flintec称重传感器：称重传感器弹性元件金属材料的分析与选择

　　com/?tags=191">flintec称重传感器一.概述 结构、材料、技术和验证是开发和生产高精度称重传感器的四个关键问题。弹性元件的结构是高精度称重传感器的基础，弹性元件的材料是称重传感器能否具有高技术性能和稳定性能的关键。制造技术贯穿于生产的全过程，是保证称重传感器具有优异的整体平台性能和较好的可靠性的核心，而测试和验证是称重传感器实现质量控制并最终满足各种技术要求的保证。随着科学技术的进步和称重传感器技术的发展，近年来，我们对弹性元件用金属材料的研究和分析有了更深入的了解，对金属材料的性能提出了更全面的要求，并制定了一些选用原则。除了对化学成分和熔炼条件的严格要求外，用于弹性元件的金属材料还应具有以下性能: 1强度极限高，因此称重传感器在高载荷下有足够的强度储备； 2.弹性极限很高，应变与载荷具有相对严格的线性关系。 弹性模量具有良好的时间稳定性和小的温度系数。 4.它具有小的弹性滞后。 5.小弹性后效(蠕变)； 6.结构均匀且各向同性。经过冷热加工后，残余应力很小。 7.冲击韧性好，使称重传感器具有更好的抗冲击性、抗振性和抗疲劳性。疲劳寿命的一般要求是0 ~ 2000次；在10个菌株下，循环数大于10 8.低热膨胀系数； 9.锻造、机加工和热处理工艺性能良好； 10.它有一定的抗氧化能力。 不可能使某一种金属材料同时具有上述性能，但经过某种处理后，可以使其尽可能满足或接近上述性能。国内外生产经验证明，为了保证称重传感器的准确性和稳定性，弹性元件 金属材料的钝度必须高，部件的均匀性必须好。它不仅要突出单一指标，还要有良好的综合表现。为弹性元件选择金属材料时，应特别注意材料的弹性模量e、材料的滞弹性效应(弹性滞后、蠕变、应力松弛)和热弹性效应对称重和传感性能的影响。 第二，材料对测压元件的弹性模量 性能的影响 弹性元件材料弹性模量E的稳定性和温度系数直接影响测力传感器的精度和稳定性。选择金属材料时应特别注意。 1在弹性模量E和弹性元件应变区产生的应变S之间的关系中，要求弹性模量E在称重传感器的额定载荷或安全过载范围内尽可能保持恒定。这样，可以确保所施加的载荷和应变区中的应变值之间的严格线性关系。通常认为金属材料的弹性模量E在比例极限内是恒定的，比例极限并不严格。事实上，弹性模量E仅在一定范围内接近常数。此外，对于不同的热处理规格，弹性模量E恒定的应变范围也不同。生产实践证明，中碳平台金结构钢40CrNiMoA的弹性模量e在HRC39时接近常数，在HRC42时接近常数。 2.关于弹性模量E和温度之间的关系，要求弹性模量E在随温度变化时应该是相对线性和非常稳定的。因为大多数金属材料的弹性模量e随着温度的升高而降低，从而引起称重传感器输出灵敏度的变化。尽管这是一个系统误差，但是为了便于灵敏度温度补偿，仍然要求弹性模量e随着温度的变化尽可能地线性和稳定。 3.关于弹性模量E与时间的关系，要求弹性模量E随时间的稳定性更好，即弹性模量E不随时间变化。也就是说，在测压元件的使用寿命期间，弹性模量E不会尽可能地变化。由于冷热加工后的残余应力，一方面，当外部条件稍有变化时，残余应力会重新分布，导致弹性元件的附加变形，导致称重传感器不稳定；另一方面，残余应力也会使弹性元件在加载过程中局部屈服，导致弹性模量e和 不稳定。因此，要求金属材料经冷、热加工形成弹性元件后的残余应力要小，应采用各种机械和热处理方法来释放和消除残余应力，并尽可能保证弹性模量E随时间的变化最小或恒定。 4.用于动态称重状态的称重传感器还要求材料的弹性模量E在振动和冲击条件下不变或变化很小。因此，应尽可能选择弹性模量E和密度P乘积较小的金属材料。 第三，材料的滞弹性效应对称重传感器性能的影响 弹性元件的金属材料应首先确保其重要性，即弹性和应力。在交变应力下工作的弹性元件应具有较高的强度极限和疲劳极限。为了确保称重传输 传感器的工作性能稳定，金属材料也要求具有很强的抗微塑性变形能力，即较高的弹性极限，因为弹性极限越高，滞弹性效应越小。测压元件的弹性元件的质量在很大程度上取决于弹性元件的制造工艺，尤其是热处理工艺。这些过程直接影响弹性元件的弹性和应力，尤其是滞弹性效应。所谓滞弹性是指在弹性变形范围内，由轻微塑性变形引起的应力和应变之间的非线性误差。这种现象被称为材料的滞弹性。有许多表现形式，主要包括:弹性滞后、弹性后效(蠕变)、应力松弛等。 1弹性滞后弹性元件的金属材料的应力-应变曲线在加载和卸载的正负冲程中不重合，形成一个回路，即同一应力对应不同的应变值8和s1，差值△s=e-E称为弹性滞后。在不同的应力下，弹性也不同，一般用最大相对滞后的百分比表示，即r:屏障！6 & hellip其中:S1-& mdash；& mdash最大载荷下的总应变△s & hellip；& mdash& mdash最大应变滞后以40CrNiMoA中碳合金结构钢为例。由于化学成分相同，其弹性滞后是与其显微组织相关的不同回火温度，并获得不同的金相组织。取1/20 "，进行应力值试验，其弹性滞后结果见表1。 影响材料弹性后效(蠕变)的主要因素有: (1)材料结构 (2)热处理工艺 (3)稳定的处理过程 (4)工作温度 (5)最大工作应力 还以常用的40CrNiMoA中碳合金结构钢为例，取淬火后的试样，500~E真空回火，HRC39，并施1/ 2应力值，连续应力为105小时，伸长率仅为0.5微米，蠕变在称重传感器弹性元件的设计中很小，如果取额定工作应力(1/4-mdash；1/3)称重传感器的蠕变值较小。因此，使用40锕系元素铌酸锂作为弹性元件 对于一块的称重传感器，蠕变尺寸的决定因素并不完全在弹性元件本身。还应注意应变胶粘剂、应变仪、防潮密封材料和粘接工艺等。 3.应力松弛 中温和高温称重传感器。在中高温下工作时，还应注意金属材料的弹性后效过程。当弹性元件在中高温下工作时，在总应变不变的条件下，应力随时间逐渐减小的现象称为应力松弛。 应力松弛率为: 其中:& mdash& mdash应力松弛率 初始压力 。& mdash& mdash在相同条件下，应力m越高，材料的抗应力松弛能力越好。通常要求弹性元件的金属材料具有更高的抗应力松弛性。 材料的热弹性效应对称重传感器的性能有什么影响 1.弹性模量E的温度系数当环境温度升高时，弹性元件中金属原子的热运动加剧，结合力减弱，弹性模量E降低。通常，弹性模量温度系数BE用来表示弹性模量E随温度t的变化。弹性模量E的相对变化值由下式表示: 结论 上述国内外金属材料可用于制造测压元件的弹性元件。具体材料的选择应根据所开发的称重传感器弹性元件的结构、额定载荷、冷热加工设备和制造技术水平、生产技术设备和技术水平来确定。 当然。对于500 kg ~ 100t范围内的各种结构的弹性元件，用40CrNiMoA中碳钢制造高精度称重传感器时，除上述基本技术要求外，还要求原材料宏观结构中的疏松、偏析、气泡、夹渣等缺陷小于1级，日班不得超过0.5级。这样，经过锻造、加工和热处理后的弹性元件为传感器满足各项技术指标奠定了坚实的基础。为了提高称重传感器的长期稳定性，在制造过程中必须做好以下两个方面的工作。一方面，弹性元件中的残余奥氏体应该最小化，即残余奥氏体应该在回火过程中尽可能多地分解。因为残余奥氏体将逐渐转变为马氏体，即从面心立方结构转变为体心立方结构，过量的碳原子将扭曲晶格并增加弹性元件的体积，导致尺寸变化。通常采用500℃真空回火工艺，残余奥氏体可小于1%。另一方面，残余应力应尽可能减少。除了真空后回火外，根据弹性元件的结构和范围，应分别采用高温处理、低温深冷处理、脉动疲劳、过载静压等工艺来释放和消除残余应力。最好采用一些国外制造商近年来采用的新的振动或共振时效工艺。这样，在保证精度和优良综合性能的前提下，可以大大提高称重传感器的长期稳定性和工作可靠性。因此，在称重传感器的发展过程中，弹性元件金属材料的选择、制造技术和制造工艺的确定至关重要，这也使我们认识到未来十年称重传感器技术的竞争主要是新结构、新材料、新部件、制造技术和制造工艺的竞争。希望中国称重传感器制造商不仅成为市场竞争的主体，而且成为技术创新的主体。他们将走出价格战和使用的老路。质量竞争战略。。& ldquo创新竞争战略。为了引导，称重传感器技术在我国已经提高到一个新的水平。