應變計的粘結技術及防護

更新時間：2012-02-06

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應變計的粘結技術及防護

在電阻應變計的各種安裝方法中，粘貼法應用zui多。應變計粘貼質量的好壞，是決定應變測試成功與否的關鍵因素之一，因此，粘貼時必須嚴格按照粘貼的工藝流程進行操作。

一、應變計粘貼和防護的工藝流程：
(1)應變計選擇→(2)膠粘劑選擇→(3)構件打磨→(4)表面清洗→(5)畫線定位→(6)應變計清洗→(7)涂敷底膠→(8)應變計粘貼→(9)加熱固化→(10)貼片質量檢查→(11)引線連接→(12)質量檢查→(13)常溫及溫度性能補償→(14) 質量檢查→(15) 性能測試→(16)防護處理。

二、應變計粘貼工藝方法
使用不同粘結劑粘貼應變計的工藝是有差異的，這里我們只對其中的一些共同性的內容加以介紹。
(1)應變計的準備
應變計的準備是指應變計的選擇、應變計檢查和應變計表面處理。應變計的選擇我們在前面已經做了專門介紹，這里僅介紹其它兩方面的內容。
a．應變計檢查：包括外觀檢查和阻值檢查
外觀檢查主要查看基底和蓋層有否破損，敏感柵有否銹斑，引線有無折斷的危險，敏感柵排列是否整齊，有無短路、缺口、斷柵、劃傷和變形，基底是否有氣泡、皺折、坑點存在。
測量電阻應該到0.1Ω。
b．應變計表面處理
應變計在使用前，要用脫脂棉浸無水乙醇擦洗，注意兩面都要清洗，對沒有蓋層的應變計，要順著敏感柵的方向輕輕擦洗，洗凈后用紅外線燈或其它烘干裝置烘干備用。
(2)粘貼表面的處理
為了使應變計粘貼牢固，需要對粘貼表面進行機械、化學處理，處理范圍約為應變計面積的3～5倍。
首先除去油污、銹斑、氧化膜、鍍層、涂料等，根據試件材料選用粒度為220～400#的砂紙進行打磨，并打出與貼片方向呈45°角的交叉條紋，然后用浸有丁酮或丙酮的脫脂棉球清洗打磨部位，并用無水乙醇清洗至棉球上不見任何污漬為止。注意，擦洗時要沿單一方向進行，不要來回交替擦拭。清洗干凈的表面要避免再次污染(如用嘴吹氣)及手觸摸，待溶劑揮發表面*干燥后立刻貼片。
為保證應變計粘貼位置的準確，可用無油圓珠筆芯或劃針在貼片部位輕輕劃出定位線。劃線時，線不能劃到應變計貼片部位下面，避免對應變計產生損傷。經過劃線的試件表面需用丙酮、無水乙醇、丁酮、三氯乙烷、異丙醇等溶劑對貼片試件表面單項清洗，并及時擦干或烘烤干，避免表面有油污殘留或溶劑殘留，對貼片質量產生致命性影響；貼片時，盡量保證應變計的位置準確，刷膠均勻性，膠量控制適量等；然后蓋上聚四氟乙烯薄膜，用手指均勻擠壓應變計，排除多余膠液和氣泡，同時，輕輕撥動應變計，調整應變計位置，使其定位準確，真實反映測量點的應變。
(3)底膠處理
許多粘結劑要求涂底膠，并經適當的熱固化處理。底膠面積約為應變計面積的1.5倍。
底膠一般采用與貼片膠相同的粘結劑，厚度應控制在0.01～0.03mm 并按相應的固化參數進行充分固化。
在滿足粘合和絕緣強度的前提下，粘結層(包括底膠)越薄越好，因為這樣可以保持較強的傳遞應變能力，減少膠層的不均勻性，降低蠕變和靈敏系數分散。有些粘結劑不需要涂刷底膠，如H-610、H-600等，這些粘結劑的粘結力強，絕緣強度高，蠕變小，特別適合制造傳感器和精密應力分析。
(4)應變計粘貼
應變計粘貼是整個貼片過程中zui關鍵的步驟，對測試精度有影響。粘貼前，對所需的工具、量具(如鑷子、刀片、玻璃板)用丙酮清洗干凈，戴上潔凈的細紗手套，用化妝筆在試件表面貼片部位和應變計基底上分別涂刷粘結劑，稍稍晾干，待膠液略有發粘時，將應變計的中心線對準試件的定位線準確的貼上，蓋上一層聚四氟乙烯膜，沿應變計軸線方向用手指滾壓3～4次，排凈氣泡并擠出多余膠液，按所用粘結劑的要求自然干燥適當時間后揭掉聚四氟乙烯薄膜。注意，帶有引線的應變計要從無引線的一端開始揭起，用力方向盡量與粘貼表面平行，以防將應變計帶起。
粘貼完畢后，要對應變計進行認真檢查，發現基底有損壞，敏感柵有變形、斷路、短路，貼片位置不正確，有氣泡，局部沒貼上，絕緣強度不夠等問題，應及時排除，或鏟除重貼。
(5)固化
目前國內外常用的粘結劑大多數都需要加熱固化。溫度、時間和壓力是固化的三要素，這三者都應嚴格按粘結劑的相應固化工藝規范加以保證。
應變計的加壓一般是在其上依次鋪墊聚四氟乙烯薄膜、硅橡膠板，再用夾具或壓塊加壓，對復雜型面，可用專門夾具加壓，砂袋、捆扎加壓也常常被采用。
為有效地消除內應力，一般在卸壓后將溫度升到高出加壓固化溫度30℃左右，保溫1～2小時進行穩定化處理，具體的貼片固化參數可參考相應的貼片膠介紹，如H-610，貼片工藝為：初固化，加壓0.1～0.3MPa，升溫至135℃，保溫2小時，然后降溫到室溫卸壓，再升溫至165℃，保溫2小時，后降到室溫即可。
(6)粘貼質量檢查
加溫固化后，對應變計的粘貼質量要作認真檢查，檢查項目有：
a．應變計粘貼前后阻值的變化；
b．絕緣電阻；
c．片內是否有殘余的氣泡；
d．貼片位置準確與否；
e．有否斷路、短路或敏感柵變形。

三、組橋或焊接
如果在應變計表面焊接，焊接前，應用水砂紙或含砂橡皮輕輕擦除焊端表面殘留膠液和氧化物，并清洗干凈，方便焊接，避免破壞焊端；焊接溫度不能太高(常溫應變計不能超過250℃)，焊接時間不能太長，應迅速焊接，避免高溫對應變計焊端產生損傷，降低絕緣強度等。焊接引線應采用柔軟，材質不能太硬的線材，以免長時間受力時，線材損壞或脫落；盡量在應變計焊端和接線端子之間的連接線上留出應力釋放環，避免試件或彈性體長期受力或溫度發生較大范圍變化時，在連接線上形成內應力集中，造成引線拉斷，使橋路或電路斷路。
焊接后，助焊劑應清洗干凈，不能有殘留，以免對應變計的絕緣強度和阻值產生影響。完畢后，應對其絕緣強度再次進行測量。

四、性能測試(主要針對傳感器)
(1)加載性能測試
傳感器裝夾準確，無松動現象；加載點，無移位，是點對點加載；加載儀器自動加載，測試儀器采用自動巡檢方式，減少人為因素的影響；線路連接完好，無接觸不良、虛焊等現象。
(2)溫度性能測試
模擬環境的溫度設備控溫精度要高，符合傳感器測試要求，無溫度梯度、瞬變等現象；根據傳感器體積大小確定保溫時間，必須使被測傳感器內部溫度均勻、恒定，達到要求的溫度值，避免在傳感器彈性體內部產生溫度臺階；濕熱條件下的測試，必須使周圍環境的溫度、濕度達到規定的要求。
(3)環境要求
室內環境條件必須達到國家標準要求，減少環境對傳感器的影響。

五、防護處理
對已安裝好的應變計采取可靠實用的防護措施，是保證應變計正常工作，提高測試精度的有效途徑。應變計防護的根本途徑，是利用一定的材料或介質將應變計連同其附件與惡劣環境隔開，所以首先在應變計安裝和使用過程中，謹慎、細心地操作，保持不用手直接接觸就是一種有效的防護措施；其次就是利用涂敷保護層來進行防護，應變計的防護一般可選用AZ-709膠，對裸露部分進行防護，要求涂刷均勻，然后覆蓋南大703、704、D04等硅橡膠即可。

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