|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы волоки, конструкции тензорезистора, свойств клея и конструкционного материала, в котором измеряется деформация. Рассмотрим особенности только связующего материала - клея, прямо или косвенно влияющего на характеристики тензорезисторов, а следовательно, и на точность измерения. Контролируемые конструкционные материалы разнообразны (различные металлы, пластмассы, керамика, слоистые пластики и т. д.); это, безусловно, определяет многообразные условия работы и требует, следовательно, большого числа типов тензорезисторов и широкого ассортимента связующих - клеевых материалов. Подбор клеевых материалов - это одна из весьма сложных задач, стоящих перед разработчиками тензорезисторных датчиков и датчиковой аппаратуры в целом. Связь между свойствами клея и характеристиками тензорезистора до настоящего времени недостаточно изучена, не разработаны методики оценки пригодности клеев для тензометрии, нет критерия оценки клеев, позволяющего определить возможность их использования в тензометрии, поэтому как сам клей, так и технологию наклейки в большинстве случаев выбирают методом опробования в тензорезистор ах, к которым предъявляют определенные конструкционные, технические и технологические требования. Клей, используемый в тензометрии, должен обладать такими вязкоупругими свойствами, чтобы погрешность тензорезисторов, обусловленная упругими несовершенствами используемого клея, свелась к минимальному значению. Эти свойства клея зависят от ряда факторов, в том числе от свойств полимера, входящего в состав клея, и от режима термообработки. В процессе термообработки за счет напряжений в клеевой прослойке возникают дополнительные напряжения в тензо-чувствительной проволоке и особенно в узле соединения тензо-чувствительной проволоки с выводами тензорезистора, что приводит к искажению показаний датчика. С целью уменьшения напряжений в клеевой прослойке, а следовательно, и в тензо-резисторе подбирается клей такой вязкости, чтобы клеевая прослойка, в которой уложена тензочувствительная проволока, была тонкой, и эта проволока была расположена как можно ближе к поверхности конструкционного материала, при этом должно сохраняться высокое сопротивление изоляции R. Кроме того, в местах конструкции тензорезистора, испытывающих повышенные напряжения (места изгиба тензочувствительной проволоки и места соединения тензочувствительной проволоки с выводными проводниками), для снятия напряжения рекомендуются «разгрузочные» петли. Особое место в конструкции тензорезистора занимает «разгрузочная» петля, соединяющая тензочувствительную проволоку с выводами, эту петлю укладывают в непосредственной близости от выводного проводника. при больших нагрузках тензорезистора петля вьшолняет роль демпфера, но если ее крепить жестким клеем, то демпфирование будет слабым. Крепление необходимо выполнять эластичным материалом, тогда как материал, на котором закрепляют тензо-чувствительную проволоку, должен быть более жестким. Это диктуется необходимостью иметь высокие метрологические характеристики и условиями работы тензорезистора. Крепление мест соединения выводных проводников с тензочувствительной проволокой эластичным материалом позволяет обеспечить дополнительное демпфирование этих соединений. Если, например, для крепления тензочувствительной проволоки используют материал ЭНБ-1К (разработка ИХС АН СССР) с эластичностью 8-10 по шкале ШГ-1, то для крепления мест соединения тензочувствительной. проволоки с выводом тензорезистора используют материал ПФ1/22 (разработки ИХС АН СССР) с эластичностью 6-8 или герметик ФРОМ-70. Являясь наиболее ответственным компонентом тензорезистора, клей должен обладать целым рядом и других специфических свойств: хорошей адгезией к различным конструкционным материалам; быть коррозионно- и влагостойким, таким вязкоупругим, чтобы точно передавать деформацию как по величине, так и во времени. Если деформация во времени не передается, то это резко ограничивает верхнюю предельную частоту измеряемой динамической деформации. Клей должен обладать высокой клеевой прочностью, определенной твердостью, пленка его должна быть однородной. Клей должен иметь минимальное количество «летучих», выдерживать без размягчения как можно большую температуру, при этом желательно, чтобы температура отверждения была бы низкой. При подборе режима термообработки клея следует выбрать такой оптимальный режим и установить такие граничные точки предельных рабочих температур, чтобы клей без искажения повторял деформацию поверхности детали, на которой установлен (приклеен) тензодатчик. Предварительно можно подобрать вязкость клея, а следовательно, и толщину клеевой прослойки тензодатчика, затем подобрать режим отверждения, дать оценку адгезионно-когезионных характеристик клея, определить эластичность, твердость, рабочий температурный диапазон (термостойкость, морозостойкость), сопротивление изоляции i?K3- Режим отверждения клеев подбирают, как правило, эмпирическим путем, так как очень часто режим термообработки, рекомендуемый разработчиком клеев, и режимы, выбранные для тензометрии, неидентичны. Несовпадение этих режимов объясняется тем, что в тензометрии к клеям предъявляют высокие требования по вязко-упругим свойствам, которые в какой то степени можно изменять режимами термообработки. Процессы, происходящие при отверждении клеев, особенности иХ структирования во многих случаях остаются невыясненными. поэтому контроль, вернее оценку правильности выбранного режима термообработки, производят по наличию свободных радикалов, методом экстрагирования и по количеству «летучих». Количество «летучих» должно быть минимальным и постоянным. Определение адгезии следует производить по клеевой прочности на образцах, изготовленных из конструкционных материалов, склеенных внахлест, так как для тензометрии наиболее интересна характеристика клея, испытывающего деформацию на сдвиг. Как показали экспериментальные исследования, прочность клеевого соединения должна составлять 1,6-2-10 Па. Наиболее ответственным испытанием является проверка клеевой прочности после циклического воздействия температур, а также при граничных температурах. При проверке морозостойкости клеев необходимо обратить особое внимание на изменение их свойств после воздействия отрицательной температуры при максимальном значении деформации. С этой целью желательно провести проверку клеев, имитируя работу тензодатчиков. Испытуемый материал - клей нанести на фторопластовую пленку, которую предварительно закрепить целлулоидным клеем с обратной стороны стальной пластины размером 40 X 60 мм и обезжирить ацетоном и спиртом. Клей нанести на фторопластовую пленку из такого расчета, чтобы получилась пленка толщиной 80-100 мкм. Высушить клей, разрезать пленку на небольшие полосочки, соответственно размеру тензодатчика, и склеить полоски между собой тем же испытуемым клеем, затем снять фторопласт, наклеить полоски на балки, поместить в приспособление, на котором можно задавать деформацию, охладить балку и дать деформацию. После этого осмотреть клеевой шов на наличие микротрещин. Как при проверке морозостойкости, так и термостойкости необходимо учесть такую деталь: толщина испытуемого материала должна соответствовать толщине тензодатчика (0,3-0,35 мм). Приклейка тензорезистора, его установка на объект измерения определяют в большой степени точность проводимого измерения. Первое место в этом случае занимает подготовка поверхности перед наклейкой. Сначала необходимо произвести первичное обезжиривание бензином, затем активацию поверхности методами опескоструивания, зашкуривания с помощью шлифовальной шкурки, химическим или гальваническим травлением. Активированную таким образом поверхность подвергнуть обезжириванию бензином, ацетоном до исчезновения на поверхности пятен. Все растворители, используемые для обезжиривания, должны быть проверены на отсутствие масла. Для окончательной очистки можно использовать и другие растворители: толуол, спирт, эфир, диметилформамид, но, как правило, лучше использовать растворитель, входящий в состав клея, используемого для приклеивания тензодатчика: ацетон - для тензодатчика на ацето-Целлулоидной основе; спирт - для тензодатчика на основе клеев 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 |