Пластмассовое изделие

Датчики деформации (тензодатчики) -это наиболее широко распространенный метод испытаний пластиковых изделий. Используются датчи­ки деформации, генерирующие пропорциональный напряжению электрический сиг­нал. Тензодатчики очень полезны для количественного анализа поверхностной де­формации пластмассового изделия, связанной с внешними нагрузками или снятием внутренних напряжений в пластмассовых изделиях. Если проводник подвергается растяжению или сжатию, то его сопротивление будет изменяться в зависимости от изменения его длины и площади поперечного сечения, а пьезоэлектрическое сопротивление проводника будет зависеть от величины механического напряжения. Проводники, приклеенные к поверхности пластмассо­вых изделий, будут преобразовывать деформацию, вызванную приложенным давле­нием, в электрическое сопротивление (зависимость между деформацией и сопро­тивлением линейная).
Датчик — это очень тонкое электрическое сопротивление, чувствительное к дефор­мации. Когда датчик прикреплен к испытательному образцу ( изготовленное пластмассовое изделие), он преобразует деформа­цию поверхности, вызванную приложенным давлением, в изменение электрического сопротивления датчика. Чувствительные проводящие элементы изготавливают из тонких пленок толщиной меньше, чем 0,0010 дюймов (0,005 мм); более толстые ис­пользуют для изготовления фотоэлектрических датчиков. Геометрическая форма дат­чика такова, что длина его максимальна вдоль одной оси. Линейная тонкопленочная структура датчика имеет широкие контакты, уменьшающие чувствитель­ность датчика в поперечном направлении и снижающие величину ложного входного сигнала при испытании пластмассового изделия. Такой датчик предназначен для измерения той составляющей деформации, которая направлена вдоль его наибольшей длины. Тонкопленочные датчики имеют луженые контакты или луженые провода.
Чаще всего датчики изготавливают из медно-никелевого или никель-хромовой сплава, работающего в диапазоне очень низких или очен ь высоких тем ператур.
Полупроводниковые и пьезоэлектрические датчики применяют для измерения де­формации в пластиковых изделиях при очень малых нагрузках . Тонкопленочные датчики изготавли­ваются на подложке из тонкой пленки, которая имеет толщину порядка 0,0010 дюйма (0,025 мм), при этом общая толщина датчика достигает 0,0012 дюйма (0,037 мм) плюс толщина клея, с помощью которого он крепится на поверхности изделия из пластмассы.
В качестве клея для фиксации тензодатчиков обычно используют активные мо­номерные связующие; по образующейся линии соединения они обладают хорошими прочностными характеристиками и низкой вязкостью. Качество клеевого соедине­ния имеет ключевое значение для функционирования датчика, поскольку соедине­ние обеспечивает связь между пластмассовым изделием и подложкой. Проблемы в области клеевого соединения могут возникнуть на очень малой поверхности или при проведении из­мерений в условиях повышенной температуры и влажности.
Активная решетчатая зона у датчиков составляет величину от 0,010 до 4,0 дюй­мов (0,25 до 102 мм). Невозможно получить значение деформации в одной точке, поскольку измерительная зона датчика занимает некоторую область. Если градиент деформации в изделии под активной зоной датчика носит линейный характер, то среднее значение может быть равным значению деформации в средней точке по дли­не датчика. Если градиент не является линейным, то точка, которой соответствуют показания датчика, становится неопределенной. Эта неопределенность уменьшается вместе со снижением линейных размеров датчика для пластикового изделия. Тензодатчики малых размеров предпочтительнее использовать в местах, где есть резкие изменения градиента деформации, например, в местах пересечении стенок .
Чувствительность датчика к величине деформации — коэффициент тензочувствительности — определяем как отношение относительного изменения сопротив­ления AR/R к относительному изменению деформации AL/L .
Коэффициент тензочувствительности датчика определяется суммой изменений сопротивления, связанных с изменением длины и площади, а также изменений, свя­занных с пьезоэлектрическим эффектом. Деформации датчика (и изделия) затем могут быть определены путем измерения изменения сопротивления в зависимости от нагрузки.Таким образом проходят испытание пластмасссовые изделия на заказ.