淺談如何提高壓電陶瓷點火器的著火率

廖遠錦，梁燕珍，梁彩芬

（1.佛山市金甲環保科技有限公司，佛山　528000；2.佛山市建材行業協會，佛山　528000）

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淺談如何提高壓電陶瓷點火器的著火率

廖遠錦1，梁燕珍1，梁彩芬2

（1.佛山市金甲環保科技有限公司，佛山528000；
2.佛山市建材行業協會，佛山528000）

為了更有效地提高壓電陶瓷點火器的著火率，我們對企業的不合格品進行抽樣試驗，通過試驗數據并結合企業使用的設備及配件進行分析，試驗證明：壓電座的平行度對壓電陶瓷點火器質量有著相當重要的影響。生產中應嚴格控制壓電座的平行度差值，當平行度差值控制在＜0.03 mm范圍內時，壓電陶瓷點火器的著火率有明顯的提高。

壓電陶瓷點火器；著火率；平行度

1　點火器工作原理概述

眾所周知，壓電陶瓷點火器其工作原理是當壓電陶瓷體受到一定的外力作用下，陶瓷體兩端面就會產生相應的正電荷和負電荷，電荷經過導線傳到放電瓷針，然后通過正負極放電瓷針靠近，擊穿兩極間的空氣而產生放電現象，在放電瓷針電極處產生電火花點燃點火裝置噴出的燃氣，然后點火裝置射出的火焰再點燃主火燃燒器流出的燃氣，從而完成點火過程。

2　點火器生產工藝

壓電陶瓷的生產工藝與普通陶瓷的生產工藝相比，除了配方、工藝要求有一定的區別外，主要區別在于當其陶瓷體燒成后，它還需要經過一個重要的“極化”工序。陶瓷體只有經過極化以后，才具有機械能轉變為電能的能量轉換功能。整個壓電陶瓷點火器的生產流程如圖1所示。

圖1　壓電陶瓷點火器的生產流程

圖2　壓電陶瓷點火器示意圖

壓電陶瓷體經極化，檢測電容C（28～34PF）、壓電應變常數d33（360～450×10-12C/N）合格后，要通過裝配才能成為一只壓電陶瓷點火器，裝配時所需配件有：壓電座、壓電頭、金屬極片、塑料三通和高壓導線。壓電陶瓷點火器詳見圖2所示。

3　影響點火器著火率的因素

裝配好的壓電陶瓷點火器就是產品，壓電陶瓷點火器的著火率，指的是在使用壽命周期內 （3萬次），打擊100次，斷火次數（未擊穿空氣放電現象）不大于2%，也即是說著火率大于或等于98%為合格。

影響著火率的因素是多方面的，壓電陶瓷體的壓電效應、放電強度是關鍵，但壓電陶瓷體的各項性能參數通過檢測合格后，一般是可以保證放電強度的，因此，壓電陶瓷點火器的裝配質量便成為影響著火率的主要因素了。

4　壓電座平行度對點火器質量的影響

在生產過程中，裝配好的壓電陶瓷點火器，需要經過簡單的打擊檢驗來分選出不合格品，一般在打擊檢驗時對每只壓電陶瓷點火器進行打擊20次，若有3次斷火即判為不合格，而出現2次以下斷火的，就要重打20次，無出現斷火的為合格，再出現斷火的則判為不合格。但是，在打擊檢驗時會經常出現一種情況，就是同一只壓電陶瓷點火器在打擊檢驗中，出現斷火現象，而在示波器做落球檢驗時其輸出電壓是合格的（輸出電壓大于1.5萬伏為合格），于是，我們從第一次打擊檢驗有2次以下斷火（經過重復打擊）的不合格品（批號為DHQ-000402）中，抽取10只樣品作落球檢驗，發現其輸出的落球電壓的合格率有90%。具體檢驗結果如表1所示。

為此我們重復試驗，再從另一批次 （批號為DHQ-000618）的不合格品中（經過重復打擊），再抽取10只樣品在示波器做落球檢驗，其輸出的落球電壓的合格率為100%，具體檢驗結果如表2所示，同樣說明是裝配的因素導致產品不合格。落球儀裝置如圖3所示。

圖3　落球儀裝置示意圖

為了查明裝配質量原因，我們從該兩批樣品中，取落球電壓高的前10只壓電陶瓷點火器作本次對比試驗，首先將10只壓電陶瓷點火器的壓電座拆下，并量度壓電座的平行度，檢測結果如表3所示。

我們將拆下壓電座的10只壓電陶瓷點火器，分別先裝上平行度差值小于0.06 mm的壓電座，然后進行打擊檢驗，每只打擊20次，打擊結果有5只出現斷火現象，即合格率為50%，結果如表4所示。

圖4　壓電座平行度差值測量方法

表1　落球檢驗結果（批號為DHQ-000402）

表2　落球檢驗結果（批號為DHQ-000618）

于是我們又再拆下平行度差值小于0.06 mm的壓電座，裝上平行度差值小于0.04 mm的壓電座，再進行打擊20次檢驗，結果還有1只不合格，合格率為90%，結果如表5所示。

由于還有不合格品，為此我們又將平行度差值降低到小于0.03 mm，再將平行度差值小于0.03 mm的壓電座裝到試樣中，進行打擊20次檢驗，結果全部無出現斷火現象，合格率為100%，結果如表6所示。

由此可見，壓電座的平行度對壓電陶瓷點火器質量有著相當重要的影響。

表3　量度壓電座平行度的檢測結果

表4　0.06 mm平行度差值的壓電座打擊結果

表5　0.04 mm平行度差值的壓電座打擊結果

表6　0.03mm平行度差值的壓電座打擊結果

5　壓電座平行度的影響分析

根據我們發現的問題，進行細致分析，發現當壓電陶瓷點火器放到打擊機做打擊檢驗時，由于壓電陶瓷點火器受到打擊機周邊緊迫的限制，使得壓電陶瓷點火器不能向各方向作輕微擺動（見圖5），無法使平行度差值大的壓電座與打擊機壓板的接觸有足夠大的面積，甚至造成點接觸，所以當擊錘撞擊壓電陶瓷點火器時，平行度差值大的壓電陶瓷點火器內的陶瓷體受力面積減少，使其輸出電壓相應降低，造成擊穿空氣的能力降低，而出現斷火現象。打擊機的裝配方法是模擬氣爐閥體的裝配方式，在實際使用時，壓電陶瓷點火器也是受閥體周邊緊迫的。

圖5　打擊檢驗裝置圖

圖6　壓電座與打擊機壓板點接觸情況

壓電陶瓷點火器的壓電座與打擊機壓板點接觸情況如圖6所示。

而當壓電陶瓷點火器放在示波器做落球檢驗時，壓電陶瓷點火器沒有受到周邊物體的限制（見圖2），因此，容易使壓電陶瓷點火器的壓電座與支架的接觸面有效增大，從而增大壓電陶瓷點火器內陶瓷體的受力面積，因此，當落球檢驗時，壓電陶瓷點火器內的陶瓷體所受到沖擊力比較均勻，提高其電壓輸出，增強擊穿空氣的能力，而不會出現斷火。

6　小結

綜觀上述的試驗及分析，我們可以得出提高壓電陶瓷點火器著火率的方法，除了要提高壓電陶瓷體本身參數的合格率外，對裝配配件的質量也要嚴格把關，特別是壓電座平行度的尺寸，因為它對壓電陶瓷點火器的產品質量有著舉足輕重的作用，所以更要嚴格控制它的平行度差值，最好將平行度差值控制在＜0.03 mm范圍內，這樣將會使壓電陶瓷點火器的著火率有明顯的提高。

［1］李沃，黎錦華.開發高質量的壓電陶瓷點火器［J］.陶瓷，1990（5）：50～53.

［2］李宇，廖遠錦.壓電陶瓷的無觸點極化［J］.佛山陶瓷，1993（2）：38～39.