称重传感器是什么金属材质?如果是问这个问题的,大概率是问电阻应变式传感器,因为它的外壳主要是金属材料制成的。
当然像电容式、电感式、压电式等工作原理的称重传感器,也有外壳是用金属材料做的。
基于咱们公司主要是做电阻应变式称重传感器,这么多年积累的经验,及较强的开发设计能力,通过在公司的学习与成长,谈谈我学习到的一些认识,与您分享。
1、称重传感器弹性体选合金钢的优劣势?
合金钢一般是指低合金高强度钢,常用的材料型号有40Cr、35CrMo、30CrMnSiA、4340钢等,不同的材质代表不同的金属合成,性能上有些微差。
通常选这些合金钢材质主要特点有:
高强度:弹性模量高(~200 GPa),适合大吨位传感器(如汽车衡、工业称重)。优异的疲劳强度:长期循环载荷下不易发生塑性变形。成本较低:相比不锈钢和钛合金更具经济性。
同样,也有对应的一些不足,比如:易腐蚀:需表面镀层(如镀镍、镀铬)或涂覆防护漆。加工难度较高:热处理工艺复杂(需调质处理)。应用场景:工业称重、起重机超载保护、大型地磅。
2. 应变式称重传感器外壳工件选不锈钢的优劣势?
不锈钢材料,咱们都清楚是一种耐腐蚀的合金钢材料,在传感器行业中,常选用17-4PH(沉淀硬化不锈钢)、304/316奥氏体不锈钢等材质的材料。
为什么称重传感器选不锈钢?主要有以下几个方面的考虑:
耐腐蚀性极佳:适用于潮湿、酸碱环境(如化工、海洋称重)。中等强度:17-4PH经热处理后抗拉强度可达1300 MPa以上。温度稳定性好:工作温度范围广(-50℃~300℃)。
有它的优点,同样也有其缺点,比如:成本较高:原材料和加工费用比普通合金钢高。弹性模量略低:相同载荷下形变量略大于合金钢,需优化结构设计。应用场景:食品医药行业、港口称重、高湿度环境传感器。
3、电阻式称重传感器封装为何选铝合金?
好像只要是金属类的材料,都可以用一样,其实也不是的,为了找出更适合的金属材料,通过测试与验证,本文列出的一些材料可能更适合。在称重传感器设计时,也会选用铝合金材料,常选用的材质比如:6061-T6、7075-T6(航空铝材)等。
它铝合金作为弹性体材料,主要考虑的性能优点有如下:轻量化:密度仅为钢的1/3,适合便携式设备(如手提秤、无人机载荷检测)。加工性好:易于切削、锻造,可制成复杂结构。无磁性:适用于电磁敏感环境。
一种材料的选择,意味另一面还有一些缺点,比如:强度较低:弹性模量约70 GPa,仅适合小量程(通常<10吨)。易蠕变:长期负载下可能产生微小塑性变形。耐腐蚀性一般:需阳极氧化处理增强表面硬度。应用场景:小型电子秤、医疗设备、消费电子产品。
当然对工件要求更高的话,成本也会更高,比如:选用钛合金TC4(Ti-6Al-4V)、TA2(纯钛)、镍基合金(高温/高耐蚀材料)
事实是,在选用弹性体材料时,还要考虑关键参数,比如:
弹性模量:决定传感器的灵敏度和量程(模量高→量程大,灵敏度低)。
疲劳强度:影响长期稳定性(合金钢>钛合金>不锈钢>铝合金)。
耐腐蚀性:不锈钢、钛合金、镍基合金优于普通钢和铝。
加工成本:铝合金最易加工,钛合金和镍基合金成本最高。
还有,在实际开发及生产时,还要采用一些工艺,巩固其弹性体的特性,还会采用热处理与表面处理,将合金钢需调质处理(淬火+回火)以提高韧性;不锈钢需固溶处理(如17-4PH);铝合金通过T6时效强化。
如果想提升稳定性,还要从结构设计上进行优化,弹性体形状如柱式、梁式、S型的,需与材料力学性能匹配,比如铝合金多用于悬臂梁结构,不锈钢适合膜片式结构。
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