- 탄성 요소의 금속 재료
탄성 요소의 금속 재료는 계량 센서의 종합 성능과 장기 안정성에 중요한 역할을 합니다.
- 높은 항복 강도와 탄성 한계, 우수한 탄성 계수의 시간 및 온도 안정성, 작은 탄성 히스테리시스, 가공과 열처리에 따른 잔류 응력 최소화를 만족하는 재료를 선택해야 합니다.
- 일부 자료에 따르면, 담금질된 재료의 연성이 좋으면 가공과 열처리 후 잔류 응력이 작습니다.
- 탄성 계수의 시간에 따른 안정성에 특별히 주의해야 하며, 로드셀의 수명 동안 재료의 탄성 계수가 변하지 않아야 합니다.
- 제조 과정에서의 인간 요인 최소화
- 스트레인 게이지형 계량 센서의 작동 원리와 전체 구조상, 일부 공정은 수작업으로 이루어져야 하며, 이 과정에서 계량 센서의 품질은 인간 요인에 크게 좌우됩니다.
- 따라서 과학적이고 합리적이며 재현 가능한 제조 공정을 수립하고, 컴퓨터 제어 자동 또는 반자동 공정을 늘려 인간 요인의 제품 품질 영향을 최소화해야 합니다.
- 로드셀 구조 설계
- 탄성 요소, 하우징, 다이어프램, 상부 헤드 및 하부 패드는 하중 후 성능 변동이 없거나 최소화되도록 설계해야 합니다.
- 설계 시 스트레인 구간의 응력은 단일하고 균일해야 하며, 패치 위치는 가능한 평평하게 유지합니다.
- 구조는 편심 하중과 측방 하중에 저항할 수 있어야 하며, 설치력은 스트레인 구간에서 멀리 떨어져야 합니다.
- 베어링 포인트 변위를 방지하며, 조립 제품이라도 가능한 한 일체 구조로 설계하여 최적의 기술 성능과 장기 안정성을 확보합니다.
- 가공과 열처리
- 탄성 요소 가공 시 표면 불균일 변형으로 잔류 응력이 발생합니다. 절삭량이 클수록 잔류 응력은 증가하며, 연삭 시 최대 잔류 응력이 발생합니다.
- 따라서 합리적인 가공 기술을 수립하고 적절한 절삭 매개변수를 지정해야 합니다.
- 열처리 과정에서는 금속 재료의 불균일 냉각과 상 변화로 인해 코어층과 표면층에 서로 다른 방향의 잔류 응력이 발생하며, 코어층은 인장 응력, 표면층은 압축 응력이 생깁니다.
- 템퍼링 공정을 사용하여 반대 방향의 응력을 생성하고 잔류 응력을 상쇄시켜 영향을 최소화해야 합니다.
- 회로 보상 및 조정
- 스트레인 게이지형 로드셀은 조립 및 제조 공정에서 칩 조립과 브리징 후 제품이 형성됩니다.
- 내부 결함과 외부 환경 영향으로 일부 성능 지표가 설계 요구를 충족하지 못할 수 있으므로, 다양한 회로 보상과 조정을 수행하여 로드셀 자체와 외부 환경 조건의 안정성을 향상시킵니다.
- 정교한 회로 보상 기술은 계량 센서 안정성을 높이는 중요한 단계입니다.
- 보호 및 밀봉
- 보호와 밀봉은 계량 센서 제조 과정의 핵심 공정이며, 계량 센서가 외부 환경 충격에도 안정적으로 작동하도록 하는 근본적 보장입니다.
- 보호 밀봉이 불완전하면 탄성 요소, 스트레인 게이지, 접착층이 공기 중 습기를 흡수하여 가소화되고 접착력과 강성이 저하되어 제로 드리프트 및 불규칙 출력 변화가 발생하며, 결국 로드셀이 고장 날 수 있습니다.
- 따라서 효과적인 보호와 밀봉은 장기 안정적 작동을 위한 기본 보장입니다.
- 이 외에도 계량 센서의 안정성을 높이기 위해, 다양한 기술적 조치와 공정 수단을 적용하고, 사용 조건을 시뮬레이션하며, 인공 노화 테스트를 통해 잔류 응력을 최대한 해소하고 성능 변동을 최소화해야 합니다.