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测力传感器的工艺

 
测力传感器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测力传感器。

由于弹性元件在毛坯锻造、机械加工、热处理、表面打磨、电阻应变计粘贴和加压固化等工艺过程中产生各种残余应力,随着时间和使用条件的变化不断松弛释放,而造成测力传感器的性能波动,主要表现在零点和灵敏度不稳定。

为使测力传感器在生产过程中渡过初始不稳定期,采用工艺手段模拟各种使用条件进行试验,使其尽快稳定的工艺称为稳定性处理,也称人工老炼试验。测力传感器释放残余应力的稳定性处理方法,除制造工艺流程中常用的温度老化和电老化处理外,主要有两种方法,即热处理法和机械法。

  热处理法
多应用于铝合金测力传感器,在毛坯加工成弹性元件后进行,主要有反淬火法、冷热循环法和恒温时效法。

(1) 反淬火法
国内也称深冷急热法。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%。

(2) 冷热循环法
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。



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