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应变计的粘结技术及防护

时间:2013-06-05 20:47点击:
在电阻应变计的各种安装方法中,粘贴法应用最多。应变计粘贴质量的好坏,是决定应变测试成功与否的关键因素之一,因此,粘贴时必须严格按照粘贴的工艺流程进行操作。 一、应变计粘贴和防护的工艺流程: (1)应变计选择(2)胶粘剂选择(3)构件打磨(4)表面清洗(5)
在电阻应变计的各种安装方法中,粘贴法应用最多。应变计粘贴质量的好坏,是决定应变测试成功与否的关键因素之一,因此,粘贴时必须严格按照粘贴的工艺流程进行操作。

一、应变计粘贴和防护的工艺流程:
(1)应变计选择→(2)胶粘剂选择→(3)构件打磨→(4)表面清洗→(5)画线定位→(6)应变计清洗→(7)涂敷底胶→(8)应变计粘贴→(9)加热固化→(10)贴片质量检查→(11)引线连接→(12)质量检查→(13)常温及温度性能补偿→(14) 质量检查→(15) 性能测试→(16)防护处理。

二、应变计粘贴工艺方法
使用不同粘结剂粘贴应变计的工艺是有差异的,这里我们只对其中的一些共同性的内容加以介绍。
(1)应变计的准备
应变计的准备是指应变计的选择、应变计检查和应变计表面处理。应变计的选择我们在前面已经做了专门介绍,这里仅介绍其它两方面的内容。
a.应变计检查: 包括外观检查和阻值检查
外观检查主要查看基底和盖层有否破损,敏感栅有否锈斑,引线有无折断的危险,敏感栅排列是否整齐,有无短路、缺口、断栅、划伤和变形,基底是否有气泡、皱折、坑点存在。
测量电阻应该精确到0.1Ω。
b.应变计表面处理
应变计在使用前,要用脱脂棉浸无水乙醇擦洗,注意两面都要清洗,对没有盖层的应变计,要顺着敏感栅的方向轻轻擦洗,洗净后用红外线灯或其它烘干装置烘干备用。
(2)粘贴表面的处理
为了使应变计粘贴牢固,需要对粘贴表面进行机械、化学处理,处理范围约为应变计面积的3~5倍。
首先除去油污、锈斑、氧化膜、镀层、涂料等,根据试件材料选用粒度为220~400#的砂纸进行打磨,并打出与贴片方向呈45°角的交叉条纹,然后用浸有丁酮或丙酮的脱脂棉球清洗打磨部位,并用无水乙醇清洗至棉球上不见任何污渍为止。注意,擦洗时要沿单一方向进行,不要来回交替擦拭。清洗干净的表面要避免再次污染(如用嘴吹气)及手触摸,待溶剂挥发表面完全干燥后立刻贴片。
为保证应变计粘贴位置的准确,可用无油圆珠笔芯或划针在贴片部位轻轻划出定位线。划线时,线不能划到应变计贴片部位下面,避免对应变计产生损伤。经过划线的试件表面需用丙酮、无水乙醇、丁酮、三氯乙烷、异丙醇等溶剂对贴片试件表面单项清洗,并及时擦干或烘烤干,避免表面有油污残留或溶剂残留,对贴片质量产生致命性影响;贴片时,尽量保证应变计的位置准确,刷胶均匀性,胶量控制适量等;然后盖上聚四氟乙烯薄膜,用手指均匀挤压应变计,排除多余胶液和气泡,同时,轻轻拨动应变计,调整应变计位置,使其定位准确,真实反映测量点的应变。
(3)底胶处理
许多粘结剂要求涂底胶,并经适当的热固化处理。底胶面积约为应变计面积的1.5倍。
底胶一般采用与贴片胶相同的粘结剂,厚度应控制在0.01~0.03mm 并按相应的固化参数进行充分固化。
在满足粘合和绝缘强度的前提下,粘结层(包括底胶)越薄越好,因为这样可以保持较强的传递应变能力,减少胶层的不均匀性,降低蠕变和灵敏系数分散。有些粘结剂不需要涂刷底胶,如H-610、H-600等,这些粘结剂的粘结力强,绝缘强度高,蠕变小,特别适合制造传感器和精密应力分析。
(4)应变计粘贴
应变计粘贴是整个贴片过程中最关键的步骤,对测试精度有绝对影响。粘贴前,对所需的工具、量具(如镊子、刀片、玻璃板)用丙酮清洗干净,戴上洁净的细纱手套,用化妆笔在试件表面贴片部位和应变计基底上分别涂刷粘结剂,稍稍晾干,待胶液略有发粘时,将应变计的中心线对准试件的定位线准确的贴上,盖上一层聚四氟乙烯膜,沿应变计轴线方向用手指滚压3~4次,排净气泡并挤出多余胶液,按所用粘结剂的要求自然干燥适当时间后揭掉聚四氟乙烯薄膜。注意,带有引线的应变计要从无引线的一端开始揭起,用力方向尽量与粘贴表面平行,以防将应变计带起。
粘贴完毕后,要对应变计进行认真检查,发现基底有损坏,敏感栅有变形、断路、短路,贴片位置不正确,有气泡,局部没贴上,绝缘强度不够等问题,应及时排除,或铲除重贴。
(5)固化
目前国内外常用的粘结剂大多数都需要加热固化。温度、时间和压力是固化的三要素,这三者都应严格按粘结剂的相应固化工艺规范加以保证。
应变计的加压一般是在其上依次铺垫聚四氟乙烯薄膜、硅橡胶板,再用夹具或压块加压,对复杂型面,可用专门夹具加压,砂袋、捆扎加压也常常被采用。
为有效地消除内应力,一般在卸压后将温度升到高出加压固化温度30℃左右,保温1~2小时进行稳定化处理,具体的贴片固化参数可参考相应的贴片胶介绍,如H-610,贴片工艺为:初固化,加压0.1~0.3MPa,升温至135℃,保温2小时,然后降温到室温卸压,再升温至165℃,保温2小时,后降到室温即可。
(6)粘贴质量检查
加温固化后,对应变计的粘贴质量要作认真检查,检查项目有:
a.应变计粘贴前后阻值的变化;
b.绝缘电阻;
c.片内是否有残余的气泡;
d.贴片位置准确与否;
e.有否断路、短路或敏感栅变形。

三、组桥或焊接
如果在应变计表面焊接,焊接前,应用水砂纸或含砂橡皮轻轻擦除焊端表面残留胶液和氧化物,并清洗干净,方便焊接,避免破坏焊端;焊接温度不能太高(常温应变计不能超过250℃),焊接时间不能太长,应迅速焊接,避免高温对应变计焊端产生损伤,降低绝缘强度等。焊接引线应采用柔软,材质不能太硬的线材,以免长时间受力时,线材损坏或脱落;尽量在应变计焊端和接线端子之间的连接线上留出应力释放环,避免试件或弹性体长期受力或温度发生较大范围变化时,在连接线上形成内应力集中,造成引线拉断,使桥路或电路断路。
焊接后,助焊剂应清洗干净,不能有残留,以免对应变计的绝缘强度和阻值产生影响。完毕后,应对其绝缘强度再次进行测量。

四、性能测试(主要针对传感器)
(1)加载性能测试
传感器装夹准确,无松动现象;加载点精准,无移位,最好是点对点加载;加载仪器自动加载,测试仪器采用自动巡检方式,减少人为因素的影响;线路连接完好,无接触不良、虚焊等现象。
(2)温度性能测试
模拟环境的温度设备控温精度要高,符合传感器测试要求,无温度梯度、瞬变等现象;根据传感器体积大小确定保温时间,必须使被测传感器内部温度均匀、恒定,达到要求的温度值,避免在传感器弹性体内部产生温度台阶;湿热条件下的测试,必须使周围环境的温度、湿度达到规定的要求。
(3)环境要求
室内环境条件必须达到国家标准要求,减少环境对传感器的影响。

五、防护处理
对已安装好的应变计采取可靠实用的防护措施,是保证应变计正常工作,提高测试精度的有效途径。应变计防护的根本途径,是利用一定的材料或介质将应变计连同其附件与恶劣环境隔开,所以首先在应变计安装和使用过程中,谨慎、细心地操作,保持不用手直接接触就是一种有效的防护措施;其次就是利用涂敷保护层来进行防护,应变计的防护一般可选用AZ-709胶,对裸露部分进行防护,要求涂刷均匀,然后覆盖南大703、704、D04等硅橡胶即可。
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