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称重传感器焊接方法、原理与特点
发布时间:2015-12-21作者:来源:浏览次数:3737

 

称重传感器在恶劣的环境条件下和在对稳定性要求较高的条件下工作时,必须对其采用抽真空、充惰性气体的焊接密封工艺。由于称重传感器的结构和制造工艺的特殊性,对焊接技术和焊接工艺装备有如下要求: 

    1.焊接时的热影响区尽量小,这就要求在进行结构设计时,焊缝要尽量远离电阻应变计粘贴位置。

    2.焊缝应均匀、整齐、美观,尽量不使膜片变形,因此要求将焊接膜片设计成波纹平膜片、杯形膜片,以减少焊接变形,降低残余应力和对灵敏度的影响。

    3.弹性元件的坡口和焊接膜片尖角应符合焊接要求,焊缝位置开敞易于焊接作业,以保证焊缝质量。

    4.工艺简单,焊接效率高。

二、焊接方法、原理与特点

    1.电子束焊接

    在电子束焊机真空腔内进行焊接,其焊接工艺是焊机通入电流加热阴极,使它成为一个能发射电子的电子枪系统,带有负电荷的电子束高速飞向处于高电位的称重传感器外壳、密封模片与弹性元件相贴合的焊缝。焊机的聚焦系统使电子束聚焦,并以极高的速度冲击到极小面积的焊缝上,将动能转变为热能。电子束聚焦越细,能量就越高度集中,可在几分之一微秒内,使被焊接的极小面积焊缝的温度升    高到几千度,从而熔化被焊材料进行焊接密封。

    电子束焊接的特点是:

    (1)焊接在100~1 000 Pa压力真空腔内进行,不受各种污染物影响。

    (2)焊接时能量快速高度集中,热影响区小,被焊件不变形。

    (3)适用范围广,可焊接各种合金钢、不锈钢和有色金属材料,焊接最小厚度为0.1 mm。

    (4)焊接后弹性元件或电阻应变计处于100~1 000 Pa真空中,是最佳的密封状态,密封等级可达IP68。

    (5)没有焊渣,无须清除氧化膜。

    2.激光焊接

    激光光束是由单色的、相位相干的电磁波组成,正因为它的单色性和相干性,激光束的能量才可以汇聚到一个相对较小的点上,其功率密度能达到1×107 W/cHi2以上。当激光束聚焦后射向焊缝时,焊接接头吸收光能在局部产生高热,使焊接坡口的尖端熔化而成为一体。

    焊接称重传感器膜片时,脉冲激光电源首先把氙灯点亮,使其处于预燃状态,计算机控制激光电源使氙灯脉冲放电,从而形成一定频率、一定脉宽的光波,该光经过聚光腔辐射到激光晶体上并使其发光,再经过激光谐振腔谐振后发出波长为1. 06 ym的激光,激光经扩束、反射、聚焦后射向被焊接称重传感器的焊缝上,焊缝吸收光能,局部产生高热而熔化,使弹性元件和膜斤、外壳熔合。

激光焊接的特点是:

    (1)为不接触焊接,可将弹性元件放在透明真空罩内,实现真空焊接密封。

    (2)能量集中,热影响区小,焊接的弹性元件、膜片和外壳不变形。

    (3)可熔合不同金属和合金,并能完成不同材料的异性焊接,如金属与陶瓷等。

    (4)没有焊渣,不需要清除氧化膜。

    3.脉冲氩弧焊接

    脉冲氩弧焊接是保护气体下电弧焊的一种,其特点是工艺简单、焊接效率高、适应性强,可焊接各种钢、铝、钛合金,焊接厚度0.1~2 mm。缺点是热影响区较大,对操作者的焊接技术要求高,不适合焊接低容量、体积较小的称重传感器。脉冲氩弧焊接设备由高频脉冲直流焊接电源、氩气瓶、焊枪及其固定支架、表面铺有厚度为3~5 mm铜钣的工作台和自动旋转分度头等组成,可进行手动和自动焊接。脉冲氩弧焊接的特点是:动特性好,脉冲频率调节范围宽,输出电流稳定,电源体积小,焊接技术容易掌握,成本低而焊接质量好。其应用范围是:

    (1)焊接0.08~1  mm厚度的不锈钢、合金钢、镍基合金、钛合金及0.5~1 mm厚度的铝合金。

    (2)用于连续低频脉冲、高频脉冲各种焊接过程。

    (3)适合焊接较薄的波纹管、波纹平膜片、杯形膜片等。

    无论是采用电子束焊接、激光焊接、脉冲氩弧焊接还是其他焊接方法,都必须进行严格的检漏,以保证焊接质量。检漏的方法较多,对于称重传感器而言,采用氦质谱检漏仪进行检漏是比较理想的方法。为便于氦质谱检漏仪有效地检查焊缝质量,称重传感器在抽真空后,应充入90%的氮气和10%的氦气。


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