超声波焊接机换能器压电陶瓷晶片爆了，怎么维修啊

专业解析超声波口罩机六大常见问题 郑金钢 2020-08-18 09:39:59

1，焊接工件的工艺误区

口罩机超声波能量是瞬间爆发的，焊接线应成点或许线条以及传递的间隔都要契合超声波焊接方法。口罩机有人以为只需是塑料资料，无论怎样结合面都能够杰出的焊接，这是错的认知，当瞬间能量发生时，接缝面积越大，能量涣散越严峻，焊接作用越差，乃至无法焊接，别的超声波是纵向传波的，能量丢失同间隔成正比，远间隔应控制在7.5厘米之内。焊接线应控制在0.3-0.8mm之间为最佳状况，工件的壁厚不能低于2mm,否则不能杰出焊接，特别是要求水气密的产品。

2，工件资料误区

口罩机超声焊接机对焊接的工件原料是有要求的，不是一切资料都能焊接，有人以为任何资料都能够焊接，这是一大误解，不同原料之间有的能杰出焊接，有的基本能熔接，有的是不相熔的。同一资料之间熔点是相同的，从原理讲是能够焊接的。但是当焊接的工件的熔点大于350度的时候，就不在合适超声焊接了。口罩机因为超声是瞬间使工件分子熔化，判断根据是在1-3之内，不能杰出焊接，就应该挑选其他焊接工艺，如热板，旋熔，振动冲突等。一般来讲ABS料是最简单焊接，因为熔点低，硬度也硬，反之尼龙是最难熔接的。

3，超声波挑选误区口罩机

运用多大输出功率，振动频率，振幅规模，要根据工件的资料，焊线面积，工件内是否有电子元器件，是否要气密等因从来考虑。误以为功率越大越好。这也是一个误解。如果对超声波不是很了解。最好请教正规的超声波出产厂工程技术人员。有条件的话最好到厂家现场交流，不要盲目遵从一些非正规超声出售人员的误导口罩机。现在出产相关设备的公司特别杂乱，其间大部分为家庭式作坊，对电路进行生搬硬套拷贝，对作业原理似懂非懂。拷贝出的设备有一下丧命缺点。其一是购买的原资料质量无法确保，其二出产工艺的核心技术没有把握。

口罩机设备在中功率和大功率作业中常常体现不稳定，产品合格率低。有时设备损坏。如换能器功率变压器，所运用的磁性资料参数无法丈量，磁饱满磁通密度（Bs），磁感应强度（Bm），有效磁导率（Ue），剩下磁通密度（Br），矫顽力（A/M）等，绕制工艺适当杂乱，这些家庭式作坊是无法做到的。所以购买超声波，最好先了解一下公司情况，不要盲目遵从出售员吹捧，也不要只需价格。只要这样才干日后削减不必要的费事。口罩机

4，超声波输出功率误区

超声波输出功率巨细，同压电陶瓷片的直径和厚度，原料，规划工艺决议，换能器定型，最大功率也就定型了，衡量输出能量巨细是个杂乱的进程。不是换能器越大，电路运用功率管越多，输出能量就越大，它必需要适当杂乱的振幅丈量仪，才干精确丈量其振幅，因为大多数运用者对超神波常识不太了解，加上出售人员的误导，给消费者一个过错的知道，耗费电能多少并不能反映输出超声功率的巨细口罩机，如发生纵向能量低，而耗费电流大，只能说明设备的功率底下，无功率大之说。

5，焊接原理上了解误区

适当一部分从事多年超声焊接方面的人员，对超声能量传递有一种误解，口罩机以为音波在接触面进行焊接，其实是一种误解，真实的焊接原理是，换能器把电能转换为机械能后，通过工件物质分子进行传导，声波在固体中传导声阻远小于在空气中的声阻，当声波通过工件接缝时，缝隙中的声阻大，发生的热能适当大，温度首先到达工件的熔点，再加上必定的压力，使接缝熔接，而工件的其他部分因为声阻小，温度低不会熔接。其原理同欧姆定律相似。

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6、焊接结构的误区

超声模具（Horn）型式多样，工件的形状决议模具外形，但每部分的尺度和弧度，原料都要严厉核算的，有人过错以为只不过是一个金属块而已。口罩机规划是否合理直接影响着模具的功率，寿数，产品的合格率，严峻时直接烧坏发生器。模具的资料一般运用镁铝7075，而有些人为降低成本，运用残次资料。正规模具出产商进料都有一套严厉地查验程序，加工尺度都是通过核算机软件模仿和校验后加工出来的。质量才有确保。这些工序一般作坊是无法做到的，不通过合理规划，做出的模具，在焊接小工件时，反响问题还不显着，当大功率时就会呈现各种坏处。严峻时直接损坏元器件。

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压电式超声波换能器原理是：

超声波换能器，其实就是频率与其谐振频率相同的压电陶瓷，利用的是材料的压电效应将电能转换为机械振动。一般情况下，先由超声波发生器产生超声波，经超声波换能器将其转换为机械振动，再经超声波导出装置、超声波接收装置便可产生超声波。

超声波换能器的应用：

(1)超声波清洗机利用超声波在清洗液中不断地进行传播来清洗物体上的污垢，其超声波振动频率便是由超声波换能器决定的，可根据清洗物来设定不同的频率以达到清洗的目的。

(2)超声波焊接机利用超声波换能器产生超声波振动，振动产生摩擦使得焊区局部熔化进而接合在一起。

(3)超声波马达中并不含有超声波换能器，只是将其定子近似为换能器，利用逆压电效应产生超声波振动，通过定子与转子的摩擦进而带动转子转动。

(4)超声波减肥利用超声波换能器产生机械振动，将脂肪细胞振碎并排出体外，进而达到减肥的效果。

 一、超声波换能器使用中的常见问题

超声波焊接有超声波金属焊接和超声波塑料焊接两大类。其中超声波塑料焊接技术已获得较为普遍的应用。它是利用换能器产生的超声振动, 通过上焊件把超声振动能量传送到焊区。由于焊区即两焊件交界处声阻大, 所以会产生局部高温使塑料熔化, 在接触压力的作用下完成焊接工作。超声塑料焊接可方便焊接其他焊接法无法焊接的部位。另外, 还节约了塑料制品昂贵的模具费, 缩短了加工时间, 提高了生产效率, 有经济、快速和可靠等特点。

常见的问题

1、超声波换能器的晶片开裂、无力、易过载、电极片打火、电极片开裂、发热严重、怪声、漏波、晶片错位等

出现这类情况大致由于以下3种原因导致的

第一、超声波发生器（超声波电源或超声波电箱）或模具（超声波焊头/焊头）及装配有问题。

解决办法：检查这些部件安装是否存在问题，如果还是找不到原因，可以联系我们在线技术人员帮你解答，排查并解决问题。

第二、换能器、增幅器有问题。

解决办法：这种情况发生的可能性比较小，但是也会发生，

第三、双方的产品都没有问题，电容量和频率不匹配。

这是最常见的情况，若输入匹配不好，则表现为换能器无力，焊不牢。会造成换能器会过载，导致晶片错位开裂，破碎，螺杆断，铝裂或烧电箱功率管等情况。不过现在超声波设备都安装了自动检测，和过载保护报警装置，能有效的防止设备损坏的可能性。

解决办法：必须配置同频率超声波发生器、换能器、焊头在一起使用。

2、换能器无力，焊不牢；重者换能器发热严重

如前所述 因为陶瓷片是绝缘体，你几乎可以理解为换能器是不通电的，它只是相当于一个电容器。要使换能器工作，实际上是通过驱动电路对它施加交流高电压，让换能器的电容充放电。压电陶瓷片在交变电场的作用下做同步伸缩变形，形成了整个换能器的纵向振动，从而带动变幅杆和模具振动。所以，若电容匹配不好，轻者是换能器无力，焊不牢；重者换能器发热严重，烧电极片、烧电源的大功率管。

解决办法：匹配好电容

3、换能器电极片（耳朵）振裂或烧掉

而且随着长时间连续工作，换能器的温度会升高，导致电容也会升高且变化量可能会超过 50% ，若不能将电容有效地匹配掉，就会造成回路中电流电压相位差很大，功率因素很低，虚功高。看看电流很大，但换能器没力，易发热，且电源的功率器件也容易发热损坏。一般换能器电极片（耳朵）振裂或烧掉很可能就是由此引起的。

解决办法：暂停使用，等到设备冷却后在开机工作，一般不是连续发震，超负荷工作的这种情况出现的比较少。

一、超声波换能器工作原理

    超声波换能器又叫超声波振子，将超声波发生器输出的电能或者磁能转换成相同频率的机械振动，超声焊接机用的换能器，目前有两种，第一种是，磁致伸缩型换能器，第二种是压电陶瓷换能器。第一种由于效率低，性价比低，还需外加直流极化磁场，因此目前超声焊接机已经很少使用。

    现在超声波焊接机设备大多采用的是第二种压电陶瓷换能器。由材料的压电效应将电信号转换为机械振动。医用超声换能器（超声探头）的工作原理大体是相同的，其内部通常都包含一个电的储能元件和一个机械振动系统。当换能器用作发射器时，从激励电源送来的电振荡信号将引起换能器中电储能元件中电场或磁场的变化，这种变化通过某种效应对换能器的机械振动系统产生一个推动力，使其进入振动状态，从而推动与换能器机械振动系统相接触的介质发生振动，向介质中辐射声波。接收声波的过程正好与此相反，外来声波作用在换能器的振动面上，从而使换能器的机械振动系统发生振动，借助某种物理效应，引起换能器储能元件中的电场或磁场发生相应的变化，从而引起换能器的电输出端产生一个相应于声信号的电压和电流。

1、起动后不动作

原因：空气压力不足

解决方法：

1、空气压是否在1kgf/cm2以上。

2、减压阀不良。

3、O型密封圈漏气，更换O型密封圈。

4、加压头内缺油，请注油。

原因：电磁阀不良

解决方法：

1、手动动作 、电磁阀线圈 、电线连接器。

2、手动不动作、滑阀缺油 、弹簧不良。

原因：起动开关不良

解决方法：

1、开关不良。

2、电线断线。

3、接线端子接触不良。

原因：口罩超声波焊接机控制部分及焊接电源匀未接通

解决方法：

1、回路中是否有电源电压。

2、检查配线连接牢靠。

2、发黑或有凹坑

超声波焊接机一台大概要多少钱？

性能优异的超声波焊接设备的价格是根据不同的产品功率频率配置来决定的。超声波焊接机20k系列的大约在10000元至15000元不等；15k大功率型的约价格在12000元至30000元不等；4200W大功率超声波焊接机分为智能型和普通型，价格大约在20000元至30000元之间；各种非标的超声波机械按照客户的要求功能配价格也就不一定，因为是单独设计制造，成本较高，因此性比较标准型超声波焊接机来说，其价格当然也相对高些。

性能优越的超声波焊接机设备具备以下特点：

1、采用日本原装进口的压电陶瓷晶片换能器，使超声波动力更加强劲 

2、行业领先的调频及频率自动补偿电路（第三代技术）；  

3、超声波塑焊机在出厂前均经过经验极为丰富的工程师精心调教；  

4、超声波塑焊机稳定性、可靠性、耐用性获得了市场良好口碑。   

以上内容来源《超声波焊接机多少钱一台？》，希望对你有所帮助。

超声波清洗机换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率（小于10%）。所以，使用超声波换能器最应考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。市面上超声波机械种类繁多，客户必须提供准确可靠的指标，才能保证公司提供的换能器产品能与贵公司的机器良好匹配，发挥最佳性能。

因换能器品种繁多，本文只提供部分换能器参数。

①谐振频率：f，单位：KHz

该频率是指用频率发生器，毫伏表等通过传输线路法测得的频率，或用阻抗特性分析仪等类似仪器测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到驱动电源上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户的匹配电路各不相同，同样的换能器配不同的驱动电源表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为订货依据。

②换能器电容量：CT，单位：PF

即换能器自由电容，一般可用电容电桥在400Hz-1000Hz的频率下测得，也可用阻抗特性分析仪类似仪器。再简单点，用一般的便携式电容表测量也可满足要求。

③换能器工作方式

因加工方式和要求不同，换能器的工作方式大致可分为连续工作（花边机，CD套机，拉链机，金属焊接等）和脉冲式工作（如塑焊机），不同的工作方式对换能器的要求是不同的。一般而言，连续式工作几乎没有停顿时间，但工作电流不是很大，脉冲工作是间歇式的，有停顿，但瞬间电流很大。平均而言，两种状态的功率都很大的。

④换能器型式和最大功率

整机厂家可能对于不同用途和目的的机器的标称功率有不同的规定，换句话说，同样的换能器用在不同的机器上标称功率可能是不同的。为避免产生岐义，客户应详细说明换能器的结构型式，如柱型、倒喇叭型等，及压电陶瓷晶片的直径和片数。

⑤安装和配合尺寸

主要有变幅杆材质，表面处理方式，形状。换能器与变幅杆连接螺纹，变幅杆与模具连接螺纹，变幅杆法兰盘处直径、厚度、缺口或螺孔数量和位置。

这里面 有个电声转换效率的问题

现在普遍的功率是 安装单个震子的 功率总和相加的。

超声波输出功率的大小，由压电陶瓷片的直径和厚度、材质、设计工艺决定，一但换能器定型，最大功率也就定型了，衡量输出能量的大小是一个复杂的过程，不是换能器越大，电路使用功率管越多，输出能量就越大，只有相当复杂的振幅测量仪，才能准确测量超声波振幅，由于多数用户对超声波知识缺少了解，加上一些销售人员的误导，导致用户误以为，超声波设备耗电越大功率越大。其实消耗电能多少并不能反映输出超声波功率的大小，如产生纵向能量低，而消耗电流大，只能说明选用设备的效率低下。

阻抗分析仪可以测量和评定要与电路匹配.

对于压电陶瓷片,可以直接从导纳圆图和对数坐标判断器件优劣,如果陶瓷片内部出现分层,或者出现裂纹,对数曲线将出现多峰,导纳圆图上出现多个寄生小圆.

对于变幅杆的设计、加工和装配,是否合理或有缺陷,直接在导圆图上明显的可以看到.

对于超声波焊接机的生产加工,利用导纳圆的结果分析焊接机的状态,通过参数和图形的分析,找到焊接机存在的问题.

对于超声清洗机的生产和加工:振动子的选择要求其振动性能尽可能一致(带宽、品质因数、谐振频率、动态阻抗) .在导纳圆图上,尽可能没有寄生圆或在谐振点附近没有寄生圆.可以对换能器的制造、来料检验、粘结后的换能器、清洗机进行阻抗特性分析和测量.对清洗机的整机测量可以标定机器的谐振频率和静电容,以便匹配电源,可以分析其新的谐振点、注水后的阻抗、电容及整机的振动模态的特性.

超音波换能器的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超音波）再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。

超音波换能器，要解决的技术问题是设计一种作用距离大、频频宽的超音波换能器。

换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，Cymbal阵列接收器由8～16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。本发明的作用距离大于35m，频频宽度达到10kHz，能检测高速移动的远距离目标。

基本介绍中文名 ：超音波换能器 外文名 ：Ultrasonic transducer 原理 ：材料的压电效应 用途 ：把高频电能转化为机械能 类型 ：一种能量转换器件基本资料,常见问题,套用,压电陶瓷变压器,超音波马达,超音波清洗,超音波焊接,超音波加工,超音波减肥,超音波育种,电子血压计,遥测遥控,交通监测,测距,检漏及气体检测,信息采集, 基本资料 功能结构 超音波换能器，包括外壳(1)、匹配层即声窗(2)、压电陶瓷圆盘换能器(3)、背衬(4)、引出电缆(5)，其特征在于它还包括Cymbal阵列接收器，它由引出电缆(6)、8～16只Cymbal换能器(7)、金属圆环(8)、(9)和橡胶垫圈(10) 组成；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器3之上；压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超音波换能器，由它发射和接收超音波信号；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器之上，作为超音波接收器，用于接收圆盘换能器频带之外的都卜勒回波信号。 主要适用与超音波塑胶焊接机、超音波金属焊接机，超音波清洗机，气相机，三氯机等 常见问题 1、超音波振子受潮，可以用兆欧表检查与换能器相连线的插头，检查绝缘电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100℃ 左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。 2、换能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。 振子脱胶，我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下不会出现这种情况。 不锈钢振动面穿孔，一般换能器满负荷使用10年可能会出现振动面穿孔的情况。 套用 超音波换能器的套用十分广泛,它按套用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。按实现的功能分为超音波加工、超音波清洗、超音波探测、检测、监测、遥测、遥控等；按工作环境分为液体、气体、生物体等按性质分为功率超音波、检测超音波、超音波成像等。 压电陶瓷变压器 压电陶瓷变压器是利用极化后压电体的压电效应来实现电压输出的。其输入部分用正弦电压信号驱动, 通过逆压电效应使其产生振动, 振动波通过输入和输出部分的机械耦合到输出部分, 输出部分再通过正压电效应产生电荷,实现压电体的电能-机械能-电能的两次变换,在压电变压器的谐振频率下获得最高输出电压。与电磁变压器相比, 这具有体积小, 质量轻,功率密度高, 效率高, 耐击穿, 耐高温, 不怕燃烧, 无电磁干扰和电磁噪声, 且结构简单、便于制作、易批量生产, 在某些领域成为电磁变压器的理想替代元件等优点。此类变压器用于开关转换器、笔记本电脑、氖灯驱动器等。 超音波马达 超音波马达是把定子作为换能器, 利用压电晶体的逆压电效应让马达定子处于超音波频率的振动, 然后靠定子和转子间的摩擦力来传递能量, 带动转子转动。超音波马达体积小, 力矩大, 解析度高, 结构简单, 直接驱动, 无制动机构, 无轴承机构, 这些优点有益于装置的小型化。超音波马达广泛套用于光学仪器、雷射、半导体微电子工艺、精密机械与仪器、机器人、医学与生物工程领域。 超音波清洗 超音波清洗的机理是利用超音波在清洗液中传播时的空化、辐射压、声流等物理效应, 对清洗件上的污物产生的机械起剥落作用, 同时能促进清洗液与污物发生化学反应, 达到清洗物件的目的。超音波清洗机所用的频率根据清洗物的大小和目的可选用10～500 kHz, 一般多为20～50 kHz。随着超音波换能器频率的增加,可采用郎之万振子、纵向振子、厚度振子等。在小型化方面, 也有采用圆片振子的径向振动和弯曲振动的。超音波清洗在各种工业、农业、家用设备、电子、汽车、橡胶、印刷、飞机、食品、医院和医学研究等行业得到了越来越广泛的套用。 超音波焊接 超音波焊接有超音波金属焊接和超音波塑胶焊接两大类。其中超音波塑胶焊接技术已获得较为普遍的套用。它是利用换能器产生的超声振动, 通过上焊件把超声振动能量传送到焊区。由于焊区即两焊件交界处声阻大, 所以会产生局部高温使塑胶熔化, 在接触压力的作用下完成焊接工作。超声塑胶焊接可方便焊接其他焊接法无法焊接的部位。另外, 还节约了塑胶制品昂贵的模具费, 缩短了加工时间, 提高了生产效率, 有经济、快速和可靠等特点。 超音波加工 把微细磨料随超音波加工工具一起以一定静压力加在工件上, 就能加工出与工具相同的形状。加工时换能器需在 15～ 40 kHz的频率下, 产生 15～ 40 微米的振幅。超音波工具使工件表面的磨料以相当大的冲击力连续冲击, 破坏超声辐射部位, 使材料破碎而达到去除材料的目的。超音波加工主要套用于宝石、玉器、大理石、玛瑙、硬质合金等脆硬材料的加工以及异型孔和细深孔的加工。此外, 在普通切削工具上加超音波换能器振动时, 也可起到提高精度和效率的作用。 超音波减肥 利用超音波换能器的空化效应和微机械振动, 将人体表皮下多余的脂肪细胞破碎、乳化后排出体外, 达到减肥、塑形的目的。这是国际上90 年代发展起来的一项新技术。义大利的Zoh i首次将超声去脂用于床, 并获得成功, 为整形、美容开创了先河。超声去脂技术在国内外得以迅速发展。 超音波育种 对植物种子进行适当频率和强度的超音波照射, 可提高种子的发芽率, 降低霉烂率, 促进种子的生长, 提高植物生长速度。据资料介绍, 超音波可使某些植物种子生长速度提高2～3 倍。 电子血压计 利用超音波换能器接收血管的压力, 当气囊加压紧压血管时, 因外加压力高于血管舒张压力, 超音波换能器感受不到血管的压力而当气囊逐渐泄气, 超音波换能器对血管的压力随之减小到某一数值时, 二者的压力达到平衡, 此时超音波换能器就能感受到血管的压力, 该压力即为心脏的收缩压, 通过放大器发出指示信号, 给出血压值。电子血压计由于取消了听诊器, 可减轻医务人员的劳动强度。 遥测遥控 在有毒、放射性等恶劣环境中, 人们不能接近工作, 需要远地控制电视机, 电风扇以及电灯等电器开关需要遥控, 都可装上超音波换能器, 通过远地发射超音波由装在需要控制系统上的接收换能器所接收,把声信号转变成电信号使开关动作。 交通监测 现代交通, 自动监测车辆的通行和计数以便掌握车辆的运行情况是非常必要的。如交通监理站安装一个收发兼用的超音波换能器及其附属设备, 当车辆通过时就有一个声脉冲返回, 通过计数累计可得到日行车辆的数量。给汽车尾部装一个收发两用的换能器, 可防止倒车相撞事故发生。在公路上安装接收型压电超音波换能器还可以监测噪声指数。 测距 超音波测距装置又叫声尺。它是通过收发两用的换能器, 测量脉冲时间间隔。声尺可测10m 以内的距离, 精度可达千分之几。 检漏及气体检测 对于压力系统, 在泄漏处, 由于压力容器的内外压差造成射流噪声。这种噪声频谱极宽。对于非压力系统, 可在密闭系统内安放一个超音波源, 然后从密闭系统外部接收。一般未泄漏时测到的信号幅度极小或没有, 在泄漏处信号幅度有突然增大的趋势。气体流量检测也是化工中的重要手段之一。流量检测目前有多种放大，如浮子流量计等。但利用超音波换能器主要优点是不妨碍流体的流动。 信息采集 智慧型机器人要实现在空间自由行走、辨认物体等功能, 不仅要用超音波换能器测距导盲, 而且要成像辨识。所以, 需要小型的超音波换能器阵, 以实现多种功能, 这方面将成为一项重要的研究课题, 吸引著众多的科学家为之奋斗。