СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗОНАТОРОВ ДЛЯ ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ УСКОРЕНИЯ ИЗ ЭЛИНВАРНЫХ СПЛАВОВ
METHOD OF MAKING RESONATORS FOR FREQUENCY ACCELERATION TRANSDUCERS FROM ELINVAR ALLOYS

Изобретение относится к высокоточному приборостроению средств автоматизации и систем управления. Оно может быть использовано при изготовлении резонаторов из элинварных сплавов, входящих в состав датчиков, позволяющих измерять ускорение по изменению частоты поперечных колебаний резонатора, а также для обеспечения стабилизации параметров упругих элементов датчиков различных типов.
Известен способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами, заключающийся в термостабилизации упругого элемента с одновременным контролем выходного сигнала и циклическим разогревом, который осуществляют импульсным электрическим током до температур, обеспечивающих высокотемпературный обжиг перед его термостабилизацией (патент RU 2301977 С1, G01L 7/02, 2005.10.26).
Недостатком предложенного способа является то, что операция термостабилизации - единственная, выполняется на заключительной стадии технологического процесса и не обеспечивает снятие внутренних напряжений в чувствительном элементе в полной мере. Тем самым не обеспечивается стабильность выходных параметров упругого элемента, точность измеряемых величин превышает 5% от заданных значений.
Известен способ доводки характеристик упругого элемента вибрационных датчиков, заключающийся в том, что упругий элемент подвергается термическому воздействию при температуре, не превышающей температуру оптимального отпуска материала упругого элемента, и выше температуры, при которой предел упругости материала ниже напряжения от приложенной нагрузки. Для снятия остаточных напряжений в этом случае перемычку помещают в зажимное приспособление (авторское свидетельство 883666, G01H 13/00, G01L 1/10, 1978.11.20).
Недостатком данного способа является то, что не удается получить упругие элементы с требуемыми характеристиками вследствие того, что одна термическая операция не в состоянии обеспечить снятие внутренних напряжений в упругом элементе.
Наиболее близким по технологической сущности аналогом, то есть прототипом, является способ изготовления цилиндрических резонаторов для частотных датчиков давления из элинварных сплавов (авторское свидетельство SU 1478794, G01L 11/00, 1987.07.24).
Недостатком наиболее близкого технологического решения является недостаточная стабильность выходных параметров резонатора, обусловленная тем, что термообработка выполняется на заключительной стадии технологического процесса, что не позволяет полностью снять накопленные внутренние напряжения. Отсутствует промежуточный контроль параметров, что делает невозможным прогнозирование отклонений частоты колебаний от номинального значения и приводит к нестабильности процесса измерения параметров.
Сущность изобретения заключается в том, что после и перед выполнением каждой из критичных формообразующих операций изготовления резонатора выполняются операции термостабилизации, проводимые при нагреве t=250±20°С с выдержкой по времени в течение 4÷5 часов. Общее количество операций для изготовления резонатора составляет несколько десятков. Опытным путем были определены критичные операции: фрезерная, сверлильная, электроэрозионная, после выполнения которых возникают максимальные внутренние напряжения. Введение операций термостабилизации приводит к релаксации внутренних напряжений, повышению стабильности измерения ускорения, позволяет повысить чувствительность изменения частоты колебаний в зависимости от ускорения и обеспечить измерение ускорения с требуемой точностью. После выполнения последней операции термостабилизации производится дополнительный промежуточный контроль частоты колебаний резонатора, что позволяет выполнить две функции. Первая - настроечная - для обеспечения допуска на целевое значение функциональной характеристики - частоты колебаний. Вторая - управления - для корректировки параметров технологического процесса (скорости резания, силы тока и напряжения при электроэрозионной обработке) и конструктивных параметров (допусков на геометрические размеры), что позволяет обеспечить возможность внесения упреждающих и корректирующих действий в технологический процесс изготовления резонаторов из данной партии изделий.
Опытная проверка предлагаемого технического решения показала, что внутренние напряжения в резонаторе после применения операций термостабилизации уменьшились с 50…60 МПа до 20…35 МПа, что обусловило совместно с введением операции промежуточного контроля частоты увеличение выхода годных резонаторов на 18%.