2024-07-24
Cảm biến lực nén được tạo ra như thế nào?
Từ khâu gia công phôi thép đến đóng gói và vận chuyển, dán keo máy đo ứng suất, nối dây, hiệu chuẩn và thử nghiệm... sau đây là tất cả các bước trong quy trình xây dựng biến một xi lanh thép đơn giản thành thành phần quan trọng nhất của hệ thống cân.
Quá trình chế tạo cảm biến lực bắt đầu tại xưởng cơ khí, nơi các thanh thép không gỉ 17-4 PH được đưa đến để chuyển đổi.
Thép không gỉ 17-4 PH, do tính đàn hồi và độ cứng của nó, là vật liệu đặc biệt thích hợp cho cảm biến lực.
Khi kết hợp với máy đo ứng suất thích hợp, chu kỳ trễ sẽ có sai số rất nhỏ.
Đặc điểm này cho phép nó vẫn tồn tạilinh hoạtngay cả đối với lực rất lớn: nó biến dạng dưới tải trọng và sau đó trở lại trạng thái ban đầu khi tải trọng không còn tác dụng nữa.
Tất cả các thanh đềuđược chứng nhậnbằng máy siêu âm để loại trừ mọi khuyết điểm trong thép. Sau đó, mỗi thanh được đánh dấu đường kính và số đúc để có thể dễ dàng theo dõi lô hàng.
Thanh thép được cắt thành các hình trụ, sau đó được kiểm tra từng cái một để đảm bảo không có "vết nứt".
Các vết nứtthường là những vết nứt nhỏ mà mắt thường không nhìn thấy được và có thể gây ra các vấn đề trong tương lai khi sản xuất hoặc vận hành cảm biến lực.
Sau khi kiểm tra xong, xi lanh được gia công3 giai đoạn: hai trên máy tiện và một trên máy phay.
Cơ chế hoạt động của cảm biến lực đã sẵn sàng để chuyển sang giai đoạn sản xuất tiếp theo.
Sau khi xưởng nhận được thân máy đo lực trống, thử nghiệm cơ học đầu tiên sẽ được thực hiện.
Người vận hành, sử dụng một cách định kỳthước đo được chứng nhận, kiểm tra xem kích thước có nằm trong phạm vi dung sai được chỉ định trên bản vẽ thiết kế hay không.
Để loại bỏ mọi dấu vết tạp chất, bộ phận này sau đó được rửa lần đầu tiên bằngnhũ tương tẩy nhờnở nhiệt độ 50° trong 40 phút.
Đây chỉ là lần rửa đầu tiên mà cảm biến lực phải trải qua, trên thực tế, nó sẽ được rửa sạch ít nhất 4 lần nữa.
Cuối cùng, tất cả các bộ phận sạch sẽ được sấy khô bằng tay từng cái một.
Xử lý nhiệt củasự lão hóacó tác dụng loại bỏ và làm giảm độ căng của vật liệu và đưa cảm biến lực đến độ cứng mong muốn, cải thiện độ đàn hồi của cảm biến.
Lão hóa dẫn đến cốt lõi của việc sản xuất cảm biến lực.
Các cảm biến lực được đưa theo từng đợt vào lò trong khi bảng điều khiển quản lý giám sát hoạt động và tạo ra biểu đồ cùng chứng chỉ về quá trình xử lý nhiệt đã thực hiện.
Có hai loạilò công nghiệpđược sử dụng cho phương pháp xử lý này: lò không khí và lò nung.
Lò không khí hoạt động bằng cách thông gió, trong khi lò nung sử dụng các thanh gia nhiệt xoắn ốc để tạo ra nhiệt.
Vìcảm biến tải trọng đặc biệt(chẳng hạn như những sản phẩm được chứng nhận OIML R 60) thì quá trình xử lý nhiệt bao gồm một bước tiếp theo trước khi lão hóa: tái hòa tan.
Trong lúcsự hòa tan, cảm biến lực được xử lý ở nhiệt độ 1050°C trong lò công nghiệp chân không cao và sau đó được làm lạnh đến -80°C trong lò siêu lạnh.
Lò chân không cao đảm bảo cảm biến lực không bị biến dạng, trong khi sốc nhiệt trong lò đông lạnh loại bỏ lực căng trong thép không gỉ 17-4 PH để cảm biến lực chính xác và tuyến tính hơn nữa.
Giai đoạn lão hóa trước này được thực hiện trên phôi trước khi gia công và loại bỏ mọi lực căng trong cảm biến lực.
Sau khi xử lý nhiệt, cảm biến lực được đánh bóng và phun cát.
Bề mặt được chải bằng mộtbột mài mònvà được làm sáng bóng để giảm độ nhám của cảm biến lực và ngăn ngừa vật liệu tích tụ, đồng thời cũng dễ vệ sinh.
Với sự hỗ trợ của mộtmáy phun cátngười vận hành phun các hạt thủy tinh siêu nhỏ lên bề mặt của cảm biến lực khiến nó trở nên xốp.
Cảm biến này được đánh bóng ở bên ngoài và chỉ được phun cát ở bên trong, do đó máy đo ứng suất sẽ bám dính tốt hơn vào thân của cảm biến lực dođộ xốpđược tạo ra trên bề mặt bằng quá trình phun cát.
Cảm biến tải trọng cuối cùng làrửa sạchmột lần nữa ở nhiệt độ 50°C và làm sạch hoàn toàn các hạt cát còn sót lại của vi cầu và các chất nhờn còn sót lại của bột mài mòn.
Khi quá trình rửa hoàn tất, các cảm biến tải được xếp chồng lên nhau, cẩn thận chèn mộtđĩa silicongiữa chúng. Điều này sẽ ngăn chúng bị hư hỏng hoặc trầy xước sau này trong chu kỳ sản xuất.
Cảm biến lực được vận chuyển đến phòng thí nghiệm, tại đây nó sẽ trải qua hai lần kiểm tra: kiểm tra kích thước và kiểm tra độ phẳng.
Kiểm tra kích thước được thực hiện bằng các thước đo, sau đó được hiệu chuẩn bằng các khối Johansson.
Khối Johansson là gì?
Còn được gọi là "khối đo song song phẳng", chúng là khối hộp chữ nhật bằng thép từ tính có độ dày khác nhau (0,01 đến 10 mm) được gia công để tạo ra 2 mặt song song hoàn hảo.
Bằng cách chà xát và gắn kết nhiều khối có giá trị danh nghĩa khác nhau lại với nhau,các đồng hồ đođược sử dụng để đo độ dày của màng chắn cảm biến lựccó thể được xác minh.
Các khối Johansson có thời hạn hết hạn. Do đó, chúng phải được xem xét định kỳ để có được chứng nhận mới hoặc thay thế bằng các khối mới.
Để kiểm tra độ phẳng, cảm biến lực được đặt trên một bề mặt hoàn toàn phẳng và tác dụng một lực bằng ngón tay của bạn vào cảm biến.
Nếu cảm biến lực di chuyển, giá đỡvương miệnkhông hoàn hảophẳngvà cảm biến lực sẽ bị loại bỏ. Điều quan trọng là nó phải đứng yên, nếu không nó sẽ không thể hoạt động bình thường.
Sau khi đánh bóng và kiểm tra cơ học, độ cứng của cảm biến lực được kiểm tra.
Khoảng 10% số sản phẩm được kiểm tra ngẫu nhiên, đủ để đảm bảo toàn bộ lô hàng đáp ứng các thông số yêu cầu.
Đối với thử nghiệm này, người vận hành sử dụng mộtđộ cứng, đó là một loại máy có đầu dò dùng để đo độ cứng của kim loại sau quá trình xử lý nhiệt lão hóa và xác nhận thông số đo được là chính xác.
Có thể sử dụng nhiều phương pháp và thang đo khác nhau để thực hiện kiểm tra. Phương pháp và thang đo phù hợp nhất được lựa chọn tùy thuộc vào hình dạng và vật liệu của đầu xuyên và lực tải trước và lực tải được áp dụng.
Trong trường hợp này, thang đo được chọn làNhân sự(Độ cứng Rockwell Cone), loại được sử dụng cho các bộ phận thép cứng.
Cảm biến lực hiện đã sẵn sàng để theo dõi và đánh dấu trục.
Cả việc theo dõi và đánh dấu đều được thực hiện bằng máy đánh dấu laser có thể khắc bất kỳ vật liệu nào, cho kết quả cực kỳ sạch sẽ và chính xác.
Giai đoạn theo dõi là rất quan trọng. Chính xác là ở đây, sau khi làm theo hướng dẫn trên bản vẽ do nhà thiết kế cơ khí cung cấp,trụcđược khắc bên trong khe cảm biến lực, trong quá trình dán sẽ chỉ cho người vận hành vị trí đặt máy đo ứng suất chính xác.
Điểm đánh dấu di chuyển từ một cảm biến lực này sang cảm biến lực khác và trên mỗi cảm biến sẽ khắc thông tin cụ thểnhãnvới dữ liệu trên biển tên để đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ.
Sau khi hoàn tất mọi kiểm tra cơ học, cảm biến lực được rửa lại lần nữa.
Lần này, máy rửa siêu âm công nghiệp được sử dụng để đảm bảo dầu mỡ được tẩy sạch hoàn toàn.
Người vận hành đặt khoảng 10 kg cảm biến lực vào một cái giỏ và hạ nó xuống nước ở nhiệt độ 70°C. Tại đây, các cảm biến lực phải chịu một loạtsiêu âmở tần số 70Hz trong 2-5 phút rồi rửa sạch.
Sau khi rửa, sự khác biệt giữa đánh bóng và phun cát rất rõ ràng và đáng chú ý.
Bề mặt của cảm biến lực được đánh bóng nhẵn và khiến nước chảy ra ngay lập tức; bề mặt của cảm biến lực được phun cát xốp và giữ lại nước, mất nhiều thời gian hơn để bay hơi.
Máy đo ứng suất là một lưới nhỏ bao gồmdây constantan(hợp kim nhị phân của đồng và niken) và là thành phần đo lường nhạy cảm của cảm biến lực.
Được dán bên trong khe cảm biến lực, nó theo dõi sự biến dạng của bề mặt cảm biến lực.
Khi bị biến dạng, nó gây ra mộtthay đổi sức đề kháng,và do đó trong tín hiệu điện, tỷ lệ thuận với lực tác dụng vào cảm biến lực.
Những biến thể này được đo bằng cách thực hiện mộtCầu Wheatstonemạch điện.
Cầu nối nhiều máy đo ứng suất với nhau bằng dây điện và bảng mạch in (PCB), cùng nhau phát hiện biên độ biến dạng như một sự thay đổi trong tín hiệu điện được biểu thị bằng mV/V (milivôn trên vôn).
Cảm biến lực hiện đã đến bộ phận tinh vi nhất. Đây là nơi các máy đo ứng suất được lựa chọn, định vị và dán một cách chuyên nghiệp bởi các kỹ thuật viên lành nghề và chuyên môn.
Mọi thứ trong bộ phận này đều được kiểm soát chặt chẽ nhất:nhiệt độluôn ở mức giữa 20°C và 24°C, mức độđộ ẩmbị giữkhông thay đổivà cókhông có bụibất cứ điều gì.
Mọi thứ đều được theo dõi cẩn thận, không có gì được phép ảnh hưởng đến máy đo ứng suất và khả năng cô lập của nó.
Tuy nhiên, cảm biến lực phải được vệ sinh lại một lần nữa trước khi dán.
Các kỹ thuật viênlàm sạch nó bằng tayvới hai sản phẩm: dầu xả và chất trung hòa.
Chất điều hòa là một hợp chất củaaxit photphoriccó tác dụng ăn mòn nhẹ bề mặt của cảm biến lực và giúp loại bỏ hoàn toàn dầu mỡ trên cảm biến lực.
Kỹ thuật viên đổ một giọt dầu xả vào khe để làm sạch hoàn toàn, sau đó lau khô phần còn lại bằng gạc.
Chất trung hòa được sử dụng để ngăn chặn phản ứng hóa học do chất điều hòa gây ra và tạo ra điều kiện sạch tối ưu để dán các máy đo ứng suất.
Nó được áp dụng sau khi điều hòa và giúp đảm bảo rằng cảm biến tải trọnghoàn toàn sạch sẽ: nếu chất điều hòa có hiệu quả, giọt chất trung hòa sẽ ngay lập tức lan rộng trên bề mặt khe hở.
Bây giờ, kỹ thuật viên có thể tiến hành dán.
