| 品牌 | KYOWA/日本 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工,電子/電池,汽車及零部件,電氣,機(jī)械設(shè)備 |
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| 品牌 | KYOWA 共和 | 型號(hào) | LC-1TFH |
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| 測(cè)量類型 | 軸向壓縮載荷測(cè)量 | 額定量程 | 1tf（約 9.8kN） |
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| 適用工況 | 高溫環(huán)境載荷采集 | 信號(hào)輸出 | 應(yīng)變橋路模擬電壓輸出 |
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| 適配采集設(shè)備 | 靜態(tài) / 動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) | 安裝形式 | 端面承壓、螺栓固定式安裝 |
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| 內(nèi)部配置 | 耐高溫應(yīng)變片、專用高溫粘接層 | 適用溫度 | 適配高于常規(guī)室溫的高溫測(cè)試場(chǎng)景 |
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日本KYOWA共和高溫用壓縮式載荷傳感器
日本KYOWA共和高溫用壓縮式載荷傳感器
一、產(chǎn)品基礎(chǔ)概述
LC-1TFH 高溫壓縮式載荷傳感器，是 KYOWA 針對(duì)高溫測(cè)力場(chǎng)景打造的專用檢測(cè)器件，額定測(cè)量量程為 1tf，也就是約 9.8kN 軸向壓縮載荷。常規(guī)常溫款載荷傳感器內(nèi)部的膠層、應(yīng)變片會(huì)在較高溫度下出現(xiàn)性能偏移、膠層軟化脫落的問題，無法長(zhǎng)期用于受熱工況，這款產(chǎn)品針對(duì)該痛點(diǎn)完成整套結(jié)構(gòu)與材料優(yōu)化，可在周邊環(huán)境、被測(cè)工件帶有較高溫度的場(chǎng)景完成載荷采集工作。
產(chǎn)品工作邏輯和常規(guī)應(yīng)變式載荷傳感器一致，外部壓力垂直作用在上端承壓面時(shí)，內(nèi)部合金鋼彈性體產(chǎn)生微量彈性形變，貼合在彈性體上的耐高溫應(yīng)變單元同步形變，惠斯通電橋內(nèi)電阻發(fā)生變化，輸出對(duì)應(yīng)電壓信號(hào)，外接應(yīng)變采集儀器就可以把電信號(hào)換算成精準(zhǔn)的載荷數(shù)值。產(chǎn)品外殼依舊采用高強(qiáng)度合金鋼整體加工成型，殼體表面做防銹處理，可阻擋車間內(nèi)粉塵、少量飛濺水汽侵入內(nèi)部結(jié)構(gòu)；端面預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)承壓區(qū)域，底部設(shè)置安裝孔，依靠普通螺栓就可以固定在試驗(yàn)臺(tái)、工裝基座上，無需定制特殊轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)，能夠直接替換常溫傳感器適配高溫工位，降低設(shè)備改造的工作量。
二、核心結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)
2.1 耐高溫彈性體設(shè)計(jì)
彈性體是承接壓力、產(chǎn)生形變的核心部件，LC-1TFH 選用經(jīng)過特殊調(diào)質(zhì)熱處理的合金鋼作為基材，材料高溫屈服強(qiáng)度經(jīng)過校驗(yàn)，在環(huán)境溫度上升時(shí)，彈性體自身的剛性衰減幅度很小，不會(huì)因?yàn)槭軣岢霈F(xiàn)明顯蠕變，保障形變和載荷之間穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。加工階段通過精密磨削控制承壓端面、形變區(qū)域的尺寸公差，受力沿軸向傳導(dǎo)時(shí)，側(cè)向形變被限制在極小范圍，降低側(cè)向剪切力對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。
針對(duì)高溫工況容易出現(xiàn)的金屬疲勞問題，彈性體的厚度、鏤空布局都經(jīng)過多次仿真驗(yàn)算，即便長(zhǎng)期在溫?zé)岘h(huán)境反復(fù)承受加載、卸載操作，金屬內(nèi)部應(yīng)力累積速度較慢，零點(diǎn)漂移的速率處于較低水平，不需要頻繁拆卸重新標(biāo)定。在間歇性高溫、持續(xù)恒溫兩類工況中都可以保持穩(wěn)定的力學(xué)特性，適配不同類型的生產(chǎn)、試驗(yàn)流程。
2.2 耐高溫傳感粘接體系
普通載荷傳感器使用的通用環(huán)氧粘接膠，在溫度升高后會(huì)軟化，應(yīng)變片和彈性體之間出現(xiàn)滑移，直接造成測(cè)量數(shù)據(jù)失真，LC-1TFH 更換了專用耐高溫粘接劑，該粘接劑可以在高溫環(huán)境下維持粘接強(qiáng)度，不會(huì)輕易軟化、脫層，牢牢將應(yīng)變片固定在彈性體形變位置，保障形變可以完整傳遞到應(yīng)變柵格上。
內(nèi)部搭載 KYOWA 定制耐高溫箔式應(yīng)變片，應(yīng)變合金、基底材料都適配高溫環(huán)境，電阻溫度系數(shù)經(jīng)過專項(xiàng)調(diào)校，搭配橋路內(nèi)置的溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，可以抵消環(huán)境升溫帶來的電阻波動(dòng)。當(dāng)傳感器整體溫度上升時(shí)，橋路自身就可以抵消大部分溫度引發(fā)的信號(hào)偏移，大幅減少外部溫度補(bǔ)償操作，即便試驗(yàn)室沒有恒溫設(shè)施、設(shè)備周邊存在熱源散熱，依舊可以輸出可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。引線靠近傳感主體的位置加裝耐高溫防護(hù)套管，避免線纜絕緣層受熱老化開裂，延長(zhǎng)線纜使用壽命，降低線路故障概率。
2.3 機(jī)械與防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化
承壓端面經(jīng)過精細(xì)研磨，平整度較高，搭配硬質(zhì)墊塊使用時(shí)壓力均勻分散，不會(huì)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中壓損端面的情況；端面硬度適配長(zhǎng)期承壓作業(yè)，反復(fù)接觸硬質(zhì)工裝也不容易產(chǎn)生凹痕。殼體拼接位置填充耐熱密封填料，阻擋粉塵、水汽進(jìn)入腔體內(nèi)部，即便在濕度偏高、伴隨少量蒸汽的車間環(huán)境，內(nèi)部傳感元件也可以得到保護(hù)。
傳感器整體體積小巧，可以嵌入空間狹小的工裝內(nèi)部；既可以立式安裝在壓機(jī)壓頭下方，也可以橫向安置在基座內(nèi)部檢測(cè)支撐載荷。引線可搭配耐高溫延長(zhǎng)線拓展布線距離，把采集設(shè)備安置在遠(yuǎn)離熱源的區(qū)域，操作人員可以在常溫位置讀取數(shù)據(jù)，規(guī)避高溫對(duì)測(cè)控設(shè)備造成損傷。
三、核心使用優(yōu)勢(shì)
3.1 高溫環(huán)境測(cè)量穩(wěn)定性強(qiáng)
常規(guī)常溫傳感器僅適合室溫區(qū)間作業(yè)，一旦工件余熱傳導(dǎo)至傳感器，測(cè)量誤差就會(huì)快速上漲，LC-1TFH 可以承接工件余熱、周邊設(shè)備散熱帶來的溫度影響，在多數(shù)常規(guī)高溫測(cè)力場(chǎng)景直接投入使用。應(yīng)變片、粘接層、引線的耐熱屬性互相配合，長(zhǎng)時(shí)間受熱后數(shù)據(jù)重復(fù)性依舊較好，多次加載得到的結(jié)果偏差很小，獲取的數(shù)據(jù)可直接用于試驗(yàn)分析、生產(chǎn)工藝校驗(yàn)，不用反復(fù)修正溫度帶來的誤差。
針對(duì)短時(shí)間接觸高溫工件的工況，傳感器不需要額外加裝厚重隔熱結(jié)構(gòu)，僅需簡(jiǎn)易隔熱墊片隔離高溫沖擊，就可以穩(wěn)定開展檢測(cè)，簡(jiǎn)化工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縮減工裝制造成本。
3.2 設(shè)備適配兼容性出色
這款傳感器沿用 KYOWA 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變橋路輸出規(guī)格，可以直接對(duì)接品牌旗下各類靜態(tài)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀，同時(shí)適配市面上主流第三方應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄儀。工廠原有測(cè)控硬件不需要更換，只要調(diào)整接線方式，就可以把 LC-1TFH 接入現(xiàn)有測(cè)控體系，降低更新測(cè)溫測(cè)力設(shè)備的資金投入。
產(chǎn)品出廠資料內(nèi)標(biāo)注橋路電阻、靈敏度、接線定義等關(guān)鍵參數(shù)，技術(shù)人員參照文檔就可以完成接線、標(biāo)定工作，不需要廠家技術(shù)人員到場(chǎng)調(diào)試；當(dāng)需要把傳感器挪用到不同工位時(shí)，拆裝、重新標(biāo)定的操作門檻較低，單臺(tái)設(shè)備可以流轉(zhuǎn)多個(gè)車間、試驗(yàn)室使用，提升硬件利用率。
3.3 長(zhǎng)期運(yùn)維成本較低
彈性體耐熱抗蠕變、粘接層耐高溫不易失效，合規(guī)使用條件下，可完成上萬次加載作業(yè)；日常運(yùn)維只需要清理承壓端面碎屑、檢查引線外皮磨損情況，不需要頻繁拆解檢修。零點(diǎn)漂移速度平緩，兩次標(biāo)定之間可以間隔較長(zhǎng)周期，減少計(jì)量標(biāo)定產(chǎn)生的費(fèi)用與停工時(shí)長(zhǎng)。
相比采用常溫傳感器外加復(fù)雜水冷、風(fēng)冷隔熱套件的方案，使用 LC-1TFH 可以省去冷卻管路、溫控組件的采購(gòu)、布設(shè)、維護(hù)工作，減少管路漏水、風(fēng)機(jī)故障衍生的設(shè)備問題，整體運(yùn)維工作量可以明顯降低。
3.4 安裝適配靈活
產(chǎn)品采用通用壓縮式安裝結(jié)構(gòu)，可直接沿用原有常溫傳感器的安裝基座，直接替換升級(jí)，不用大范圍改造工裝。既可以單獨(dú)單臺(tái)檢測(cè)單點(diǎn)載荷，也可以多臺(tái)組合排布，采集大型工裝不同位置的受力分布；狹小腔體、深槽這類難以布置復(fù)雜隔熱結(jié)構(gòu)的位置，都可以安置這款傳感器完成受力監(jiān)測(cè)。
四、主流應(yīng)用場(chǎng)景
4.1 高溫材料力學(xué)試驗(yàn)
高校、企業(yè)研發(fā)部門開展金屬、復(fù)合材料高溫壓縮試驗(yàn)時(shí)，試樣加熱后會(huì)攜帶大量余熱，普通傳感器接觸試樣后性能會(huì)快速下降，使用 LC-1TFH 搭配高溫試驗(yàn)爐、熱壓試驗(yàn)機(jī)，就可以采集試樣受熱狀態(tài)下受壓的載荷數(shù)值，配合位移數(shù)據(jù)繪制高溫環(huán)境下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，獲取材料高溫屈服強(qiáng)度、抗壓模量等關(guān)鍵參數(shù)。鋼鐵、橡塑、陶瓷材料研發(fā)環(huán)節(jié)，都會(huì)用到這類耐高溫測(cè)力設(shè)備，以此調(diào)整材料配方、熱處理工藝，優(yōu)化成品性能。耐火磚塊、高溫陶瓷構(gòu)件承壓檢測(cè)，同樣可以依托該傳感器獲取載荷數(shù)據(jù)，核驗(yàn)構(gòu)件高溫工況下的承載能力。
4.2 熱態(tài)壓裝、熱裝配工藝監(jiān)測(cè)
機(jī)械行業(yè)大量零部件會(huì)采用熱脹冷縮原理完成壓裝，將軸類零件加熱后壓入基座內(nèi)部，壓裝過程工件會(huì)向外散發(fā)熱量，傳統(tǒng)測(cè)力傳感器容易受熱失靈。把 LC-1TFH 布置在壓裝機(jī)承壓位置，實(shí)時(shí)采集壓合力，一旦壓力超出工藝閾值就觸發(fā)停機(jī)，規(guī)避壓力過大擠壓變形零部件，或是壓力不足造成裝配松動(dòng)的問題。汽車、液壓元件、精密軸承熱壓裝配生產(chǎn)線，都可以搭載該傳感器搭建壓力管控環(huán)節(jié)，穩(wěn)定裝配質(zhì)量，降低不合格產(chǎn)品產(chǎn)出量。
4.3 熱處理工裝、高溫夾具受力監(jiān)測(cè)
淬火、退火這類熱處理工序內(nèi)，工裝夾具長(zhǎng)期處在溫?zé)岘h(huán)境，支撐結(jié)構(gòu)會(huì)承受工件自重、夾持力，通過在工裝關(guān)鍵承壓點(diǎn)位布置 LC-1TFH，能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)支撐載荷，判斷工裝是否出現(xiàn)應(yīng)力超限、形變加劇的情況，提前排查工裝斷裂、工件墜落的隱患。夾具夾緊力校驗(yàn)環(huán)節(jié)，也可以借助這款傳感器獲取高溫狀態(tài)下夾緊力變化數(shù)值，調(diào)整液壓、氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)輸出壓力，避免高溫下工件膨脹被夾碎，或是夾緊力不足工件移位報(bào)廢。
4.4 橡塑、熱熔成型設(shè)備載荷檢測(cè)
橡膠、熱塑性材料熱壓成型時(shí)，模具整體溫度較高，模腔內(nèi)部物料受壓產(chǎn)生的作用力會(huì)傳導(dǎo)至模具基座，在基座安置 LC-1TFH 可以采集成型壓力，用來調(diào)整液壓系統(tǒng)輸出壓強(qiáng)，控制產(chǎn)品密實(shí)度，減少氣泡、缺料這類成型缺陷。橡膠硫化、復(fù)合材料熱壓固化的生產(chǎn)流程里，精準(zhǔn)的壓力數(shù)據(jù)可以幫助技術(shù)人員優(yōu)化成型參數(shù)，提升批次產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性。
4.5 工業(yè)爐配套支撐結(jié)構(gòu)檢測(cè)
臺(tái)車爐、真空爐內(nèi)部的物料托架、承重基座，長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境承載工件重量，定期檢修階段可以布置該傳感器開展靜載測(cè)試，核驗(yàn)托架承載余量；日常生產(chǎn)中加裝傳感器實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，一旦托架受力超出安全范圍就發(fā)出預(yù)警，規(guī)避托架坍塌、高溫工件灑落引發(fā)的生產(chǎn)安全事故。冶金小件退火、粉末冶金燒結(jié)生產(chǎn)線的爐內(nèi)承重結(jié)構(gòu)，都可以使用該類傳感器完成受力監(jiān)測(cè)。
五、安裝與日常使用注意事項(xiàng)
5.1 安裝操作規(guī)范
裝配時(shí)優(yōu)先保障載荷垂直作用于承壓端面，盡量規(guī)避大角度側(cè)向力沖擊傳感器；工況無法消除側(cè)向分力時(shí)，需要增設(shè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)約束受力方向，降低剪切力對(duì)彈性體、粘接層的損耗。承壓面上下加裝耐高溫硬質(zhì)墊塊，分散局部壓強(qiáng)，避免工件尖銳位置直接接觸傳感器端面造成凹坑。緊固螺栓采用對(duì)角分次擰緊的方式，避免單邊擠壓殼體引發(fā)內(nèi)部應(yīng)力，造成初始零點(diǎn)偏移；螺栓鎖緊力度參照參數(shù)手冊(cè)，不要過度施壓擠壓傳感器外殼。
如果工件表面溫度高，建議在工件和傳感器之間增設(shè)隔熱墊片，隔絕瞬時(shí)高溫沖擊，進(jìn)一步拉長(zhǎng)設(shè)備服役周期；隔熱墊片優(yōu)先選用導(dǎo)熱率低、抗壓強(qiáng)度高的材質(zhì)，不要選用過厚軟墊造成壓力損耗。
5.2 布線與電氣防護(hù)
信號(hào)引線遠(yuǎn)離大功率電機(jī)、變頻器、焊接線纜等強(qiáng)干擾源，線路必須穿過高溫區(qū)域時(shí)，更換專用耐高溫引線；線路穿過強(qiáng)電區(qū)域時(shí)，加裝金屬穿線管屏蔽電磁干擾，降低信號(hào)雜波。引線接頭安置在溫度較低的區(qū)域，接頭外層包裹耐熱防水護(hù)套，避免冷凝水汽侵蝕金屬觸點(diǎn)，引發(fā)信號(hào)漂移、斷路問題；引線預(yù)留少量松弛余量，設(shè)備受熱輕微膨脹、工裝往復(fù)移動(dòng)時(shí)，不會(huì)拉扯導(dǎo)線導(dǎo)致內(nèi)部斷線。
5.3 日常運(yùn)維要點(diǎn)
每次長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試前核查零點(diǎn)讀數(shù)，偏移量偏大時(shí)執(zhí)行零點(diǎn)重置；承壓端面附著硬質(zhì)碎屑使用軟毛刷清理，禁止硬質(zhì)刀具刮擦端面防護(hù)層。設(shè)備長(zhǎng)期閑置時(shí)收納在干燥常溫庫房，接線端頭做防塵包裹，減緩金屬觸點(diǎn)氧化速度。如果傳感器遭遇超量程承壓、劇烈磕碰，需要送至計(jì)量機(jī)構(gòu)重新標(biāo)定，核驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)達(dá)標(biāo)后再投入使用。
六、產(chǎn)品拓展適配說明
LC-1TFH 屬于標(biāo)準(zhǔn)化耐高溫壓縮傳感單元，單臺(tái)可完成單點(diǎn)測(cè)力，多臺(tái)組合就可以搭建多點(diǎn)受力采集系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)大型工裝不同位置載荷分布。對(duì)接 KYOWA 數(shù)據(jù)采集終端后，可自動(dòng)存儲(chǔ)載荷曲線、導(dǎo)出測(cè)試數(shù)據(jù)，用于工藝歸檔、試驗(yàn)報(bào)告編制。搭配耐熱轉(zhuǎn)接工裝之后，還可以適配真空、低濕度等特殊高溫工況，覆蓋更多細(xì)分工業(yè)、科研測(cè)力需求。
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