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称重传感器的制造工艺及其特性研究

2016-12-30

称重传感器的制造工艺及其特性研究 发布时间:2016/6/6 14:52:37 编辑编辑:smwei 浏览量:541次 一、称重传感器制造工艺的新发展(1) 新型电阻应变计粘贴技术与工艺澳门新莆京企业创造了在高温下,将半导体电阻应变计与无机玻璃熔于小型弹性元件上,制成低成本新型称重传感器。这种无机玻璃粘贴电阻应变计的新技术与新工艺,消除了传统的用环氧树脂或酚醛环氧树脂粘贴电阻应变计所带来的不稳定性,极大的提高了称重传感器的长期稳定性和工作可靠性。其特点是结构紧凑、体积小重量轻;固有频率高,动态响应快;低量程分辨率高;已经过一千万周期以上的测试,其寿命基本是无限的(2) 防护与密封材料的改进与创新①聚氨酯类密封胶具有优良的电气、力学、工艺性能,良好的防潮、密封、耐老化、抗霉菌等性能。耐热可达150℃。②柔性聚酰亚胺密封胶具有非常好的高低温性能,可耐 260℃高温,低温 - 46℃也柔软,对铝、钛合金有高粘结性。③高度防潮耐水密封胶将卤素引入高聚物中或用硅氧键嵌入高聚物中,都可达到提高抗水耐湿的目的。国外已采用含氟聚酰亚胺、含氟环氧树脂、含氟丙烯酸脂,硅氧 / 亚酰胺共聚物、苯基有机硅和硅化苯乙烯为基础材料制作密封胶。粘贴电阻应变计的辅助系统,采用了pc 操作系统控制,App功能强大,操作方便,界面直观实用。主视频区主要提供实时弹性元件粘贴区域视频的预览,采用App定位叉丝替代在弹性元件上划线,消除了对弹性元件表面因划线带来的物理伤害。粘贴电阻应变计的辅助系统操作简便可靠,手脑视野合一,极大程度的降低了电阻应变计粘贴难度,同时还可以根据相关产品生产日期,查询和回顾当时电阻应变计粘贴情况的历史记录图像,便于查找和分析问题。二、称重传感器的特性研究称重传感器的总特性一般可理解为:与称重系统的匹配性,即指和后接仪器 (或计算机) 组成的称重系统的输入、输出的匹配,例如数字称重系统的通信接口等;机械特性,其目的是便于运输和安装,防止震动、冲击影响称重传感器的结构和性能;工作特性,可分为静态特性、动态特性、环境特性;可靠性,是指称重传感器的无故障工作时间,即可靠寿命。保证上述特性,对称重传感器的设计技术、工艺技术、检测技术和原材料、元器件的环境应力筛选等都提出较高的要求。(1) 共性关键技术与工艺研究共性关键技术与工艺是称重传感器技术的重要组成部分,是称重传感器设计成果工程化和新产品、自主常识产权产品开发的基础,是企业强化竞争能力,提高经济效益的重要手段。共性关键技术与工艺研究应适合称重传感器行业需要和技术发展趋势,对影响称重传感器发展的设计技术、制造 (冷、热加工) 技术、关键工艺和可靠性技术进行研究,是提高我国称重传感器研究开发水平,缩小与工业发达国家同类产品差距的有效途径。共性关键技术与工艺研究的课题主要是:1) 结构设计与计算开展多种称重传感器参数优化设计,较高精度的非线性应力状态分析,弹性元件的建模和动态仿真技术,并进行主要制造工艺的计算机模拟,确保工艺设计的科学性、合理性。采用有限单元等现代应力分析手段和建立数学模型的方法推算和定量分析称重传感器的误差。2) 机械加工与热处理主要是确保弹性元件的综合性能和尽量少产生残余应力的研究。3) 改善称重传感器性能仔细研究称重传感器的零点温度漂移、灵敏度温度影响、蠕变等性能如何受外界多种环境条件作用,以及通过壳体、防护与密封涂层、自然温度梯度、电阻应变计类型所造成的影响。在测试与应用中,开展力标准机、称重传感器及有关压头、压垫间至今尚不完全清楚其机理的“寄生效应”的研究。在内在机理上发现较苛刻的指标是与工业发达国家同类产品差距最大的稳定性和可靠性,因此必须重视称重传感器的可靠性设计、控制和管理,加强对原材料、元器件的环境应力筛选和稳定性处理工艺的研究与应用。4) 屏蔽、隔离与干扰抑制技术研究,从弹性元件的结构和电桥电路上保证称重传感器的性能波动最小,从而提高称重传感器的固有稳定性和可靠性。5) 改进生产工艺在工艺流程中,增加以计算机为核心的自动控制工序,并在网络App管理下形成生产工艺流程网络化。6) 采用溅射型电阻应变计的新工艺研究 (属于超前研究)。近年来随着薄膜工艺水平的提高,促进了溅射型电阻应变计的迅速发展,即采用溅射技术直接在弹性元件表面形成电阻应变计,其厚度仅为箔式电阻应变计的 1/10,故又称薄膜电阻应变计。其特点是精度高,可靠性好,无滞后和蠕变现象,具有良好的耐热性和耐冲击性能,容易制成高阻值的小型电阻应变计。可在高温和特殊用途称重传感器上应用。(2) 称重传感器产品工程化研究产品工程化研究,主要是解决工程化产品的全型设计、生产工艺、质量保证、稳定性与可靠性考核等规模生产中的关键技术与工艺,形成完整的设计、制造和质量保证体系。作到称重传感器结构设计、工艺设计与产品工程化研究相结合,达到优选结构、稳定工艺、保证质量、降低成本、提高 c3 级成品率等目的。建成适度规模的生产线,使批量生产的称重传感器符合《称重传感器》国家标准要求。(3) 称重传感器的稳定性与可靠性技术研究1) 称重传感器的稳定性及稳定性处理工艺准确度、稳定性和可靠性是称重传感器的重要质量指标,其中稳定性是基础,没有稳定性何谈称量准确度和工作可靠性。称重传感器的稳性分为三个时期,即初始不稳定期、稳定期和疲劳不稳定期。①初始不稳定期:性能波动较大,主要表现为零点和灵敏度不稳定,应尽量在生产过程中度过初始不稳定期。②稳定期:当称重传感器经过各种稳定性处理后,不稳定因素很少,往往是一些随机的原因,即进入了稳定期,对应于这个时期的使用时间称为使用寿命。③疲劳不稳定期:在经历了一个比较稳定的工作时期后,由于防护与密封性能下降,电阻应变计老化,补偿元器件变化等原因,不稳定因素开始增加,即进入了疲劳不稳定期。称重传感器稳定性研究的重点是采用何种稳定性处理工艺,使其在生产过程中尽快渡过初始不稳定期,用户组装电子秤后即将进入稳定期。2) 称重传感器的可靠性及试验方法①称重传感器的可靠性在规定的使用条件下和一定时间内,保持各项技术性能并稳定工作的能力,称为称重传感器的可靠性,多以无故障工作时间或可靠寿命来度量。根据上述定义,把不能完成规定功能的状态称为故障或失效。可靠性的核心是故障,即可靠性是由称重传感器的故障引发出来的。称重传感器从开始使用到失效前的时间是不确定的,可靠性就是研究在规定的条件和时间内,称重传感器的平均无故障工作时间或可靠寿命。各国专家一致认为称重传感器属于半永久性器件,其无故障工作时间或可靠寿命,对于 ip67、ip68 防护密封等级的称重传感器应能稳定的工作 10 年以上。可靠性理论就是研究分析各种影响称重传感器可靠性的系统性和随机性因素,科学合理的提出可靠性的定性和定量要求,例如故障模式及影响分析,无故障工作时间等。可靠性分析贯穿于称重传感器设计、制造、使用的全过程,它是可靠性研究的重要环节。主要是故障、失效机理分析,查找故障原因,摸清故障的内在规律,从而采取相应对策,提高可靠性。

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