處理測力傳感器的工藝有哪些？

由于彈性元件在毛坯鍛造、機械加工、熱處理、表面打磨、電阻應(yīng)變計粘貼和加壓固化等工藝過程中產(chǎn)生各種殘余應(yīng)力，隨著時間和使用條件的變化不斷松弛釋放，而造成壓力傳感器的性能波動，主要表現(xiàn)在零點和靈敏度不穩(wěn)定。

為使測力傳感器在生產(chǎn)過程中渡過初始不穩(wěn)定期，采用工藝手段模擬各種使用條件進行試驗，使其盡快穩(wěn)定的工藝稱為穩(wěn)定性處理，也稱人工老煉試驗。測力傳感器釋放殘余應(yīng)力的穩(wěn)定性處理方法，除制造工藝流程中常用的溫度老化和電老化處理外，主要有兩種方法，即熱處理法和機械法。

1、熱處理法

多應(yīng)用于鋁合金測力傳感器，在毛坯加工成彈性元件后進行，主要有反淬火法、冷熱循環(huán)法和恒溫時效法。

（1）反淬火法

國內(nèi)也稱深冷急熱法。將鋁合金彈性元件置于-196℃的液氮中，保溫12小時后，迅速用新生的高速蒸汽噴射或放入沸水之中。因深冷與急熱產(chǎn)生的應(yīng)力方向相反而相互抵消，達到釋放殘余應(yīng)力的目的。試驗表明，采用液氮———高速蒸汽法可降低殘余應(yīng)力84%，采用液氮———沸水法可降低殘余應(yīng)力50%。

（2）冷熱循環(huán)法

冷熱循環(huán)穩(wěn)定性處理工藝為-196℃×4小時/190℃×4小時，循環(huán)3次，可使殘余應(yīng)力下降90%左右，并且組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，微量塑性變形抗力高，尺寸穩(wěn)定性好。釋放殘余應(yīng)力的效果如此明顯，一是因為加熱時原子熱運動能量增加，點陣畸變減小或消失，內(nèi)應(yīng)力下降，上限溫度越高，原子熱運動越大塑性越好，越有利于殘余應(yīng)力釋放。二是因為冷熱溫度梯度產(chǎn)生的熱應(yīng)力與殘余應(yīng)力相互作用，使其重新分布而獲得殘余應(yīng)力下降的效果。

（3）恒溫時效法

恒溫時效即可處理機械加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，又能處理熱處理引入的殘余應(yīng)力。LY12硬鋁合金在200℃高溫下恒溫時效時，殘余應(yīng)力釋放與時效時間關(guān)系表明，保溫24小時，可使殘余應(yīng)力下降50%左右。

2、機械法

機械法穩(wěn)定性處理，多在測力傳感器電路補償與調(diào)整和防護密封后，基本形成產(chǎn)品時進行。主要工藝有脈動疲勞法、超載靜壓法和振動時效法。

（1）脈動疲勞法

將測力傳感器安裝在低頻疲勞試驗機上，施加上限為額定載荷或120%額定載荷，以每秒3～5次的頻率進行5000～10000次的循環(huán)?？捎杏玫尼尫艔椥栽?、電阻應(yīng)變計、應(yīng)變粘結(jié)劑膠層的殘余應(yīng)力，提高零點和靈敏度穩(wěn)定性的效果較為明顯。

（2）超載靜壓法

理論上適用于各種量程，但在實際生產(chǎn)中以鋁合金小量程測力傳感器應(yīng)用較多。

其工藝是：在專門用的標準砝碼加載裝置中或簡易的機械螺旋加載設(shè)備上，對測力傳感器施加125%額定載荷，保持4～8小時，或施加110%額定載荷，保持24小時，兩種工藝都可以達到釋放殘余應(yīng)力，提高零點和靈敏度穩(wěn)定性的目的。由于超載靜壓工藝所用設(shè)備簡單，成本低，效果好，為鋁合金測力傳感器制造企業(yè)廣泛采用。

（3）振動時效法將測力傳感器安裝在額定正弦推力滿足振動時效要求的振動臺上，根據(jù)稱重傳感器的額定量程估算頻率，來決定施加的振動載荷、工作頻率和振動時間。共振時效比振動時效釋放殘余應(yīng)力的效果更加好，但須測量出測力傳感器的固有頻率。振動時效和共振時效工藝的特點是：能耗低，周期短，效果好，不損壞彈性元件表面，而且操作簡單。振動時效的機理，目前尚無定論。國外專家提出的理論和觀點有：塑性變形理論、疲勞理論、晶格錯位滑移理論、能量觀點及材料力學(xué)觀點等。