稱重傳感器的幾種殘余應(yīng)力的處理方法

        由于彈性體在毛坯鍛造、機(jī)加工、熱處理、表面拋光、電阻應(yīng)變片附接、壓力硬化等過程中產(chǎn)生的各種殘余應(yīng)力，彈性體會隨著時(shí)間和使用條件的變化而松弛和釋放。稱重傳感器性能波動主要是由于零點(diǎn)和靈敏度不穩(wěn)定性。
        通過技術(shù)手段模擬各種使用條件，并盡快使其穩(wěn)定，以使稱重傳感器經(jīng)歷制造過程的初始不穩(wěn)定期的過程稱為穩(wěn)定化處理，也稱為人工老化試驗(yàn)。除了制造過程中常用的溫度老化和電老化處理外，用于釋放稱重傳感器中殘余應(yīng)力的穩(wěn)定化處理主要有兩種方法：熱處理方法和機(jī)械方法。
        一、熱處理方式
        主要用于鋁合金稱重傳感器。它是在將坯料加工成彈性元件后進(jìn)行的。主要有逆淬火法、熱循環(huán)法和恒溫時(shí)效法。 .
         (1)逆淬火法
        在我國也稱為低溫快速加熱法。將鋁合金彈性體放入-196℃液氮中保溫12小時(shí)，然后快速吹新高速蒸汽或放入熱水中。由于深冷和急熱產(chǎn)生的應(yīng)力方向相反，相互抵消，達(dá)到釋放殘余應(yīng)力的目的。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，液氮高速蒸汽法可降低殘余應(yīng)力84%，液氮/沸水法可降低殘余應(yīng)力50%。
         (2) 熱循環(huán)法
        冷熱循環(huán)穩(wěn)定化處理工藝由-196℃×4小時(shí)和190℃×4小時(shí)三個(gè)循環(huán)組成，可減少約90%的殘余應(yīng)力，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗微塑性變形能力強(qiáng)，并具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性。優(yōu)良的穩(wěn)定性。釋放殘余應(yīng)力的效果很明顯，首先，加熱過程中原子的熱動能增加，晶格應(yīng)變減小或消失，內(nèi)應(yīng)力減小。其次，高低溫梯度產(chǎn)生的熱應(yīng)力與殘余應(yīng)力相互作用，使殘余應(yīng)力重新分布，具有降低殘余應(yīng)力的作用。
         (3)等溫老化法
        等溫時(shí)效可以去除加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，去除加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。熱處理造成的殘余應(yīng)力。 LY12硬質(zhì)鋁合金在200 ℃恒溫時(shí)效時(shí)，殘余應(yīng)力釋放與時(shí)效時(shí)間的關(guān)系表明，保溫24 h后殘余應(yīng)力可降低50%左右。
         2.機(jī)械法
        機(jī)械法穩(wěn)定化處理主要是在稱重傳感器電路補(bǔ)償和調(diào)整、保護(hù)和密封后產(chǎn)品基本成型時(shí)進(jìn)行。主要工藝有脈動疲勞法、過載靜壓法和振動時(shí)效法。
         (1) 脈動疲勞法
        將稱重傳感器安裝在低頻疲勞測試儀上，施加上限額定負(fù)載或 120% 的額定負(fù)載，并以頻率 3 運(yùn)行 5,000 至 10,000 次循環(huán)。每秒最多 5 次。能有效釋放彈性元件、電阻應(yīng)變片和應(yīng)變膠層的殘余應(yīng)力，提高零點(diǎn)穩(wěn)定性和靈敏度的效果非常明顯。
         (2) 過載靜壓法
        理論上，它支持各種量程，但在實(shí)際生產(chǎn)中，鋁合金制成的小量程稱重傳感器被廣泛使用。
        這是過程：專用的標(biāo)準(zhǔn)重量負(fù)載或簡單的機(jī)械螺釘負(fù)載，將 125% 的額定負(fù)載施加到稱重傳感器上 4-8 小時(shí)或 110% 的額定負(fù)載持續(xù) 24 小時(shí)。這兩種工藝都可以達(dá)到釋放殘余應(yīng)力和提高零點(diǎn)穩(wěn)定性和靈敏度的目的。由于用于過載靜壓處理的設(shè)備簡單、成本低、效果好，被鋁合金稱重傳感器制造商廣泛使用。
         (3)振動老化法
        通過將稱重傳感器安裝在額定正弦推力滿足振動老化要求的振動臺上并根據(jù)稱重傳感器的額定范圍估算頻率來確定施加的振動載荷、工作頻率。這是振動時(shí)間。共振時(shí)效在釋放殘余應(yīng)力方面優(yōu)于振動時(shí)效，但必須測量稱重傳感器的固有頻率。振動時(shí)效和共振時(shí)效工藝的特點(diǎn)是能耗低、周期短、效果好、對彈性元件表面無損傷、操作方便。振蕩老化的機(jī)制尚無定論。國外專家倡導(dǎo)的理論和觀點(diǎn)包括塑性變形理論、疲勞理論、晶格位錯(cuò)滑移理論、能量觀點(diǎn)、材料力學(xué)觀點(diǎn)等。已經(jīng)給出了各種解釋，但沒有一個(gè)被充分和令人信服的專業(yè)實(shí)驗(yàn)證明。
        由于這些理論和觀點(diǎn)經(jīng)常相互交叉，振蕩老化的機(jī)制可以被認(rèn)為是一個(gè)復(fù)雜的過程。在對振動老化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究后，一些專家傾向于用材料力學(xué)的重復(fù)應(yīng)力過載視角來解釋振動老化的機(jī)理。即作用在彈性元件上的振蕩應(yīng)力與其內(nèi)部殘余應(yīng)力相互作用，使殘余應(yīng)力松弛和釋放。