壓電陶瓷材料有一個重要的溫度,稱為居里溫度。 超過此溫度,材料失去壓電性能。 這是因為高溫改變晶體結構,導致自發偏振消失。 因此,使用壓電陶瓷換能器時,必須將工作溫度設計為居里溫度的一半。壓電陶瓷換能器具有在特定頻率下共振的特性,該共振頻率隨溫度變化。 隨著溫度升高,共振頻率通常趨于降低。 這是因為材料的彈性模量隨溫度變化。 在超聲應用中,諧振頻率的變化直接影響性能,因此考慮溫度變化的設計至關重要。 例如,在
超聲波清洗設備中,溫度變化引起的共振頻率變化會降低清潔效率。
P4-P8(PZT4-PZT8)黑片-黃片適用于超聲波清洗和無損檢測轉換器,它具有高耦合系數,中等的機械品質因素和優異的機械穩定性,并可以承受共振時產生的較大振幅。換能器的能量輸出(在水下單向輸出)范圍可介 7-10 W/cm2。陶瓷元件的高操作溫度不得超過125 °C;
超聲波清洗機高溫度限制在85℃以下。 其抗壓強度取決于安裝條件(負荷應均勻分布),在連續受壓模式下通常大可以達到70MPa。
壓電陶瓷換能器在長時間高頻振動下,內部溫度會持續升高。當溫度接近或超過居里溫度時,壓電效應會失效,導致超聲波輸出功率急劇下降甚至歸零,
超聲波清洗機在工作時,(超聲電源-振子-清洗液-工件負載)產生共振狀態。長時間工作導致水溫升高、換能器阻抗變化,會導致超聲波諧振頻率發生漂移,進而導致轉換效率低下,能耗增加,發熱量加大的惡性循環;嚴重會導致超聲波振子燒電極,裂片,燒功率管等現象。
在超聲波清洗設備中,調整清洗劑的溫度是一個非常重要的環節。 一般來說,使用水基清洗劑進行超聲波清洗被認為是40°C至60°C之間的佳溫度區間,在此溫度下超聲波清洗污垢易去除。40°C至60°C的溫度范圍,大多數金屬加工油能夠充分溶解和軟化,同時能保持適中的蒸氣壓,不破壞空化沖擊波。40°C到60°C之間的熱能與大化空蝕沖擊力的物理能量之間取得平衡。