当再次进入眼底时，已是光鲜亮洁，不留任何污渍！

可以的。

随着半导体材料技术的发展，对硅片的规格和质量也提出更高的要求，适合微细加工的大直径硅片在市场的需求比例将日益加大。半导体,芯片,集成电路,设计,版图,芯片,制造,工艺目前世界普遍采用先进的切、磨、抛和洁净封装工艺，使制片技术取得明显进展。最新尖端技术的导入，使SOI等高功能晶片的试制开发也进入批量生产阶段。对此，硅片生产厂家也增加了对300mm硅片的设备投资，针对设计规则的进一步微细化。利用超声波清洗技术，在清洗过程中超声波频率在合理的范围内往复扫动，带动清洗液形成细微回流，使工件污垢在被超声剥离的同时迅速带离工件表面，提高清洗效率。

超声波清洗方法及其放置方向

将被洗研磨硅片水平状放置在清洗槽底部上方栅栏状的石英棒框架上，在确保清洗槽内具有去离子水高度并不断流动的条件下，利用设在清洗槽底部的超声波振子进行清洗，超声波频率为40KHz，每5分钟将研磨硅片翻一个面，连续超洗至被超洗的研磨硅片表面没有黑色污染物冒出止。超声波清洗单晶硅片装置清洗槽的槽壁上设有进水口和出水口，槽底部下方设有超声波振子，清洗槽槽内设有一搁置单晶硅片的框架，框架底壁为栅栏状的石英棒形成的平面低于去离子水水平面，整个框架由支撑脚支撑在清洗槽内。

具体实施时，石英棒距离清洗槽的底壁为15厘米。清洗时，单晶硅片可以平置在石英棒上，将现有的竖超洗改成平超洗，消除了单晶硅片在竖超洗状态下，污染物会残留堆积在硅片表面，形成局部区域清洗不干净，以及承载硅片的软体花篮会吸附和阻挡掉超声波源的传递，从而造成硅片表面局部区域清洗不干净的现象，具有结构更简单、用水量大大减少的优点。

采用超声波清洗机的优点

1、采用了真空脱气技术有效去除液体中气体，且运用抛动功能，增强超声对工件表面油污和污垢的清洗能力，缩短清洗时间

2、洗篮设计转动机构重叠不可分拆的零件或形状复杂的零件，也可做到均匀完整的清洗

3、减压真空系统能吸出盲孔、缝隙及叠加零件之间的空气，使超声波在减压的状态下产生

4、真空蒸汽清洗+真空干燥系统利用蒸汽洗净做养护，完美实现清洗效果

5、蒸汽清洗、干燥及清洗液加热的全过程在减压真空中进行，更有效地确保了安全性

6、防爆配件及简洁加热系统，进一步提高安全度

7、加热温度自动可调

8、设有安全保险装置

9、超声输出频率可根据不同工作情况进行微调.

非金属类的材料，包括CYCOVIN、KYDEX、NORYL、PC、PE；PP，PS，POLYSULFONE，PVC，SAN，POLYESTER，XT-POLYMER；ABS、ACETAL、ACRTILCS、CELLULOSICS。

烯苯乙烯丙晴双，缩醛树脂，压克力，纤维素，ABC和PC合成物；压克力和PVC合金，聚亚苯氧化物，尼龙，聚碳酸脂PC，聚乙烯PE；聚苯烯PP，聚苯乙烯PS。

聚砜，聚氧乙烯PVC，苯乙烯丙烯晴；聚脂树脂，聚丙烯晴。奥龙/等。

我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与传播方向垂直时，称为横波。当振动方向与传播方向一致时，称为纵波。二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。

波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ。三者之间的关系如下：V=F.λ。波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。

1、 超声波在塑料加工中的应用原理：

塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。

2、 超声波焊机的组成分

超声波焊接机主要由如下几个分组成：发生器、气动分、程序控制分，换能器分。

发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。

气动分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。

程序控制分控制整机器的工作流程，做到一致的加工效果。

换能器分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面。

3．换能器分由三分组成：换能器（TRANSDUCER）；增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOSTER）；焊头（又称焊模，HORN或SONTRODE）。

①换能器(TRANSDUCER)：换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。A：磁致伸缩效应。B：压电效应的反效应。磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用，其优点是可做的功率容量大；缺点是转化效率低，制作难度大，难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输出的振幅为10μm左右。

②焊头（HORN）：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求。

换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长，所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计；任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变，它们需专业制作。耐用根据所采用的材料不同，尺寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有：钛合金、铝合金、合金钢等。由于超声波是不停地以20KHZ左右高频振动的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。

二：超声波工作原理：

热可塑性塑料的超声波加工，是利用工作接面间高频率的摩擦而使分子间急速产生热量，当此热量足够熔化工作时，停止超声波发振，此时工件接面由熔融而固化，完成加工程序。

通常用于塑料加工的频率有20KHZ和15KHZ，其中20KHZ仍在人类听觉之外，故称为超声波，但15KHZ仍在人类听觉范围只内。

三：超声波机构原理：

将220V，50HZ转变为15KHZ（或20KHZ）之高压电能，利用震动子转换成机械能。如此的机械振动，经由传动子，焊头传至加工物，并利用空气压力，产生工作接面之摩擦效果。振动子和传动子装置在振筒内，外接焊头，利用空压系统和控制回路，在事先设定之条件下升降，以完成操作程序。

四：组件功用说明：

1.延迟时间设定：调整开始发振时间，在限制开关动作后0~9.99秒开始发振。

2.熔接时间设定：调整熔接时间长短，在延迟时间终了发振0~9.99秒之范围。

3.硬化时间设定：调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在0~9.99秒之范围。

4.计数器：工作循环次数记录用，附有归零压扣。

5.调整及压力表：工作压力之指示及调整压力用。

6.声波调整：调整振动子系与发振回路之共振匹配，使转换效率达到理想。

7.振幅表：显示声波空载或负载工作之振幅强弱。

8.电源开关及灯：电源开关之控制，及指示开路之信号

9.选择开关（自动/手动/声波检查）：自动或手动之选择，及作声波空载检视之按纽。

10.声波出力调整纽：声波出力段数之设定用，1~2段为一般使用，3~4段为强力输出用。

11.声波过载灯：显示声波过载之不正常，需做声波调整，至过载灯不会显示为止。（若仍无法解除，请来电洽询）

12.频率指示：调试机器时做机器频率显示

13焊头：传动振动能量于工作物之上，使之熔接。

14上升/下降缓冲调整：调整孔位于机台侧面可适当调整，使升降惯性适中。

15下降速度调整：调整合理适当之下降工作速度用。

16熔接位置视窗：检视正常熔接时焊头压附工作物之状况。

17.最低点微调螺丝：在熔接熔化块，或外形尺寸需精确时使用可限制汽缸之下降。

18水平微调螺丝：调整此四支螺丝，可使焊头平均压附在工作物上。

19输出电缆及插座：联接机体振动子系统与发振箱线路用。

20控制电缆及插座：联接机体控制单元与发振箱自动控制回路用。

21接地螺母：电子回路之接地线连接用，漏电时之安全保障。

22保险丝座：电子线路之过载保护。

五：机器安装法：

1.将发振箱放置于机体附近操作员易于观察及调整之处。

2.接地：将地线一端接地，另一端接于发振箱后面之接地旋钮。

3.发振箱与机体联接：将机体之输出电缆插头及控制电缆插头接于发振箱插座及机体插座上

4.接空压源：将高压气压管引清净干燥之空压源与熔接机体上空气滤清器入口接头以管束结合锁紧。

5.接电源：发振箱后面之电源线及插头，请接上AC220V，∮60/50HZ电源。

六：各调整及熔接前准备工作：

1.装焊头：

（1）先将换能器（CONE）及焊头（HORN）以及焊头螺丝，以酒精或汽油擦洗干净，再将焊头螺丝及换能器，焊头结合面抹上一层薄薄的黄油脂再将焊头螺丝锁于焊头上。注意：换能器，焊头之结合面若有损伤时，振动之传达效率会递减，应谨保养。

（2）再紧固4支焊头水平调整螺丝，将换能器固定在其旋转范围之中间位置处。

（3）把焊头用手旋入换能器到不能回转为止。

（4）以焊头锁紧扳手焊头旋紧（约300Kg/cm之扭力），此时特别注意不让换能器旋转，以防止转梢扭断。（若发现旋转则4支焊头水平调整螺丝要再紧固些）。

超声波清洗机的核心架构

超声波清洗机主要是由超声波发生器、清洗槽和箱体三大部份组合而成：

1.箱体：

超声波清洗机屏幕上配有电流表、电源总开关、输出电源插座、频率功率调节开关其后边配有开关电源进线电源插座及保险丝管。

2.超声波发生器：

由电源变压器及整流系统、震荡器、推动级、功率放大电路及输出变压器等构成。

3.清洗槽：

由不锈钢槽、复合型换能器和匹配电感组合而成。换能器枯敬于不锈钢槽底部，不锈钢槽与箱架之间垫有减振装置。

超声波清洗机的技术参数

1.频率：

频率≥20KHz，可分为低频，中频，高频3段。

2.清洗介质：

采用超声波清洗，一般两类清洁剂：化学溶剂、水基清洗剂等。清洗介质的化学效用，还可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种功能结合在一起，进而对物品进行深入、彻底的清洗。

3.功率密度：

功率密度=发射功率(W)/发射面积(cm2)一般≥0.3W/cm2，超声波的功率密度越大，空化效果越高，速度越来越快，清洗效果就越好。但是对于精密的、表面光滑度甚高的物品，采用长期高功率密度清洗会让物品表面产生“空化”腐蚀。

4.超声波频率：

超声波频率越少，在液体过程中产生的空化就越容易，所产生的力度不够，功能也越高，主要用于工件(粗、脏)初洗。频率高则超声波方向性强，主要用于细致的物品清洗。

5.清洗温度：

通常情况下，超声波在30℃-40℃时的空化效果最佳。清洁剂则温度高，功能越明显。一般实际应用超声波时，采用50℃-70℃的工作温度。

超声波清洗器机械故障与解决方案

1、换能器受损：

分析：很有可能超声波清洗机因长期处于开机使用情况，温度会不断上升造成胶体熔化换能器剥落或换能器陶瓷部分破裂。

检测和处理：用摇表测量换能器的绝缘强度，绝缘强度在200MΩ下列已不能使用，须更换新的换能器。

换能器的内部陶瓷也会因为长时间使用产生破裂，使之无法正常工作。

2、超声波清洗机的保险受损：

在开机后若发现无开关电源表明，无动作，首先要考虑开关电源座内保险是不是受损。

分析：很有可能是用户接地线与火线或零线混合使用，并没接地(本机地线是和机器外壳相连接)，也有可能是超声波清洗机短路故障，电子元器件老化产生短路故障，造成保险受损。

检测和处理：取出保险观看，有没有破裂，使用万用表通断档测量是不是断开，进行更换器件。

3、超声波清洗机的功率管毁坏：

分析：主板上的功率管会由于超声波清洗机长期无间断使用或清洗液体太少长期使用，使功率管出现短路状况。

检测和解决：当功率管在主板上连接式，用万用表测量功率管两侧管脚的阻值，通常情况下需在22Ω以内。拿到功率管后(与主板断开连接)，测量其各个管脚间应该是不通的。

4、稳压管毁坏

分析：稳压管毁坏通常在功率管阻值小或短路后，以及开机所造成的，其自身是非常少破损的。

检测和解决：按照二极管特性，正向导通，反方向截止。使用万用表二极管档测量，正向阻值70Ω以内，反方向∞。如数值误差过大或正向阻值也是∞，进行更换稳压管。

5、桥的毁坏(二极管整流电路)

分析：同稳压管情况

检测和解决：一样按照二极管特性(桥本来就是由二极管组合而成)

6、电感、隔离变压器的毁坏

分析：由于超声波清洗机长期工作，电感，变压器属于散热元件，其自身有可能会因为温度太高而熔化，毁坏，导致短路。

检测和解决：电感、变压器的毁坏，绝大多数情况下直观可以看得出烧毁的迹象，进行更换元器件。

7、控制板的毁坏(可调超声波清洗机)

分析：超声波清洗机长期连续运行，与元器件老化相关，也有和有时也会渗透到清洁液相关。

检测和解决：在超声波清洗机不启动前提下，断开控制板与主板的连接。

超声波清洗机常见故障判断

1.超声波清洗机打开电源开关，电源灯不亮。根本原因：

A.电源开关毁坏，并没有电源输进

B.保险丝ACFU熔断。

2.超声波清洗机打开电源开关后，指示灯亮，但却没有超声波输出。根本原因：

A.换能器与超声波功率板的连接插头松脱

B.保险丝DCFU熔断

C.超声功率发生器常见故障

D.换能器常见故障。

3.超声波清洗机直流保险丝DCFU熔断。根本原因：

A.整流桥堆或功率管毁坏

B.换能器常见故障。

4.超声波清洗机打开电源开关后，机器有超声波输出，但清洗效果不理想。根本原因：

A.清洗槽内清洁液液位不合理

B.超声波频率协调并没有调好

C.清洗槽内液体温度太高

D.清洁液选择不合理。

所有的东西都有其各自使用的使用寿命，我们不应该防止他们的离开，但可以延缓他们离去的时间。因此超声波清洗机的保养与维修至关重要，希望大家可以高度重视，降低没有意义的费用，造就高品质生活。

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