|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы механического сигнала определяются пределом текучести Oq.z материала. Поэтому стремление получить большую величину механического сигнала при минимальной нелинейности нагрузочной характеристики диктует выбор материала механического преобразователя, обладающего достаточной величиной предела текучести. Этому требованию удовлетворяют многие металлы. Шарикоподшипниковая сталь ШХ15, конструкционная сталь ЗОХГСА, сталь 36НХТЮ, бронза БрБ2 и многие другие металлы имеют достаточно высокий предел текучести и связанный с ним предел пропорциональности. До предела пропорциональности, когда практически применим закон Гука, можно считать, что зависимость между деформацией и напряжением в материале является линейной (модуль упругости постоянный), что обеспечивает получение линейной характеристики измерительного преобразователя. Представленные в табл. 6.1 материалы обеспечивают удовлетворительную линейность при напряжениях, не выходящих за предел пропорциональности. Однако величина линейного участка нагрузочной характеристики еще не полностью определяет пригодность материала. Существенное влияние на качество измерительного преобразования может оказать явление механического гистерезиса, выражающегося в том, что кривые нагружения и разгруже-ния материала не совпадают. Это явление, обусловленное микроструктурой материала, наименее выражено в материалах, имеющих наиболее высокие пределы текучести, т. е. обладающих наиболее высокими упругими свойствами. В некоторых случаях важными ограничительными требованиями к материалу механических преобразователей могут стать требования малой удельной плотности, ограниченного температурного коэффициента линейного расширения или соблюдения определенного соотношения между модулем упругости и удельной плотностью материала. Если требование к массе преобразователя является доминирующим, то, несколько снижая требования к метрологическим характеристикам, это требование можно удовлетворить, выбирая в качестве материала алюминиевый сплав АМгб или сплав титана ВТ6. Для вьшолнения инерционной массы акселерометров наименьших размеров, наоборот, требуются тяжелые металлы. В этом случае вне конкуренции идут различные марки латуни. Латуни представляют собой сплавы меди с цинком, являющимся основной легирующей добавкой. Введение цинка позволяет повысить механические свойства: пределы прочности и текучести, твердость и др. Латуни обладают высокими литейными свойствами, ковкостью, легко обрабатываются резанием, хорошо паяются и свариваются. Недостаток латуней - невысокие упругие свойства. Требования к определенному соотношению модуля упругости Е и удельной плотности материала р предъявляют тогда, когда необходимо получить наибольшее быстродействие датчика при заданной его чувствительности. Для удовлетворения этого требо-134 вания необходимы материалы с наименьшей величиной произведения Ер. Перспективными материалами в этом отношении являются сплавы из алюминия и магния. Для этих условий наибольшее распространение получили деформируемые сплавы АМгб и Д16Т. Эти сплавы характеризуются малой плотностью, хорошей коррозионной стойкостью, высокой технологической пластичностью. Они не подвержены охрупчиванию при низких температурах, могут применяться в условиях морского, тропического климата, а также в условиях контакта с искусственными агрессивными средами в химическом производстве. Требования к конструкционным деталям датчика направлены на то, чтобы обеспечить надежную работу механических преобразователей и всего датчика в целом. Поэтому основным требованием к таким деталям является требование высокой прочности, что наиболее полно реализуется выбором материала с наибольшим пределом прочности о, такого, как стали ШХ15, ЗОХГСА, ЗбНХТЮ, бронза БрБ2. Наряду с этим часто приходится удовлетворять и другим требованиям, связанным с назначением детали датчика и условиями его работы. Так, очень часто датчики работают в агрессивных средах. В этом случае необходимо применять нержавеющие стали. Иногда к элементам корпуса предъявляется требование работы в пределах пропорциональности, как, например, к штуцеру датчика давления. Поэтому для выполнения таких деталей необходим материал с высоким пределом текучести (пределом пропорциональности). - При работе датчика в кислородных магистралях может оказаться существенным химический состав материала корпусных деталей, а при работе в вакуумных магистралях - качество микроструктуры материала. Иногда выбор материала механического треобразователя предопределяет и выбор материала корпусных деталей. Это особенно часто бывает в тех случаях, когда температурные изменения размеров корпусных деталей вызывают недопустимое изме-нение размеров механических " преобразователей. Зависимость температурного удлинения не- которых применяемых в датчиках материалов приведена на рис. 6.2. Общими требованиями к ма- o,ss териалу механических преобразователей и корпусных де- р g 2. Зависимость температурного Талей являются технологич- удлинения некоторых материалов, при-ность при механической обра- меняемых в датчиках: ботке, свариваемость с другими тнтГ--- "ст7ль" зшхГю; металлами, немагнитность. Этим ----тЕтановый сплав ot4-i  О 280 5Б0 ВЫ Т,К Таблица 6.1 Характеристики конструкционных материалов
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 |