一种螺线管式压力传感器敏感元件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种螺线管式压力传感器敏感元件及其制备方法，其制备方法包括：建立感压膜片数字模型，在感压膜片底部设置底面环形外延部和底面流出孔，在感压膜片上部设置顶面环形外延部和顶面流出孔；采用选区激光熔化方法打印，得到感压膜片前驱体；采用磨粒流体磨料进行抛光，将感压膜片前驱体上的底面环形外延部和顶面环形外延部去除，制得感压膜片；打印中心杆前驱体，采用钻削方法在中心杆前驱体上制备内孔并抛光，制得中心杆，将中心杆与感压膜片焊接，制得螺线管式压力传感器敏感元件。上述制备方法可有效解决现有敏感元件存在的表面粗糙度一致性低、无法满足批量生产要求的问题，提供一种制备效率高的敏感元件制备方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种螺线管式压力传感器敏感元件及其制备方法


[0001]本专利技术属于压力传感器
，具体涉及一种螺线管式压力传感器敏感元件及其制备方法。

技术介绍

[0002]螺线管式压力传感器感知外界被测压力变化的敏感元件结构如图1所示，该敏感元件包括感压膜片和中心杆，其中感压膜片在受到外界压力后会带动中心杆沿轴向移动，当中心杆作为活动衔铁置于线圈绕组中时，就会引起传感器的输出电压发生变化，因此感压膜片作为螺线管式压力传感器感知被测压力的核心元件，其制作方法和精度对于该型传感器的输出精度具有重要影响。现有感压膜片的制作方式为传统的模具冲压成形，由于模具在使用过程中存在持续性的磨损，因此不同批次产品的形状、位置、精度、表面粗糙度就会存在一定差异，导致了螺线管式压力传感器在总装过程中需要反复进行调试、测试来确定装配中垫圈数量、紧固螺钉旋入深度等工艺参数，造成了产品生产周期和成品率极其不稳定的问题。
[0003]选区激光熔化(SLM)技术作为目前金属零件增材制造成形精度最高的方法，融合了CAD、数控、材料、电子、激光等多领域技术。采用300～500目的精细预置金属粉末，通过CAD模型直接驱动，能够快速地将产品三维模型制成任意形状且具有完全冶金结合的功能制件，制件尺寸精度可达20～50μm并具有较好的致密度、表面光洁度和力学性能，因此在各类产品的研制生产中获得了广泛应用。该技术能够满足传感器敏感元件
±
50μm的尺寸精度要求，因此选区激光熔化技术为螺线管式压力传感器敏感元件的制造提供了一种全新的技术途径。<br/>[0004]但是传感器敏感元件中的感压膜片对表面粗糙度具有0.8Ra/μm的高精度要求，而现有选区激光熔化技术制件的表面粗糙度高达5～40Ra/μm，无法满足感压膜片对表面粗糙度的要求。而且，由于该感压膜片为扁平式特殊结构，使得现有磨削技术中的常规抛光方法并不适用于该感压膜片的制备。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种螺线管式压力传感器敏感元件及其制备方法，该敏感元件可有效解决现有的敏感元件存在的表面粗糙度一致性低、无法满足要求批量生产要求的问题，提供一种制备效率高的敏感元件制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种螺线管式压力传感器敏感元件的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)建立感压膜片数字模型，在数字模型中，在感压膜片底部设置底面环形外延部，并在底面环形外延部上设置底面流出孔，在感压膜片上部设置顶面环形外延部，并在顶面环形外延部上设置顶面流出孔；
[0009](2)根据感压膜片数字模型的数据采用选区激光熔化方法进行打印，得到感压膜
片前驱体；
[0010](3)采用磨粒流体抛光装置分别向底面环形外延部和顶面环形外延部内通入磨粒流体磨料对感压膜片前驱体进行抛光，抛光后的磨料分别通过底面流出孔和顶面流出孔流出；
[0011](4)抛光结束后，采用铣削的方式将感压膜片前驱体上的底面环形外延部和顶面环形外延部去除，制得感压膜片；
[0012](5)采用选区激光熔化打印中心杆前驱体，然后采用钻削方法在中心杆前驱体上制备内孔，采用磨粒流体对中心杆前驱体内外壁进行抛光，制得中心杆，将中心杆与感压膜片采用激光焊接的方式进行连接，制得螺线管式压力传感器敏感元件。
[0013]进一步地，步骤(1)中底面环形外延部和顶面环形外延部的高度均为9
‑
12毫米。
[0014]进一步地，步骤(1)中底面流出孔设置于底面环形外延部的顶部，顶面流出孔设置于顶面环形外延部的底部。
[0015]进一步地，步骤(2)中选区激光熔化打印的材料为型号为17
‑
4PH或316L的不锈钢粉末。
[0016]进一步地，不锈钢粉末的粒度为15
‑
50μm。
[0017]进一步地，步骤(3)中采用磨粒流体抛光至感压膜片前驱体表面粗糙度≤0.8Ra/μm时停止。
[0018]进一步地，步骤(3)中的磨料材质为金刚石粉、碳化硅或碳化硼。
[0019]进一步地，磨料粒度为1800
‑
2200#，磨料浓度18
‑
22％，加工压强为5
‑
7Mpa。
[0020]进一步地，还包括在数据模型中设置支撑块，数控打印后得到带支撑块的感压膜片，然后采用铣削的方式将支撑块去除，最后采用磨粒流体对感压膜片前驱体进行抛光。
[0021]一种螺线管式压力传感器敏感元件，采用上述的方法制得。
[0022]本专利技术所产生的有益效果为：
[0023]1、本申请中采用选区激光熔化技术制备螺线管式压力传感器敏感元件，与现有技术中的制备方法相比，该方法具有制备效率高、成品率高、制备周期短以及生产成本低等优点。
[0024]2、本申请中采用选区激光熔化技术打印感压膜片前驱体时额外打印了底面环形外延部和顶面环形外延部，并在底面环形外延部和顶面环形外延部上分别打印了底面流出孔和顶面流出孔，利用环形外延部和流出孔使得感压膜片上形成管路结构，方便采用磨粒流体进行抛光时，磨料在管路内流动，磨料在流动过程中，对感压膜片进行抛光，实现降低感压膜片表面粗糙度的目的。由于感压膜片为扁平的瓶盖型结构，且常规的打印思路是直接打印所需的部件，因此，直接采用SLM方式打印感压膜片时，无法满足表面粗糙度要求，本申请中克服常规的打印思路，额外打印了环形外延部和流出孔结构，以便于后续采用磨粒流体抛光的方式进行抛光，抛光后直接将多余的环形外延部去除即可。
[0025]3、本申请中分别打印感压膜片和中心杆结构，并对感压膜片和中心杆进行分别抛光，可以提高感压膜片和中心杆后续的抛光效果。
[0026]4、本申请中感压膜片在打印过程中还在感压膜片顶部中心处打印有支撑块，支撑块可增加感压膜片的结构强度，避免感压膜片在加工和取出过程中出现坍塌和鼓凸，打印完成后，将支撑块去除，便于进行后续的抛光操作，且不会影响感压膜片的整体结构。
附图说明
[0027]图1为敏感元件的结构示意图；
[0028]图2为实施例1中感压膜片的数字模型结构；
[0029]图3为实施例2中感压膜片的数字模型结构；
[0030]图4为感压膜片进行抛光时磨料的流动示意图；
[0031]图5为中心杆的结构示意图；
[0032]附图标记：1、感压膜片；2、中心杆；3、底面环形外延部；4、底面流出孔；5、顶面环形外延部；6、顶面流出孔；7、内孔；8、支撑块。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0034]因此，以下对提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺线管式压力传感器敏感元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立感压膜片数字模型，在数字模型中，在感压膜片底部设置底面环形外延部，并在底面环形外延部上设置底面流出孔，在感压膜片上部设置顶面环形外延部，并在顶面环形外延部上设置顶面流出孔；(2)根据感压膜片数字模型的数据采用选区激光熔化方法进行打印，得到感压膜片前驱体；(3)采用磨粒流体抛光装置分别向底面环形外延部和顶面环形外延部内通入磨粒流体磨料对感压膜片前驱体进行抛光，抛光后的磨料分别通过底面流出孔和顶面流出孔流出；(4)抛光结束后，采用铣削的方式将感压膜片前驱体上的底面环形外延部和顶面环形外延部去除，制得感压膜片；(5)采用选区激光熔化打印中心杆前驱体，然后采用钻削方法在中心杆前驱体上制备内孔，采用磨粒流体对中心杆前驱体内外壁进行抛光，制得中心杆，将中心杆与感压膜片采用激光焊接的方式进行连接，制得螺线管式压力传感器敏感元件。2.根据权利要求1所述的螺线管式压力传感器敏感元件的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述底面环形外延部和顶面环形外延部的高度均为9
‑
12毫米。3.根据权利要求1所述的螺线管式压力传感器敏感元件的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述底面流出孔设置于所述底面环形外延部的顶部，所述顶面流出孔设置于所述顶面环形外延部的底部。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊超，侯良云，刘光廷，向峰，
申请(专利权)人：成都凯天电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：