称重传感器弹性体：称重传感器弹性体材料关键技术研究及应用

摘要：

弹性体是应变式称重传感器核心元件,弹性体的滞弹性能影响传感器精度和计量性能,是传感器设计中的关键技术.弹性体滞弹性研究是开发高精度称重传感器的必由之路.本文首次采用配以高精度温箱和加载装置的双频激光干涉测试系统,纳米尺度量化研究了17-4PH钢滞弹特性,该测试系统精度达到0.1nm.采用应变式传感器设计原理,定性研究了不同亚结构40CrNiMo钢滞弹行为.结合透射电镜,内耗测试,数值模拟和X衍射等技术系统研究了17-4PH钢和40CrNiMo钢弹性体滞弹特性.分析了2Cr13钢弹性体易开裂失效的原因,并解决了困扰2Cr13钢弹性体工程应用问题.论文主要工作和成果如下: 研究了17-4PH钢弹性体测试间隔时间对滞弹性能的影响.结果表明,测试间隔时间约低于12分钟,17-4PH钢弹性体滞后和回零值无变化,间隔时间大于12分钟,弹性体滞后和回零随测试等待时间延长而增加.分析认为,溶质原子应力感生有序是造成17-4PH钢滞后和回零随测试等待时间变化的根本原因,应力感生有序造成的滞后占到17-4PH钢滞后的4～7%.磁场影响17-4PH钢滞弹性,磁饱和弹性体滞后比未经磁化处理弹性体滞后低20～30%,部分磁化弹性体滞后要高于未磁化弹性体的滞后.分析认为,磁饱和弹性体无磁弹性内耗产生(磁致伸缩及其逆效应),从而降低滞后;部分磁化弹性体内部可能形成宏观涡流损耗,导致滞后增大.研究了相同固溶处理,不同时效工艺17-4PH钢滞弹行为.结果表明,固溶态(不时效)17-4PH钢具有突出大滞弹,尤其是弹性蠕变.相同硬度条件下,低温时效试样滞弹性能好于高温时效试样,过时效增大17-4PH钢滞弹,17-4PH钢的硬度和滞弹性能呈非线性关系.分析认为,17-4PH钢强化源于基体中弥散析出的Cu粒子,时效温度升高,Cu粒子尺寸变大,弥散度下降,基体位错密度降低,回复特征明显,从而滞弹性变差.加载应力和测试温度对弹性体滞弹性能有显著影响,弹性蠕变和蠕变恢复值同步变化,它们和滞后随加载应力增大,测试温度升高而变大.应力对滞后的影响明显大于温度对滞后的影响.弹性体滞弹性的绝对变化量和相对变化量无对应关系.17-4PH钢内耗测试表明,内耗随着应变振幅增加和温度上升而变大,动态模量与内耗变化方向相反,内耗大小与滞弹性具有相似的变化趋势,试样在低于10~(-6)应变即产生内耗和滞后.研究了17-4PH钢固溶后,时效前的预形变对弹性体滞后的影响,结果表明,预形变方向与弹性体测试同向则降低滞后,反向则增加滞后,该现象和包申格效应有关. 研究了相同淬火温度,不同回火亚结构40CrNiMo钢滞弹特性.结果表明,回火屈氏体滞弹性能最好,回火马氏体和回火索氏体滞弹较差.分析认为,低温回火组织中约4.1%沿界面分布的残余奥氏体,以及组织中存在较大残余拉应力和不稳定组织降低了回火马氏体滞弹性能.中温回火时,淬火形成的孪生组织和残余奥氏体转变基本结束,淬火拉应力消除,回火屈氏体组织具有优良滞弹性能.高温回火组织强度低,碳化物粗化导致回火索氏体较差的滞弹性能.研究了不同热处理工艺,相同热处理硬度(44～46HRC)时40CrNiMo钢滞弹特性.结果表明,等温淬火下贝氏体组织滞弹性最优,亚温淬火和高温淬火均不利于滞弹性能.亚温淬火组织中沿晶未溶铁素体增大弹性体滞弹性.高温淬火粗大组织降低了相界面积,晶界滑移阻力下降,增大滞弹.下贝氏体由条状铁素体和弥散均匀分布的短杆状碳化物组成,弥散均布碳化物以及组织中残余压应力是下贝氏体具有最佳滞弹性能的主因. 研究表明,2Cr13钢应力腐蚀开裂倾向较大,原420℃回火工艺处于2Cr13钢敏化温度和回火脆性区.在270～420℃回火区间,2Cr13钢应力腐蚀抗力随回火温度升高显著降低,应力腐蚀开裂敏感性指数由300℃回火时的9.2%上升到420℃回火时的71.8%.在270～420℃回火区间,随回火温度升高,2Cr13钢强度略微增加,冲击性能显著降低,滞后略微减小.弹性体表面Ni-P镀层内存在约150MPa拉应力,Ni-P镀显著降低2Cr13钢应力腐蚀抗力.喷丸强化在工件表面诱导650MPa压应力,极大提高2Cr13钢应力腐蚀开裂抗力.

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称重传感器弹性体：称重传感器的工作原理图

原标题：称重传感器的工作原理图

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称重传感器作为一种典型的传感器，其原理将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最广。

因此，我们以电阻应变式称重传感器为例，来跟大家分享称重传感器的工作原理及原理图。

电阻应变式称重传感器的工作原理图（如图一、图二）

在测量过程中，重量加载到称重传感器的弹性体上会引起塑性变形。

应变 （正向和负向） 通过安装在弹性体上的应变片转换为电子信号。最简单的弯曲梁称重传感器只有一个应变片。通常，弹性体和应变片通过多种方式来结合，例如，外壳，密封部件等来保护应变片。

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称重传感器弹性体：称重传感器的常用材料

原标题：称重传感器的常用材料

称重传感器性能的优劣非常大水平上在于生产制造材料的挑选。下边我给大伙儿介绍一下称重传感器的常见材料都有哪些，有必须的阅读者能够进去看一下。

称重传感器材料包含下列好多个一部分：应变片材料、弹性体材料、贴片式黏合剂材料、密封剂材料、引线密封性材料和引线材料。

应变片和电阻器元器件材料

应变片是称重传感器的磁感应一部分，它将外力的大小转换为电力学量輸出，是感应器最重要的构成部分，常见的应变片板材选用高分子材料塑料薄膜材料，应变力材料一般为高纯康铜 。应变片的性能不仅与板材和康铜纯净度相关，还与生产制造加工工艺相关。提升 加工工艺技术实力也是改进感应器性能一个很重要的层面。

弹性体材料

称重传感器弹性体的功效是传送外力作用，它务必具备在遭受同样力尺寸的情况下，造成变形一样，由于应变片就黏贴在弹性体上边，弹性体的变形便是应变片的变形；与此同时它还须具备校准性，在外力作用消退的情况下，能够全自动校准。弹性体材料一般挑选各种各样金属材料，关键有铝合金型材、不锈钢板和碳素钢这些。

贴片式黏合剂材料

贴片式黏合剂是把应变片和弹性体紧紧固定不动在一起，使他们造成的变形始终一致。不难看出，贴片式黏合剂也是一个关键构件。二十一世纪初，应用叫多的贴片式黏合剂是组份高分子材料环氧树脂系列产品黏合剂。二十一世纪初，它的性能与它本身的纯净度、混和方法、存储時间、干固方法、干固時间等关联非常大，在应用以前按要细心看它的详解。

密封剂材料

初期的称重传感器密封性都选用密封剂，之后因为生产技术的发展趋势，用焊接工艺能够提升 巨大感应器的可靠性和使用期限。尽管二十一世纪初许多选用了焊接工艺，可是一些关键位置还需擦抹一些密封剂。密封剂一般都选用硅橡胶，硅橡胶具备可靠性好的优势，能够防水、耐腐蚀，绝缘层性能也很好。

引线密封性和引线材料

感应器輸出引线如果不固定不动得话，会产生毁坏或松脱，造成 数据信号不稳定或沒有输出。二十一世纪初感应器输出都选用射频连接器的方法，射频连接器的材料和拧紧幅度也会给輸出产生危害。最好是选用射频连接器跟密封剂相互配合应用。內部引线也必须固定不动，避免 其四处挪动。引线的品质也很重要，其材料性能从高到低的顺序排列先后为镀金、铜心线和铝钱。假如周边高频率数据信号、电磁波影响比较严重得话，还需选用屏蔽双绞线；在腐蚀自然环境和易燃易爆物品场所则必须选用防腐蚀防阻燃性和防爆型电缆线，另加防水套管开展维护。返回搜狐，查看更多

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称重传感器弹性体：称重传感器的弹性体的制作方法

专利名称：称重传感器的弹性体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种称重传感器的弹性体，属于电子衡器技术领域。
背景技术：
在工业场合，随着生产效率的不断提高，对称重的要求也越来越高， 传统的静态称重己经不能适应现代工业高速、高效的要求，迫切需要解决 在动态场合的高精度称重问题。动态场合下，称重传感器会受到更多的振 动、冲击、挤压、扭转等影响，因此对称重传感器的自身保护提出了更高 的要求。而目前公开的称重传感器由于缺乏保护，造成了称重传感器很快 损坏。尤其在小容量的称重应用中，由于小容量的称重传感器敏感梁更薄， 在这种动态环境下就更容易损坏。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单，能实现动态下称重安全保护 的称重传感器的弹性体。
本实用新型为达到上述目的的技术方案是 一种称重传感器的弹性体, 包括固定部分和应变部分，应变部分包括应变孔、应变梁和位于两应变梁 之间的变形槽孔，其特征在于所述位于应变部分的变形槽孔处具有两个 限位孔，限位孔的轴线与应变梁的轴线呈90。 ±5° ，限位孔的前端延伸进 入固定部分并与变形槽孔相交，销轴安装在限位孔内，销轴与固定部分的 限位孔紧密配合，销轴与应变部分的限位孔为间隙配合，且单边间隙在
0.05 1.5 mm之间。
本实用新型在弹性体的应变部分上设有两个轴销，该轴销的轴线与应 变梁的轴线呈90。 ±5°设置，由于该两轴销的一端与弹性体固定部分紧密 封配合，将轴销可靠地连接在弹性体的固定部分，而部分轴销与应变部分 的弹性体存在间隙，使应变部分的弹性体与轴销的另一部分形成一个保护 间隙，结构简单、可靠，当弹性体承受到来自水平方向的任何方向的水平 力及垂直方向的向上或向下的力时，可通过该销轴来限制弹性体的变形量，
减小弹性体冲击后的变形。本实用新型的弹性体不仅在垂直受力方向上同 时具有上、下限位作用，而且能够有效抵抗水平力，实现了多方向的保护， 具有优良的抗扭性能，能实现动态下称重的安全保护，适用于在动态场合 下的快速称重计量。以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的A—A剖视结构示意图。 图3是本实用新型的另一种结构示意图。
其中1—电缆线，2—电缆接头，3—弹性体，31—固定部分，32—应 变部分，33—应变孔，34—变形槽孔，35—应变梁，36—限位孔，4—线路 板，5_销轴，6—应变片。
具体实施方式
见图1、 2所示，本实用新型称重传感器的弹性体，包括固定部分31 和应变部分32，固定部分31安装有线路板4，弹性体3的外部还安装有电 缆接头2，与线路板4连接的电缆线1穿出电缆接头2，弹性体3的固定部 分31还具有螺纹孔，通过紧固件将弹性体固定在基座上。见图1所示，本 实用新型的应变部分32包括应变孔33、应变梁35和位于两应变梁35之间 的变形槽孔34，见图2所示，该两个变形槽孔34为中部开槽的梅花形槽孔， 或如图3所示，两个变形槽孔34为相等的槽宽的槽 L，在位于应变部分32 的两变形槽孔34处设有两个限位孔36，该限位孔36的轴线与应变梁35的 轴线呈90° ±5° ，限位孔36的前端延伸进入固定部分31，且限位孔36 与变形槽孔34相交，销轴5安装在限位孔36内，销轴5与固定部分31的 限位孔紧密配合，销轴5与应变部分32的限位孔为间隙配合，且单边间隙 在0.05 1.5 mm之间。本实用新型的限位孔36为圆孔或四边以上的等边多 边形孔，限位孔两侧的孔径相等或不等，而销轴5为圆柱销或四边以上的 等边多边形柱销，该轴销5可以等径或阶梯形，位于应变部分32的限位孔 内的销轴5后端面与变形槽孔34的外端面之间的距离在2 mi以上，销轴5 部分与弹性体3的固定部分31连接，因此可使销轴5位于应变部分32的 该保护间隙对弹性体3进行保护，实现动态下称重的安全保护。
权利要求1、一种称重传感器的弹性体，包括固定部分(31)和应变部分(32)，应变部分(32)包括应变孔(33)、应变梁(35)和位于两应变梁之间的变形槽孔(34)，其特征在于所述位于应变部分(32)的变形槽孔(34)处具有两个限位孔(36)，限位孔(36)的轴线与应变梁(35)的轴线呈90°±5°，限位孔(36)的前端延伸进入固定部分(31)并与变形槽孔(34)相交，销轴(5)安装在限位孔(36)内，销轴(5)与固定部分(31)的限位孔紧密配合，销轴(5)与应变部分(32)的限位孔为间隙配合，且单边间隙在0.05～1.5mm之间。
2、 根据权利要求1所述称重传感器的弹性体，其特征在于所述的 限位孔(36)为圆孔或四边以上的多边形孔，销轴(5)为圆柱销或四边 以上的多边形柱销。
3、 根据权利要求1所述的称重传感器的弹性体，其特征在于所述 位于应变部分(32)限位孔内的销轴(5)的后端面与变形槽孔(34)的 外端面之间的距离在2 mm以上。
专利摘要本实用新型涉及一种称重传感器的弹性体，属于电子衡器技术领域。包括固定部分和应变部分，应变部分包括应变孔、应变梁和位于两应变梁之间的变形槽孔，所述位于应变部分的变形槽孔处具有两个限位孔，限位孔的轴线与应变梁的轴线呈90°±5°，限位孔的前端延伸进入固定部分，且限位孔与变形槽孔相交，销轴安装在限位孔内，销轴与固定部分的限位孔紧密配合，销轴与应变部分的限位孔为间隙配合，且单边间隙在0.05～1.5mm之间。本实用新型的弹性体不仅在垂直受力方向上同时具有上、下限位，而且能够有效抵抗水平力，实现了多方向的保护，具有优良的抗扭性能，实现动态下称重的安全保护，适用于在动态场合下的快速称重计量。
文档编号G01G23/00GKSQ
公开日2009年3月25日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者汤建华, 钱卫华 申请人:梅特勒-托利多(常州)精密仪器有限公司;梅特勒-托利多(常州)测量技术有限公司;梅特勒-托利多(常州)称重设备系统有限公司