一、使用前準(zhǔn)備工作
KFGS-1-120-D16-11 為 1mm 超短柵 0°/90° 正交雙軸應(yīng)變花,適配線膨脹系數(shù) 11×10??/℃碳鋼、不銹鋼構(gòu)件,多用于微型螺栓、精密模具、小型薄壁零件、應(yīng)力集中微小區(qū)域的平面應(yīng)力檢測。使用前需完成測點(diǎn)處理、應(yīng)變片預(yù)檢、配套耗材工具準(zhǔn)備三步基礎(chǔ)操作。
第一,工具與耗材籌備。準(zhǔn)備 80~120 目氧化鋁砂紙、無水乙醇、無塵脫脂棉布、共和 CC-33A 快干粘接膠 / EP-340 環(huán)氧膠、防水防護(hù)膏、低溫?zé)o鉛焊錫、細(xì)電烙鐵、120Ω 適配靜態(tài) / 動態(tài)應(yīng)變采集儀、數(shù)字萬用表、絕緣膠帶、軟性橡膠滾。所有工具保持潔凈,禁止沾染切削液、酸堿油污,避免污染測點(diǎn)與應(yīng)變片。
第二,被測構(gòu)件測點(diǎn)打磨清潔。選取零件應(yīng)力集中點(diǎn)位,用砂紙交叉往復(fù)打磨,徹底清除漆面、銹蝕、氧化皮,打磨區(qū)域范圍大于應(yīng)變片基底,打磨完成后金屬表面呈現(xiàn)均勻啞光質(zhì)感。取無塵棉布蘸取足量無水乙醇,反復(fù)擦拭測點(diǎn) 3~4 次,清除打磨粉塵、手部油脂殘留,自然靜置風(fēng)干。全程禁止徒手觸碰打磨完成的金屬測點(diǎn),汗液鹽分長期殘留會腐蝕粘接層與金屬柵絲;潮濕工況測點(diǎn)風(fēng)干后可薄涂底涂劑,提升膠水附著力。
第三,應(yīng)變花開箱預(yù)檢。應(yīng)變片出廠為真空密封包裝,拆封后放置常溫干燥環(huán)境靜置 10 分鐘,消除內(nèi)外溫差產(chǎn)生的凝露。使用萬用表分別測量 0°、90° 兩組獨(dú)立敏感柵電阻,標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)稱阻值 120Ω,允許偏差 ±0.5Ω;若出現(xiàn)阻值無窮大斷路、阻值嚴(yán)重偏離標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值,直接判定失效,不可貼片使用。目視檢查 1mm 超短柵區(qū)域、聚酰亞胺基底、引線焊盤根部,確認(rèn)無折痕、柵絲無破損、焊盤無氧化開裂。拿取應(yīng)變片僅可夾持引線末端,嚴(yán)禁彎折、擠壓基底,超短柵結(jié)構(gòu)極易因輕微外力造成內(nèi)部柵絲斷裂。
二、貼片標(biāo)準(zhǔn)化操作步驟
貼片是決定測量精度與使用壽命的核心環(huán)節(jié),嚴(yán)格按照定位、涂膠、貼合、排氣、固化五步操作。
第一步,精準(zhǔn)對位定位。借助應(yīng)變片基底自帶透明對位標(biāo)線,對齊構(gòu)件受力主方向,0° 柵絲平行于構(gòu)件軸向載荷方向,90° 柵絲垂直于軸向,標(biāo)記測點(diǎn)定位線,保證角度偏差控制在 ±5° 以內(nèi),避免方向偏移帶來測量誤差。
第二步,均勻涂膠。選用適配工況的粘接膠,少量均勻涂抹在應(yīng)變片基底背面,膠水厚度薄而均勻,嚴(yán)格控制用膠量,防止膠水溢出覆蓋金屬焊盤,膠水包裹焊盤會造成引線絕緣失效、虛焊短路。
第三步,貼合基底排氣。將涂膠后的應(yīng)變花對準(zhǔn)定位線平穩(wěn)貼合在金屬測點(diǎn)上,使用軟性橡膠滾從應(yīng)變片中心向外側(cè)單向勻速滾壓,徹底排出基底與金屬基材之間的氣泡夾層。氣泡會留存水汽,長期使用引發(fā)粘接層分層、零點(diǎn)漂移,滾壓完成后確認(rèn)基底無翹邊、無氣泡凸起。
第四步,膠水固化養(yǎng)護(hù)。CC-33A 快干膠室溫靜置 30 分鐘初步固化,2 小時完全固化;EP-340 環(huán)氧膠常溫固化 24 小時,高溫工況可低溫加溫加速固化。固化全過程保持測點(diǎn)無塵、干燥,禁止觸碰、拉扯引線,未完全固化不得接入采集儀通電測試,防止基底移位、粘接層脫落。
三、引線焊接與布線操作
固化完成后開展引線焊接布線工作,該型號兩組柵絲分別配有獨(dú)立焊盤,需分開焊接引線,避免兩組線路短路。
第一,焊盤預(yù)處理。細(xì)砂紙輕微打磨焊盤表層氧化膜,無水乙醇擦拭焊盤并風(fēng)干,保證焊盤潔凈無氧化,提升焊錫附著力。
第二,低溫焊接操作。選用低溫?zé)o鉛焊錫,小型電烙鐵溫度調(diào)至低溫檔位,快速點(diǎn)焊引線與金屬焊盤,單次焊接時長控制在 2 秒以內(nèi),長時間高溫灼燒會融化基底聚酰亞胺材料,造成柵絲損壞。焊點(diǎn)飽滿小巧,無多余焊錫粘連兩組焊盤,焊接完成后冷卻片刻,萬用表復(fù)測兩組柵絲電阻,確認(rèn)焊接后阻值無異常。
第三,線路固定與絕緣防護(hù)。使用絕緣膠帶、塑料卡扣分段固定引出導(dǎo)線,設(shè)備振動工況預(yù)留少量引線松弛余量,避免機(jī)械往復(fù)運(yùn)動拉扯引線根部造成斷裂。引線與構(gòu)件金屬棱角接觸位置纏繞多層絕緣膠帶,防止線材磨損破皮漏電;布線遠(yuǎn)離高溫?zé)嵩?、切削液噴淋區(qū)域,減少線路老化、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
四、防水防塵防護(hù)層施工
根據(jù)使用環(huán)境差異,分室內(nèi)干燥實(shí)驗(yàn)室、戶外 / 埋地潮濕工業(yè)工況兩套防護(hù)施工方案,防護(hù)層可隔絕水汽、粉塵、油污,大幅延長應(yīng)變片使用壽命。
室內(nèi)干燥實(shí)驗(yàn)室短期試驗(yàn):固化焊接完成后,僅在基底與引線焊盤根部薄涂一層共和專用防護(hù)膏,完全覆蓋柵絲區(qū)域與焊點(diǎn),隔絕少量粉塵、輕微水汽,無需多層加厚防護(hù)。
戶外、濕熱車間、埋地長期在線監(jiān)測工況:采用分層防護(hù)工藝,第一層薄涂防護(hù)膏完整包裹應(yīng)變片基底、全部焊點(diǎn);待第一層完全固化后,第二層加厚涂抹引線根部位置,封堵引線與基底縫隙,防止水汽沿縫隙侵入內(nèi)部柵絲;兩層防護(hù)膏固化完成后,外層纏繞防水絕緣膠帶完全覆蓋測點(diǎn),雙重隔絕雨水、土壤水汽、車間切削液。
五、采集儀接線與設(shè)備調(diào)試校準(zhǔn)
該應(yīng)變片標(biāo)準(zhǔn)電阻 120Ω,適配市面全部通用靜態(tài)、動態(tài)應(yīng)變采集設(shè)備,支持半橋、全橋兩種測量電路接法,常規(guī)單測點(diǎn)應(yīng)力檢測優(yōu)先使用半橋電路。
第一,橋路接線方式。半橋接法:將應(yīng)變花其中一組柵絲接入采集儀工作橋臂,采集儀內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn) 120Ω 固定電阻作為補(bǔ)償橋臂,依托 11# 鋼材自帶 SELCOM 溫度自補(bǔ)償技術(shù),無需額外粘貼外部補(bǔ)償片,簡化布線;全橋接法:同一測點(diǎn)兩片應(yīng)變花或構(gòu)件對稱位置應(yīng)變片搭配組成全橋,適用于高精度動態(tài)交變載荷測試,可進(jìn)一步抵消微小溫漂、提升信號靈敏度。接線時區(qū)分兩組柵絲線路,做好 0°、90° 線路標(biāo)識,避免通道接反造成數(shù)據(jù)錯亂。
第二,通電空載零點(diǎn)校準(zhǔn)。全部線路接線完成后,檢查線路無短路、引線無破皮漏電,開啟應(yīng)變采集儀輸入標(biāo)準(zhǔn)激勵電壓。設(shè)備空載靜置 15~30 分鐘,待設(shè)備與應(yīng)變片溫度穩(wěn)定后執(zhí)行橋路平衡清零操作,記錄空載初始零點(diǎn)應(yīng)變數(shù)值;若零點(diǎn)漂移數(shù)值過大,排查防護(hù)層破損、粘接層脫粘、線路短路等故障,故障排除后再次清零校準(zhǔn)。
第三,參數(shù)設(shè)置。在采集儀內(nèi)錄入應(yīng)變片靈敏系數(shù) 2.1,匹配鋼材彈性模量、泊松比參數(shù);動態(tài)振動測試設(shè)置對應(yīng)采樣頻率,靜態(tài)靜力加載設(shè)置定時數(shù)據(jù)存儲功能,參數(shù)確認(rèn)無誤后,方可開展構(gòu)件加載應(yīng)力測試、長期在線應(yīng)力監(jiān)測。
六、測試過程規(guī)范使用要求
加載測試、長期在線監(jiān)測階段需遵循規(guī)范操作,減少人為操作帶來的數(shù)據(jù)誤差與應(yīng)變片損壞。
靜態(tài)分級加載試驗(yàn):從零荷載開始分級緩慢加載,禁止瞬間沖擊式加載,避免構(gòu)件瞬時巨大應(yīng)力造成應(yīng)變片基底撕裂;每一級荷載穩(wěn)定靜置 5~10 分鐘,待應(yīng)變讀數(shù)穩(wěn)定后再記錄數(shù)據(jù);試驗(yàn)結(jié)束后緩慢卸載至零荷載,再次記錄空載零點(diǎn),對比初始零點(diǎn)判斷應(yīng)變片是否出現(xiàn)蠕變、脫粘故障。
動態(tài)交變振動監(jiān)測:定期遠(yuǎn)程調(diào)取采集儀零點(diǎn)基線數(shù)據(jù),觀察零點(diǎn)是否持續(xù)單向漂移;設(shè)備運(yùn)行過程中禁止碰撞、踩踏測點(diǎn)周邊構(gòu)件,避免外力沖擊導(dǎo)致基底脫粘;車間作業(yè)避免切削液、機(jī)油直接噴淋測點(diǎn)防護(hù)層,防止防護(hù)膏溶解失效。
單次測試結(jié)束收尾操作:短期實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)完成后,切斷采集儀激勵電壓,避免應(yīng)變片長期帶電加速金屬柵絲氧化;干燥毛刷清理測點(diǎn)表面粉塵、油污,短期重復(fù)測試可在測點(diǎn)外層粘貼防塵保護(hù)膜;長期停工停用按照封存維護(hù)規(guī)范做好防護(hù),切斷線路收納引線。
七、使用過程禁忌與失效規(guī)避要點(diǎn)
禁止使用高濃度酸堿溶劑直接沖洗應(yīng)變片測點(diǎn),會腐蝕聚酰亞胺基底與金屬柵絲;清潔僅可使用無水乙醇。
焊接引線嚴(yán)禁長時間高溫灼燒焊盤,防止基底融化、柵絲斷路。
加載過程禁止超極限應(yīng)變使用,該應(yīng)變片線性測量區(qū)間 0~5% 應(yīng)變,超出范圍會造成柵絲塑性形變,產(chǎn)生不可逆蠕變損傷,永久喪失測量精度。
引線不可緊繃無松弛余量,設(shè)備振動、構(gòu)件形變拉扯引線極易造成焊盤根部斷裂。
禁止混用不匹配基材,11# 自補(bǔ)償規(guī)格僅適配碳鋼、不銹鋼,鋁、銅基材使用會產(chǎn)生大幅溫漂,測量數(shù)據(jù)完全失真。
防護(hù)層出現(xiàn)開裂、脫落需及時停機(jī)補(bǔ)涂防護(hù)膏,水汽侵入會快速降低絕緣電阻,引發(fā)零點(diǎn)持續(xù)漂移、柵絲腐蝕斷路。