焊接密封型车载称重传感器的激光多重改性机理及应用研究

发布时间：2021-01-10 14:28

　　称重传感器的品质决定了车载称重系统的性能。由于车载称重的应用环境非常恶劣,其对称重传感器的耐久性、稳定性以及动态称重精度等品质的要求也更高。为了提高称重传感器的耐久性与稳定性,人们对称重传感器的的设计与制造工艺进行了多方面的探索研究,其中,称重传感器的焊接密封是其研究热点之一。对称重传感器来说,保持敏感元件感受应变的能力是确保其各项性能的关键,而激光加工技术（如激光焊接、激光冲击、激光表面微织构化等）在提高密封连接可靠性、消除残余应力、保持应力传递效率和提高使用寿命等方面具有很强的工艺与技术优势。因此,本文采用激光焊接、激光冲击以及激光表面织构化等技术对称重传感器（简称传感器）开展了密封连接、残余应力调制以及对贴片表面微织构化等一系列工艺技术与机理研究,主要研究工作与结论如下:（1）分析研究了密封膜片结构对称重传感器输出的影响。采用P型有限元法,对焊接三种不同密封膜片的悬臂梁型传感器输出灵敏度进行了理论模拟分析与优化设计,获得了密封膜片结构尺寸对传感器输出灵敏度影响的一般规律。模拟结果显示优化后的碗型密封膜片对传感器输出灵敏度的影响最小,降低到了2%FS（Full Scale）以下。通... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

称重传感器的测量原理示意图

指标的定义与测试计算方法进行说明[4]。下图1.2是称重传感器主要性能指标的示意图。图1.2 称重传感器部分性能指标示意图Fig.1.2 Metrology performance scheme of load cell（1） 额定输出（输出灵敏度/Span）额定输出 是称重传感器测量上限输出值与测量下限输出值之间的差值。作为输出灵敏度 时，一般与单位激励电压的比值表示（单位mV/V），计算公式如下： 其中， 是测量上限处的输出平均值， 是测量下限处的输出平均值。（2） 非线性 非线性表征了称重传感器正向加载过程中平均校准曲线与工作特性不一致的程度。一般采用端点连线作为理想工作特性。如图1.2所示，校准曲线与工作特性曲线最大偏差为 ，非线性误差的计算公式如下： FS （3） 滞后 滞后表征了正向加载与反向卸载行程校准曲线不重合程度的指标。如图1.2所示，正向加载校准曲线与反向卸载校准曲线最大偏差为

10面残余压应力具有良好的稳定性。图1.3 激光冲击处理示意图[71]Fig.1.3 Schematic of laser shock peening[71]（2）激光表面织构处理。激光表面织构处理（Laser Surface Texturing，LST）是利用脉冲激光束在工件表面构建重复的、深度较浅的纹路，使其形成功能化表面，主要起到改善表面粘接、润滑等作用。在提高表面粘接性方面，Romoli[74]等利用纳秒激光烧蚀技术在铝合金表面制作出一系列微结构，研究发现经过处理的材料相对未做处理的材料，其粘接强度平均增加了25%。Baburaj[75]等通过激光烧蚀工艺对钛表面进行改性，在经过激光处理的材料表面形成一系列微柱阵列从而提高了钛金属板之间的结合强度，文中研究认为影响结合强度的因素包括表面积的增加、微柱之间粘接剂的机械锁定、表面化学的改变以及界面浸润性的改善等。根据上述激光加工领域的研究成果可知


本文编号：2968872