来源:网络转载更新时间:2021-12-27 15:05:06点击次数:1899次
称重传感器的蠕变误差是若干个依赖于时间的效应的综合,引起蠕变误差的主要因素为:
(1) 弹性元件金属材料中,支配弹性后效(蠕变) 因素的综合,其因素主要是材料的组织结构、热处理工艺过程、稳定处理工艺、最大工作应力。
(2) 弹性元件表面应变传递给应变胶粘剂胶层和电阻应变计基底时,产生较大剪应力,使其黏弹性减弱出现黏滞流动(电阻应变计基底与胶层之间发生滑动),即黏弹性后效。
(3) 电阻应变计敏感栅材料由于扩散而引起原子重新分布,使蠕变抗力减小。
(4) 弹性元件绝热温度变化的热弹性效应影响。圆柱式弹性元件在正应力作用下产生单位体积变化,承受拉应力使体积增大,承受压应力使体积减小。如果加载迅速,没有热量流进、流出,纯拉伸作用在弹性元件内产生绝热降温,纯压缩作用在弹性元件内产生绝热升温。两者均产生绝热应变,它和等温应变之差与几何形状无关,而仅仅取决于材料的不同,对于圆柱式称重传感器要达到热平衡大约需要20 分钟。从称重传感器蠕变误差的具体分析中,完全证明了上述因素对蠕变性能的影响:
(1) 弹性元件金属材料及热处理状态选择不当,材料本身固有蠕变较大。以LY12-CZ 硬铝合金为例,主要是材料本身的滞弹性蠕变和微量塑性变形蠕变。滞弹性蠕变是由于点缺陷或其组态在外加应力作用下重新分布,趋于有序排列状态产生钉轧位错,因此应力—应变之间有一个驰豫过程,而产生滞弹性蠕变。微量塑性变形蠕变是由于热处理工艺不当或内部组织和成分不均匀,某些微区可能出现软组织,在承受外加载荷时,尽管应力值低于屈服极限,这些软组织却首先屈服,出现微量塑性变形,使位错开动、增值而产生蠕变。
(2) 电阻应变计基底和应变胶粘剂层过厚且固化不完全,承受应变后基底与胶层之间发生滑动,产生蠕滑效应使输出随时间而减少,机械应变越大、胶粘层越厚,蠕变越大。
(3) 电阻应变计基底和敏感栅尺寸选择不合理,导致电阻应变计端头剪应力过大,使胶粘剂层剪切模量降低,刚度减小,蠕变增大。
(4) 弹性元件应变区的工作应力过高,受载后由于内应力急剧变化而产生温度变化,来不及向周围传导和与环境对流交换,使应变区产生绝热温度变化。由于铝合金的绝热温度变化比合金钢高3.5%,线膨胀系数比合金钢大1 倍,所以绝热温度变化造成的影响也比较大,一方面通过热膨胀引起弹性元件、应变计敏感栅和胶粘剂层的体积变化;另一方面使电阻应变计敏感栅材料的电阻率发生变化,而产生蠕变误差。
(5) 量程小的称重传感器蠕变误差较大,这是因为弹性元件金属材料的正蠕变由于应变梁薄而增大的缘故。目前较为盛行的看法是由于机械加工弹性元件最外层金属材料损失了一些弹性,对其刚性造成较大影响,因此正蠕变值变大。
(6) 对蠕变效应的研究结果证明,敏感栅长的比敏感栅短的电阻应变计蠕变小;热固型比冷固型应变胶粘剂蠕变小;粘贴电阻应变计胶层薄(以5μm 为最佳) 的比胶层厚的蠕变小;粘贴在弹性元件上的电阻应变计进行老化处理的比不进行老化处理的蠕变小。
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