壓電陶瓷的常見問題(一)
芯明天壓電陶瓷片/堆棧
1)我想在我的壓電陶瓷上涂一層涂料,這會減少它的位移嗎?
答:任何與壓電陶瓷平行的附加材料都會使得壓電陶瓷的負載增加,從而降低它的性能。然而,在大多數(shù)情況下,與壓電陶瓷的剛度相比,外衣的剛度會較低,所以影響是較小的(<5%)。
2)我可以使用油對壓電陶瓷進行冷卻嗎?
答:可以。對于一些應用,壓電陶瓷本身產生的熱量(自發(fā)熱)是顯著的,可以通過空氣流或油流進行冷卻的目的。冷卻油必須是清潔的電介質油(絕緣油),因為任何雜質都可能會引起電化學反應,終導致壓電陶瓷的損壞、失效。另外注意,對于橫截面較大的壓電陶瓷,它的表面與內部的熱梯度可能很大,因此保持可接受的表面溫度可能不夠。
可選擇芯明天風冷型壓電促動器,配備冷卻通風孔。
芯明天定制風冷散熱型壓電促動器
3)可以對壓電陶瓷施加扭力嗎?
答:不建議對壓電陶瓷施加扭力。通過螺母對壓電陶瓷施加預緊力時,必須確保預緊的擰緊扭力不會傳遞到壓電陶瓷上。大于1MPa的剪切力,可能會導致壓電陶瓷間膠層的斷裂。
可使用芯明天抭扭力壓電促動器,解決扭力問題。
芯明天抗扭力壓電促動器
4)我可以在壓電陶瓷上施加多大的預緊力?
答:我們建議壓電陶瓷工作在0~80MPa的預緊力下。預緊力的設計必須確保在任何條件下,預載力都在這個范圍。通常值為10~20MPa。
5)我可以對壓電陶瓷疊堆施加負壓嗎?
答:可以??梢酝ㄟ^施加一定的負壓來增加壓電陶瓷在準靜態(tài)下的位移。然而,為了避免壓電陶瓷被退極化的風險,電場應受到限制:在室溫、無負載下,對于N51和N57材料,負壓不得超過-0.7kV/mm,對于N59材料為-0.25kV/mm,N46材料為-1.5kV/mm。而在高溫和高負載情況下,這些建議值必須減小。
壓電陶瓷 - 彎曲運動
芯明天壓電陶瓷彎曲片
1)我不能測量到壓電陶瓷彎曲片參數(shù)表中的諧振頻率值,原因是什么?
答:參數(shù)中所列的諧振頻率是在無附加質量(懸臂)狀態(tài)下定義的。在無任何夾持的狀態(tài)下,諧振頻率將是更高的,所以夾持力對諧振頻率有影響。類似地,在壓電陶瓷彎曲片的頂端加上一個負載(如鏡片等)將會降低諧振頻率。
2)多層壓電陶瓷的內部電極暴露在外,如何處理?
答:對于多層壓電陶瓷,如果內部電極暴露在外,則需要降低外加電壓Vmax以避免產生電弧。必須對暴露區(qū)域進行涂層。安全起見,請更換新的壓電陶瓷。
壓電陶瓷 - 剪切運動型
芯明天壓電陶瓷剪切片
1)在壓電剪切片中未提到出力。它的出力是多少?
答:對于壓電陶瓷剪切片,由于它的高剛度,測量它的出力難度很大。這是我們未在參數(shù)表中提的原因??梢酝ㄟ^自由位移與剛度相乘來估算出力,剛度值可通過S55E獲得,S55E的值為4.3e-11m^2/N。
2)壓電陶瓷剪切片可以高頻使用嗎?
答:因其高剛度及高諧振頻率,壓電陶瓷剪切片可用于快速操作(快速響應)。然而,連續(xù)高頻使用可能會產生問題。這是因為它的非線性意味著高損耗(比d33陶瓷更高),所以壓電陶瓷本身會發(fā)熱。通常,在2kHz下工作幾分鐘不是問題。如果需要更高的頻率或更長的持續(xù)時間,則必須降低施加的工作電壓,否則壓電陶瓷將緩慢地退極化(失去極化)。
3)對于壓電陶瓷剪切片,推薦的預緊力是多少?
答:通常的d33壓電陶瓷疊堆,在高頻使用時需要預加預緊力,因為慣性力會變得顯著,在壓電陶瓷內部產生拉伸應力。對于剪切型壓電陶瓷,它的慣性力是一個剪切的力,所以軸向預緊力產生的影響是有限的。但在某些情況下,為了改善剛度(通過壓縮膠層/膠合線)或為了避免彎曲(如果重心遠離于固定端),軸向預緊力是非常有益的。
4)壓電陶瓷剪切片上可施加的大軸向負載是多大?
答:壓電陶瓷剪切片通常是在3.5MPa的壓力下進行測試的。壓電陶瓷可以承受更高的壓縮力(>50MPa),但在實際使用中,我們建議壓電陶瓷剪切片的軸向負載不超過5MPa。這是因為在接觸面上很小的缺陷也會導致應力的集中,從而破壞壓電陶瓷。如果要求高壓力,我們推薦使用較高平面度的接觸面(包括壓電剪切片表面與結構上的接觸面)。
5)可施加在壓電陶瓷剪切片上的大剪切負載是多少?
答:這種陶瓷能承受很高的負載。實際上,陶瓷和基底之間的接口面決定了大剪切負載。
如果運動是通過摩擦傳遞的,則大負載將取決于接觸面處的壓力和靜摩擦系數(shù)。例如,2MPa壓力×0.2摩擦系數(shù)=0.4MPa,對于5×5mm的剪切片,它的大剪切負載約10N。
如果使用環(huán)氧樹脂粘合固定,大剪切負載將取決于所用環(huán)氧樹脂的強度。通常,環(huán)氧樹脂可在5MPa的剪切應力下安全使用,在5×5mm的剪切片上使用,它的大剪切負載約125N。
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