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技术文章

有关不锈钢地磅感应器的选择方案

此文章是根据进段时间在不锈钢地磅称重传感器制造进程中总结的经历 ,  扼要叙说了不锈钢传感器在消费进程中应留意的几点成绩   ,    

前言

随着国民经济的高速开展、市场竞争的日趋激烈 ,  各行各业对计量的需求日益频繁、要求愈加准确、运用条件愈加苛刻   ,    面对如此的市场需求 ,  作爲计量行业重要分支的称重计量范畴也必需不时地朝着运用新资料、采用高技术的方向行进   ,    以后 ,  冶金、化工等对称重元件耐热、耐腐要求极高的行业内 ,  不锈钢地磅称重传感器的设计和运用越来越多   ,    但由于目前对不锈钢资料功能掌握水平上的限制 ,  该商品尤其是高精度商品的制造工艺尚不成熟   ,    

一、不锈钢资料的选用

腐蚀是金属制品常常发作的一种景象 ,  普通说来金属腐蚀都是无害的 ,  它会给国民经济形成宏大的损失   ,    钢铁的生锈、低温条件下的氧化、在石油管道、化工设备和船舶壳体上呈现的损坏都与腐蚀有关   ,    腐蚀从机理上 ,  可分爲化学腐蚀和电化学腐蚀两种   ,    传统意义上人们熟知的常温下钢铁锈蚀属于电化学腐蚀的范围 ,  而低温下钢铁的氧化、氢蚀等则属于化学腐蚀   ,    不锈钢地磅资料也正是基于上述对金属腐蚀机理的研讨应运而生的   ,    其合金设计的原理主要包括:一方面 ,  经过改动资料本身的电极电位 ,  降低受蚀资料与四周腐蚀环境的电位差 ,  进步资料的防腐功能;另一方面 ,  则是尽量保证合金在运用条件下的单相组织形态   ,    

关于制造地磅称重传感器的不锈钢弹性体资料 ,  应重点从以下资料的机器功能方面停止要求:

1 、 高的弹性极限和强度极限;

2 、 具有平均而波动的金相组织和各向异性、残余应力小;

3 、 弹性滞后和弹性后效小 ,  低的蠕变 ,  且随温度的变化要小;

4 、 有着良好的机器加工和热处置功能;

5 、 具有较小的线收缩系数 ,  弹性模量的温度系数要小而波动;

6 、 抗氧化、耐腐蚀   ,    

通常状况下,传感器的灵敏度输入在2mV/V时 ,  应变区的应变值普通控制在略大于1200ue ,  相应的应力值爲25.5_30kgfmm2247~290Mpa)   ,    而安全和波动的设计 ,  又必需保证称重传感器在正常使用中 ,  尽能够任务在资料应力应变曲线直线段的远离极限地位   ,    

综合称重传感器对弹性体资料的运用要求 ,  根据上图 ,  不好看出 ,  沉淀硬化型和马氏体型不锈钢应是最爲适宜的资料   ,    这也就是以后该类资料中有代表性的17-4PH0Cr17Ni4Cu4Nb)和2Cr13被较普遍采用制造称重传感器弹性体的实际缘由   ,    但比拟两种资料: 沉淀硬化型不锈钢 ,  是经过在马氏体、奥氏体、双相钢的组织上经过热处置或经过机器变形处置沉淀析出粗大、弥散的硬化相 ,  使晶格歪曲 ,  作爲合金硬化或强化机理的;而且 ,  也使该资料普遍用于制造少量程、高灵敏度的称重传感器商品   ,    

以2Cr13爲代表的马氏体不锈钢 ,  由于马氏体尤其是高碳马氏体组织硬而脆的特性 ,  从运用的长期波动性角度 ,  该资料具有一定的优势   ,    其优点是 ,  由于金相组织爲体心立方构造 ,  虽在低温下强度急剧下降 ,  但在600°C以下 ,  所表现出的低温强度却是各类不锈钢中最高 ,  蠕变强度也最高   ,    

二 : 不锈钢资料的加工

对不锈钢资料的机器加工 ,  尤其是奥氏体型不锈钢 ,  往往会呈现粘刀、不易断肩等景象 ,  严重影响到了弹性体的加工效率 ,  而且对刀具的损耗也相当严重   ,    普通的硬质合金刀具、高速钢刀具 ,  运用常用切削冷却液 ,  在任务中都不能很好地处理上述成绩   ,    另外 ,  不锈钢资料导热系数绝对较低碳素钢热导率普通爲48/Wnn-、K-L而不锈钢只要15.2解恤1<)、散热不好的效果 ,  会更进一步地减速刀具的损耗并降低切削速度   ,    沉淀硬化型不锈钢 ,  虽说可采用不同热处置取得不同组织的办法 ,  使其显示不同的切削功能 ,  但普通来说其切削功能即便是在切削功能表现最佳的退火形态下 ,  与同一系列及同一强度的马氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢仍有相似   ,    

由此 ,  选择适当的切削刀具、调整合理的加工工艺 ,  会对弹性体的消费效率发生很大影响   ,    实践的加工经历证明 ,  采用红硬性好的钴基硬质合金类刀具、辅以恰当的冷却液、将沉淀硬化型0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢资料组织形态调整爲固溶后的低碳马氏体相构造 ,  可无效地改善资料的切削功能   ,    

三 : 沉淀硬化型0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢资料的热处置

1 、 热处置工艺选择

通常意义上的热处置 ,  往往会给人留下这样一种错觉:爲取得较高的硬度 ,  在防止热处置变形的前提下 ,  采用冷却才能强的冷却介质后辅以适当的回火处置 ,  可以做到对资料综合机器功能的进步   ,    但在实践选择了0Cr17Ni4Cu4Nb制造不锈钢称重传感器弹性体 ,  在所停止的热处置进程中却呈现了成绩:真空加热形态下工件 ,  采用油介质停止冷却的固溶处置 ,  除了形成弹性体外表污损景象严重外 ,  制造成传感器失掉的功能目标团圆水平也相当大   ,    

从沉淀硬化型不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb资料的元素构成和合金设计角度动手 ,  由于少量有助于提高资料洋透性的合金元素的添加 ,  无效地改善了材料的可淬性 ,  冷却才能稍弱的气冷介质 ,  成爲了决上述成绩的关键所在   ,    氮气冷却的实验 ,  外表质量的改善收效不很理想 ,  而且还容易由于资料外表在高温形态下渗氮作用的缘故 ,  形成工件外表脆化层的形成   ,    采用高纯惰性气体冷却、在真空炉中低于10-1Pa真空度条件下固溶、高温深冷后处置促进剩余奥氏体充沛相变、致使弥散相析出的适事先效处置 ,  使弹性体的热处置功能、外表质量以及后续传感器制造中的目标波动性水平 ,  都失掉了相应的改善   ,    

2 、 热处置缺陷

3 、 低温变形

1000℃以上低温固溶处置、再加上0Cr17Ni4Cu4Nb资料自身较差的热传导功能 ,  热应力变形在所难免   ,    

弹性体精细加工后的严厉尺寸要求 ,  会在低温变形中呈现超差   ,    爲尽能够地增加变形 ,  升温工艺的设计、弹性体在炉内摆放地位及堆垛形态的选择至关重要   。    

四 : Cr元素挥发惹起的工件外表粘连0Cr17Ni4Cu4Nb资料中Cr元素在低温、真空条件下的挥发特性 ,  使工件外表构成了致密、抗蚀的镀Cr层构造 ,  但也在一定水平上添加了工件与共同入炉工装如料筐、料台的焊合粘连   ,    

1 、 马氏体切变进程形成的外表浮凸正压条件下气体冷却 ,  使0Cr17Ni4Cu4Nb资料发作了由低温波动的奥氏面子心立方晶格)向高温波动的低碳马氏体过饱和体心立方晶格)金相组织转变   ,    其马氏体切变转化进程的体积收缩马氏体浮凸)景象也反映在了弹性体的外观外表一构成了分明的外表桔皮”组织   ,    

总之 ,  有一套实在可行的不锈钢弹性体加工、热处置工艺作资料根底 ,  是完全可以制造出临时波动、高功能的不锈钢称重传感器商品的   ,    

2 、 不锈钢资料以及传感器制造中的载荷变化特征

3 、 滞后特性

相比于40CrNiMoA合金钢资料和LY12硬铝资料 ,  0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化型不锈钢 ,  具有着较正的机器后效特性 ,  从而影响了传感器制造中的滞后目标   ,    弹性体热处置硬度、约束载荷面的摩擦系数、相关附件如桥式传感器支座构造)参与变形进程的应力分担水平、应变计的负荷特性、贴片胶层的应力传递损失等都会改动传感器的最终滞后特性   ,    其中 ,  运用具有特种补偿功用的应变计 ,  制造不锈钢称重传感器 ,  显得尤爲重要   ,    

4 、 沉淀硬化相弥散析出的时效特性0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢富Cu、富Nb相时效进程弥散析出的特性 ,  使弹性体本身的硬度和综合机械强度随工夫表现出迟缓上升的巨大变化 ,  即资料的弹性模量在自然时效形态下略有进步   ,    该特性反映在传感器的成品目标方面 ,  就会呈现灵敏度随时间降低的状况   ,    

因而 ,  在停止不锈钢 ,  尤其是沉淀硬化型不锈钢资料的称重传感器制造中 ,  应尽能够充沛地保证材料转化爲商品前的成分和组织波动、时效处置彻底   。    

五 : 总 结

1 、 具有较高弹性、屈从极限比的沉淀硬化型或马氏体型不锈钢 ,  是制造不锈钢称重传感器弹性体的资料首选;其中 ,  马氏体型局限于量程较小、过载才能较差的传感器商品 ,  而沉淀硬化型则适用范围更广   ,    

2 、 弹性体的制造工艺 ,  包括机器加工和热处理 ,  应调整得恰当 ,  以保证机器功能不降低、商品性能有进步、外表质量更完满 ,  引荐运用气冷条件下的真空热处置固溶、深冷、机器加工、时效处置工艺流程   ,    

3 、 爲防止沉淀硬化型资料的正滞后和时效硬化特性 ,  应选用合理的传感器构造、特种功用的应变计型号和充沛的时效处置工艺 。

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