Wie wird eine Lastzelle hergestellt?

Der Bau der Wägezelle beginnt in der mechanischen Werkstatt, wo die 17-4 PH-Edelstahlstäbe zur Umwandlung eintreffen.

17-4 PH Edelstahlist aufgrund seiner Elastizität und Härte ein besonders geeigneter Werkstoff für Wägezellen.

In Kombination mit den richtigen Dehnungsmessstreifen tritt ein sehr kleiner Fehler im Hysteresezyklus auf.
Diese Eigenschaft ermöglicht es,flexibelAuch bei sehr hohen Kräften: Es verformt sich unter Belastung und kehrt nach Wegfall der Belastung wieder in den Ausgangszustand zurück.

Alle Bars sindzertifiziertmit einem Ultraschallgerät, um etwaige Unregelmäßigkeiten im Stahl auszuschließen. Anschließend wird jeder Stab mit Durchmesser und Gussnummer gekennzeichnet, sodass die Charge leicht rückverfolgbar ist.

Der Riegel wird in Zylinder geschnitten, die dann einzeln auf „Risse“ geprüft werden.

RisseDabei handelt es sich oft um für das menschliche Auge nicht erkennbare Haarrisse, die später bei der Herstellung oder beim Betrieb der Wägezelle zu Problemen führen können.

Sobald die Prüfungen bestanden sind, wird der Zylinder bearbeitet in3 Stufen: zwei an der Drehmaschine und einer an der Fräsmaschine.

• Während der ersten Phase des Drehens macht der Bediener dieSlotin der Wägezelle, in der anschließend die Dehnungsmessstreifen platziert werden.
   
• In der zweiten Phase des Drehens wird deroberer Ladeknopf, typisch für CBL-Wägezellen, befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders.
   
• In der dritten Phase wirdSteckdosefür die Kabelverschraubung und dieLochfür die Kabeldurchführung werden ebenfalls mit einer Fräse hergestellt.

Die Wägezellenmechanik ist bereit für die nächste Fertigungsstufe.

2. Erste mechanische Kontrollen und Waschen

Sobald der Rohling der Wägezelle in der Werkstatt eingetroffen ist, wird der erste mechanische Test durchgeführt.

Der Bediener verwendet in regelmäßigen Abständenzertifiziertes Manometer, prüft, ob die Abmessungen innerhalb der in der Konstruktionszeichnung angegebenen Toleranzen liegen.

Um alle Spuren von Verunreinigungen zu entfernen, wird das Teil dann ein erstes Mal mit einemEntfettungsemulsionbei einer Temperatur von 50° für 40 Minuten.
Dies ist nur der erste Waschvorgang, dem die Wägezelle unterzogen wird. Tatsächlich wird sie noch mindestens vier weitere Male gereinigt.

Abschließend werden alle sauberen Teile einzeln von Hand getrocknet.

3. Wärmebehandlungen

Die Wärmebehandlung vonAlterndient dazu, Spannungen im Material abzubauen und zu mildern sowie die Wägezelle auf die gewünschte Härte zu bringen und so ihre Elastizität zu verbessern.

Die Alterung führt zum Kern der Wägezellenproduktion.

 

Die Wägezellen werden chargenweise in den Ofen gegeben, während das Management-Kontrollpanel den Vorgang überwacht und ein Diagramm und ein Zertifikat über die durchgeführte Wärmebehandlung erstellt.

 

Es gibt zwei Arten vonIndustrieöfenFür diese Behandlung werden Luftöfen und Muffelöfen verwendet.

Der Luftofen funktioniert durch Belüftung, während der Muffelofen spiralförmige Heizelemente zur Wärmeerzeugung nutzt.

 

FürSonderwägezellen(wie etwa die nach OIML R 60 zertifizierten) Die Wärmebehandlung beinhaltet vor der Alterung einen weiteren Schritt: die Resolubilisierung.

 

WährendWiederauflösungwird die Wägezelle bei 1050 °C in einem Hochvakuum-Industrieofen behandelt und anschließend in einem Kryoofen auf -80 °C abgekühlt.
Der Hochvakuumofen stellt sicher, dass sich die Wägezelle nicht verformt, während der Thermoschock im Kryoofen Spannungen im 17-4 PH-Edelstahl abbaut, sodass die Wägezelle noch genauer und linearer wird.

Dieser Schritt der Voralterung wird am Rohling vor der Bearbeitung durchgeführt und beseitigt sämtliche Spannungen in der Wägezelle.

4. Polieren und Sandstrahlen

Nach der Wärmebehandlung wird die Wägezelle poliert und sandgestrahlt.

 

Polieren

Die Oberfläche ist gebürstet mit einemSchleifpasteund glänzend gemacht, um die Rauheit der Wägezelle zu verringern und Materialablagerungen zu verhindern, wodurch sie auch leicht zu reinigen ist.

Sandstrahlen

Mit Hilfe einesSandstrahlmaschinesprüht der Bediener Mikroglaskügelchen auf die Oberfläche der Wägezelle und macht sie so porös.

Dieser Sensor ist außen poliert und nur innen sandgestrahlt, so dass die Dehnungsmessstreifen besser am Körper der Wägezelle haften.PorositätDie Oberfläche erhält diese Farbe durch das Sandstrahlverfahren.

Die Wägezelle wird schließlichgewaschennochmals bei 50°C und vollständig von sandigen Resten der Mikrokügelchen und fettigen Resten der Schleifpaste gereinigt.
Wenn der Waschvorgang abgeschlossen ist, werden die Wägezellen gestapelt. Dabei ist darauf zu achten, dass eineSilikonscheibezwischen ihnen. Dadurch wird verhindert, dass sie später im Produktionszyklus beschädigt oder zerkratzt werden.

5. Maß- und Ebenheitskontrolle

Die Wägezelle wird ins Labor transportiert, wo sie zwei Prüfungen unterzogen wird: der Maß- und der Ebenheitskontrolle.

Maßkontrolle

Die Maßkontrolle erfolgt mit Messlehren, die wiederum mit Johansson-Blöcken kalibriert werden.

Was sind Johansson-Blöcke?

Sie werden auch als „flache Parallel-Endmaße“ bezeichnet und sind Parallelepipede aus magnetischem Stahl mit unterschiedlicher Dicke (0,01 bis 10 mm), die so bearbeitet werden, dass zwei perfekt parallele Flächen entstehen.

Durch Reiben und Zusammenfügen mehrerer Blöcke mit unterschiedlichem Nennwert,die Messgerätedient zur Messung der Dicke der Wägezellenmembranenkann überprüft werden.

Johansson-Blöcke unterliegen einer Ablauffrist. Sie müssen daher regelmäßig überprüft werden, um eine neue Zertifizierung zu erhalten, oder durch neue Blöcke ersetzt werden.

 

Ebenheitsprüfung

Um die Ebenheit zu prüfen, wird die Wägezelle auf eine vollkommen ebene Fläche gelegt und mit den Fingern eine Kraft auf sie ausgeübt.

Bewegt sich die Wägezelle, so wird die StützeKroneist nicht perfektWohnungund die Wägezelle wird entsorgt. Sie muss unbedingt ruhig bleiben, da sie sonst nicht richtig funktionieren kann.

6. Härteprüfung

Nach dem Polieren und den mechanischen Prüfungen wird die Härte der Wägezelle geprüft.
Etwa 10 % der Teile werden stichprobenartig überprüft. Dies reicht aus, um sicherzustellen, dass die gesamte Partie die geforderten Parameter erfüllt.

Für diesen Test verwendet der Bediener eineHärtegrad, das ist eine Maschine mit einem Eindringgerät, das den Härtegrad misst, den das Metall nach der Alterungswärmebehandlung angenommen hat, und bestätigt, dass der gemessene Parameter korrekt ist.

Zur Durchführung der Prüfung können unterschiedliche Methoden und Maßstäbe verwendet werden. Je nach Form und Material des Penetrators sowie den aufgebrachten Vorspann- und Belastungskräften wird die am besten geeignete Methode ausgewählt.
In diesem Fall ist der gewählte MaßstabHRC(Härte nach Rockwell-Kegel), die für gehärtete Stahlteile verwendet wird.

Die Wägezelle ist nun zur Achsenverfolgung und Markierung bereit.

7. Laserverfolgung und -markierung

Sowohl das Nachzeichnen als auch das Markieren erfolgen mit einem Lasermarkierer, der jedes Material gravieren kann und so ein äußerst sauberes und präzises Ergebnis liefert.

Ablaufverfolgung

Die Nachzeichnungsphase ist entscheidend. Genau hier folgt der Maschinenbauer den Anweisungen auf der Zeichnung, die er zur Verfügung stellt.Achsensind in den Wägezellenschlitz eingraviert und zeigen dem Bediener während der Klebephase, wo die Dehnungsmessstreifen genau positioniert werden müssen.

Markierung

Der Marker bewegt sich von einer Wägezelle zur nächsten und graviert auf jeder Wägezelle die spezifischeEtikettmit den Typenschilddaten, um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten.

 

8. Ultraschallreinigung

Nachdem alle mechanischen Prüfungen abgeschlossen sind, wird die Wägezelle erneut gewaschen.
Diesmal wird eine industrielle Ultraschallwaschmaschine verwendet, um sicherzustellen, dass es vollständig entfettet wird.

 

Der Bediener legt etwa 10 kg schwere Wägezellen in einen Korb und senkt diesen in das 70 °C warme Wasser. Hier werden die Wägezellen einer Reihe vonUltraschallbei 70Hz für 2-5 Minuten und anschließend gespült.

Nach dem Waschen ist der Unterschied zwischen Polieren und Sandstrahlen deutlich und spürbar.
Die Oberfläche der polierten Wägezelle ist glatt und bewirkt ein sofortiges Abfließen des Wassers; die Oberfläche der sandgestrahlten Wägezelle ist porös und hält das Wasser zurück, so dass es länger braucht, um zu verdunsten.

 

9. Was istein Dehnungsmessstreifen und wie funktioniert er?

 

Der Dehnungsmessstreifen ist ein kleines Gitter bestehend ausKonstantandrähte(eine binäre Legierung aus Kupfer und Nickel) und ist das empfindliche Messelement der Wägezelle.

Es wird in den Schlitz der Wägezelle geklebt und folgt der Verformung seiner Oberfläche.
Bei Verformung entsteht einVeränderung des Widerstandes,und daher in ein elektrisches Signal, das proportional zur auf die Wägezelle ausgeübten Kraft ist.

Diese Abweichungen werden gemessen durchWheatstone-BrückeSchaltkreis.
Die Brücke verbindet mehrere Dehnungsmessstreifen über elektrische Leitungen und eine Leiterplatte miteinander (Leiterplatte), die gemeinsam das Ausmaß der Verformung als Änderung eines elektrischen Signals in mV/V (Millivolt pro Volt) erfassen.

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Reinigung mit Conditioner und Neutralisator

Die Wägezelle gelangt nun in die heikelste Abteilung. Hier werden die Dehnungsmessstreifen von erfahrenen und spezialisierten Technikern fachmännisch ausgewählt, positioniert und verklebt.

In dieser Abteilung wird alles unter höchster Kontrolle gehalten: dieTemperaturliegt immer zwischen 20°C und 24°C, der Grad derFeuchtigkeitwird gehaltenKonstanteund da istkein Staubwas auch immer.
Alles wird sorgfältig überwacht, nichts darf den Dehnungsmessstreifen und seine Isolierung beeinträchtigen.

Allerdings muss vor dem Aufkleben die Wägezelle noch einmal gereinigt werden.
Der Technikerreinigt es von Handmit zwei Produkten: dem Conditioner und dem Neutralisator.

Spülung

Der Conditioner ist eine Verbindung ausPhosphorsäureDadurch wird die Oberfläche der Wägezelle leicht angegriffen und eine vollständige Entfettung erreicht.

Um den Schlitz gründlich zu reinigen, gibt die Technikerin einen Tropfen Spülung in ihn und trocknet die Rückstände anschließend mit Gaze.

 

 

 

Neutralisator

Der Neutralisator dient dazu, die durch den Conditioner eingeleitete chemische Reaktion zu blockieren und optimale Sauberkeitsbedingungen für das Aufkleben der Dehnungsmessstreifen zu schaffen.

Es wird nach dem Konditionierer angewendet und sorgt dafür, dass die Wägezelleperfekt sauber: Wenn der Conditioner wirksam war, breitet sich der Neutralisatortropfen sofort auf der Oberfläche des Schlitzes aus.

Nun kann der Techniker mit dem Verkleben fortfahren.