浅谈称重传感器的处理工艺之一热处理法
称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器应先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对正确选用称重传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至整个衡器的可靠性和安全性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上,新旧国标有质的差异。主要有s型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、柱筒式等几种样式,轮辐式的称重传感器是一种精密的测量装置,其能够将感受到的重量信号,压力信号转换为能够测量的电信号,并将电信号输出;由于轮辐式传感器具有抗侧应力和偏载能力强、重心低、便于安装、结构简单线性和重复性好、过载能力强等优点,从而广泛的应用在工业过程和控制领域,促进了工业的发展。
称重传感器的工作原理和组成材料:
1:称重传感器原理:
由一个或多个能在受力后产生形变的弹性体,和能感应这个形变量的电阻应变片组成的电桥电路(如惠斯登电桥),以及能把电阻应变片固定粘贴在弹性体上并能传导应变量的粘合剂和保护电子电路的密封胶等三大部分组成称重传感器。
2:称重传感器的材料:
2.1:弹性体的材料:
称重传感器弹性体材料,一般选用金属材质,可选用的材质大部分为铝合金材质、合金钢材质及不锈钢材质。合金材质既有刚度保证形变一致及形变恢复,又有良好的耐候防腐性能。弹性体的主要要求就是能够精确传递受力信息并保持在相同受力时的形变一致性和完全复位性。
2.2:应变片及电阻元件材料:
电阻应变片的组成复杂,是复合型制造产品,应变片的基材和应变铜质的组合千变万化,根据其应变要求,目前,大约有近千种产品。一般,基材采用高分子薄膜材料,应变材质为高纯度康铜。基材上的康铜通过光学处理后刻蚀不同感应形变的电阻栅丝。因此,电阻应变片的品质不仅与基材材质和复合的金属纯度有关,而且与复合工艺、刻蚀技术及工艺、刻蚀化学材料及后处理工艺和材料等等因素相关。
2.3:密封胶的材质:
在焊接技术及设备不充分的称重传感器初期阶段,均采用专用硅橡胶密封胶系列。硅橡胶具有长期化学稳定性,因此,防腐、防潮、耐老化、绝缘等各项性能优异,长期以来一直是所有密封胶的首选产品。
2.4:贴片粘合剂的材质:
电阻应变片贴片用粘合剂主要采用双组分高分子环氧系列粘合剂,高分子化学产品的性能与各个组分的物理及化学指标密切相关,如纯度、分子链的结构和大小、储存时间、组分的配比、分子改性、混合方式、混合熟化使用时间、固化时间、固化温度、助剂及百分比等因素。
称重传感器有哪些制作工艺和指标:
称重传感器的准确度、稳定性和可靠性是重要的质量指标,同时也是用户最关心的问题。对此,这些企业在结构设计、制造工艺、电路补偿与调整和稳定性处理等方面进行许多研究与试验工作,取得较大进展,主要成果有:
1:在结构设计与计算过程中,引入计算机拟实技术进行动态仿真,动力学分析;在工艺设计过程中引入计算机虚拟技术,对弹性体生产工艺进行模拟和检验;
2:在弹性体加工中,纳入先进制造技术,变刚性制造为柔性制造。普遍采用加工中心、柔性制造单元和柔性制造系统;
3:在生产全过程中,尽量减少手工操作、人为控制,增加半自动与自动控制、自动检验工序,并在生产工艺中采用计算机网络技术;
4:改进、创新工艺装备,实现高效智能电路补偿,建立全自动快速检测系统,提高C3级产品成功率和大批量生产产品的抽检合格率;
5:移植先进的稳定处理技术与装备,实施振动时效或共振时效新工艺,提高称重传感器的长期稳定性和工作可靠性;
6:应用高新技术开发新产品和自主知识产权产品,增强核心竞争力。处于国际市场引导地位的企业都有自己的核心竞争技术、工艺和产品,例如:正负蠕变电桥的“O蠕变”称重传感器;铍青铜动态称重传感器;整体型和分离型数字式智能称重传感器;高准确度不锈钢3柱、4柱高温称重传感器;组件化设计的“即插即用”型新式称重模块等。
称重传感器弹性体的材料的处理工艺之一热处理法:
测力传感器的处理工艺有两种,一种是热处理法,另一种是机械处理法,今天我们主要来讲讲热处理法,看看该种处理工艺有何特点。传感器在生产过程中会采用工艺手段来使其尽快稳定下来,因为初始不稳定期需要释放残余的应力来稳定,而处理制造工艺流程中经常会使用的温度老化和电老化处理之外,还需要进行热处理和机械处理。热处理工艺是要如何进行的呢?
该处理工艺方法经常应用于铝合金测力传感器上,什么时候进行呢?在毛坯加工成弹性元件之后,这里主要有三种方法,分别是反淬火法、冷热循环法和恒温时效法。下面来详细说说。
什么是反淬火法?也被叫做深冷急热法,将铝合金弹性元件置于-196的液氮中,保温12小时后,迅速用新生的高速蒸汽喷射或放入沸水之中。因深冷与急热产生的应力方向相反而相互抵消,达到释放残余应力的目的。试验表明,采用液氮———高速蒸汽法可降低残余应力84%,采用液氮———沸水法可降低残余应力50%。
那么冷热循环法又是怎样的呢?冷热循环稳定性处理工艺为- 196×4小时/190×4小时,循环3次,可使残余应力下降90%左右,并且组织结构稳定,微量塑性变形抗力高,尺寸稳定性好。释放残余应力的效果如此明显,一是因为加热时原子热运动能量增加,点阵畸变减小或消失,内应力下降,上限温度越高,原子热运动越大塑性越好,越有利于残余应力释放。二是因为冷热温度梯度产生的热应力与残余应力相互作用,使其重新分布而获得残余应力下降的效果。
我们来说说恒温时效法,恒温时效即可消除机械加工产生的残余应力,又能消除热处理引入的残余应力。LY12硬铝合金在200高温下恒温时效时,残余应力释放与时效时间关系表明,保温24小时,可使残余应力下降50%左右。