ICS 17.140 CCS A 59 T/ZZB 2097 —2021 焊接用压电超声换能器 Piezoelectric ultrasonic transducer for welding 2021 - 04 - 24 发布 2021 - 05-01 实施 浙江省品牌建设联合会 发布 团体标准 T/ZZB 2097 —2021 I 目 次 前言 ............................................................ .................... II   1 范围 .............................................................................. 1   2 规范性引 用文件 .................................................................... 1   3 术语和定义 ....................................................... ................. 1   4 结构和分类 ....................................................... ................. 2   5 基本要求 ........................................................ .................. 2   6 技术要求 ........................................................ .................. 3   7 试验方法 ........................................................ .................. 4   8 检验规则 ........................................................ .................. 5   9 标志、包 装、贮存、运输 ............................................................ 6   10 质量承诺 ....................................................... .................. 7   附录 A（资料性） 换能器总电容 ........................................................ 8   T/ZZB 2097 —2021 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由浙江省品牌建设联合会提出并归口。 本文件由杭州成功超声设备有限公司牵头组织制定。 本文件主要起草单位：杭州成功超声设备有限公司。 本文件参与起草单位（排名不分先后）：宁波新芝生物科技股份有限公司、北京国标联合认证有限 公司杭州分公司。 本文件主要起草人：陈元平、华大成、陈川、林兵。 本文件评审专家组长：周树华。 本文件由杭州成功超声设备有限公司负责解释。 T/ZZB 2097 —2021 1 焊接用压电超声换能器 1 范围 本文件规定了焊接用压电超声波换能器（以下简称“换能器”）的术语与定义、结构和分类、基本 要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存、运输、质量承诺。 本文件仅适用于标称频率范围为15 kHz～70 kHz换能器。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 1184 形状和位置公差 未标注公差 GB/T 1220 不锈钢棒 GB/T 2040 铜及铜合金板材 GB/T 2054 镍及镍合金板 GB/T 2414.1 压电陶瓷材料性能试验方法 圆片径向伸缩振动模式 GB/T 2828.1 计数抽样检验程序 第1部分：按接收质量限（AQL）的检索的逐批检验抽样计划 GB/T 3077 合金结构钢 GB/T 3089.1 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB/T 3191 铝及铝合金挤压棒材 GB/T 3388 压电陶瓷材料型号命名方法 GB/T 3389.1 铁电压电陶瓷词汇 GB/T 3620.1 钛和钛合金牌号及化学成分 GB/T 3947 声学名词术语 GB/T 7965 水声换能器测量 GB/T 17252 100kHz以下超声压电换能器的特性和测量 JB/T 5944 工程机械 热处理件通用技术条件 3 术语和定义 GB/T 2414.1、GB/ T 3388、GB/T 3389.1、GB/T 3947 和 GB/T 17252 以及下列术语 和定义适用于 本文件。 3.1 压电超声换能器 一种通过压电元件，将电能转换为超声能量的器件。 3.2 T/ZZB 2097 —2021 2 换能器总电容 换能器静态电容和换能器动态电容的总和。 4 结构和分类 4.1 换能器结构一般由螺帽、后盖板、压电陶瓷、电极片、中心螺杆、前盖板组成。 4.2 换能器按形状可分为： ——柱型换能器； ——倒喇叭型换能器。 4.3 换能器按陶瓷片材料可分为： ——M1\M2 型换能器（压电陶瓷材料为 PZT-8 系列）； ——L1 型换能器（压电陶瓷材料为 PZT-4 系列）。 5 基本要求 5.1 设计研发 采用有限元分析法设计换能器的谐振频率、形状及尺寸结构和振动模态等性能。 5.2 原材料及配件 5.2.1 金属件 以铝合金，合金钢、钛合金、不锈钢、铜合金、镍合金等金属作为前盖板、后盖板、中心螺杆、电 极片、螺帽等的原材料。中心螺杆一般用高强度，抗疲劳的金属作为原材料，也有用钛合金作为中心螺 杆的材料。原材料选择详见表1。 表1 换能器结构材料要求 结构件名称 原材料选择 质量要求 前盖板 钛合金、铝合金 铝合金牌号：GB/T 3191规定的2024，6061或7075 3191牌号 钛合金牌号：GB/T 3620.1规定的TC4牌号 中心螺杆强度：GB/T 3089.1规定的不低于12.9级 铜合金牌号：GB/T 2040规定的 QSn6.5-0.1或QSn6.5-0.4牌号 镍合金牌号：GB/T 2054规定的 N6，N7，NCu28-2.5-1.5牌号 钢材牌号: GB/T 3077规定的 40Cr牌号 钢材热处理要求：JB/T 5944规定的调质处理，HRC28～32 不锈钢牌号：GB/T 1220规定的 06Cr19Ni10，022Cr17Ni12Mo2 牌号 后盖板 合金钢、不锈钢、钛合金、铝合金 中心螺杆 合金钢、钛合金 电极片 铜合金、镍合金 螺帽 合金钢、不锈钢、钛合金 5.2.2 压电陶瓷 5.2.2.1 采用 GB/T 3388 所规定的压电陶瓷作为有源材料，宜采用 PZT-4和 PZT-8。 5.2.2.2 压电陶瓷的厚度方向上，两个端面平行度公差应不大于 0.025 mm。 5.3 工艺及装备 5.3.1 应具备数控车床、CNC 加工中心、自动老化装置等自动化设备。 T/ZZB 2097 —2021 3 5.3.2 应具备确保形位公差的工艺加工能力，加工精度应达到 GB/T 1184 规定的 7H 级及以上精度。 5.3.3 应具备换能器空载老化工序，老化时间不小于 15 min。 5.4 检验检测 5.4.1 应具备谐振频率、等效电阻、总电容偏差、绝缘电阻、电气强度等项目的检测能力。 5.4.2 应具备阻抗分析仪、振动位移幅度测量仪、绝缘电阻测量仪和绝缘耐压仪等检测设备。 6 技术要求 6.1 外观 6.1.1 外表无毛刺、无锈蚀、无污物，电镀层无脱落。 6.1.2 同极性电极片的垂直投影偏差应不大于 9°，不同极性的电极片应成 180°±9°。 6.1.3 压电陶瓷和电极片的错位偏差应不大于 0.5 mm。 6.2 性能参数 6.2.1 谐振频率及同批极差应符合表 2 的规定。 表2 谐振频率和同批极差 单位：kHz 标称频 率 15 18 20 25 28 30 35 40 50 60 70 实际频 率 14.5～ 15.1 17.4～ 18.1 19.3～ 20.1 24.3～ 25.1 27.2～ 28.2 29.2～ 30.2 34.2～ 35.2 39.0 ～ 40.5 49.0～ 51.0 57.5～ 60.5 69.0～ 72.0 同批极 差 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.5 ≤0.6 ≤0.6 ≤0.6 ≤0.6 ≤1.0 ≤1.5 ≤1.5 6.2.2 谐振时的动态电阻 谐振时的动态电阻应符合表3的规定。 表3 动态电阻