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一种剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法与流程

  • 国知局
  • 2024-07-10 18:04:06

本发明涉及振动传感器,具体涉及一种剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法。

背景技术:

1、随着航空航天、电子、生物医学、能源等领域的快速发展,对于各类材料及器件的性能要求也日益严苛。其中,压电陶瓷是一种可以实现机械能和电能相互转化的功能材料,具有优异的绝缘性、良好的耐腐蚀和耐高温等特点。因此,使用压电敏感元件制造的加速度计具有高精度、高灵敏度、高可靠性优点,可以在航空航天、武器装备等重要领域得到广泛应用。

2、压电加速度计是一种利用压电陶瓷感知机械运动,然后将其转换为电信号输出的传感器。一个理想的压电加速度计,其电信号的最大输出轴向应与主轴方向完全重合,即横向灵敏度为零。但实际应用中,由于敏感元件的加工水平、零件的加工误差、加速度计自身结构等限制,导致压电加速度计的横向灵敏度只能改善无法消除。目前,改善横向灵敏度的方法主要从加速度计的结构尺寸、零件形位误差、装配方式等几个方面着手,但是从压电敏感元件加工方法进行改善的研究较少。

3、为降低压电加速度计的横向灵敏度,除了从传感器层面进行改善优化,还可以从压电陶瓷敏感元件方面进行优化。对于压电加速度计来说,芯体带来的横向灵敏度主要是由于压电陶瓷的输出无法最大化,本质上是在加工过程中,产生了其他方向的压电系数。

4、目前,对于使用剪切陶瓷为芯体的加速度计来说,若不对陶瓷进行加工控制,横向灵敏度可以达到8%以上,这将严重影响加速度计性能。为此,我们对压电陶瓷在相关工序增加陶瓷的致密性,同时通过加工控制,以保证其极化方向的一致性,从而保证极化方向均沿主轴方向,即将所需压电常数输出最大化,从而达到降低加速度计的横向灵敏度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,以解决现有技术中剪切陶瓷横向灵敏度较大从而影响加速度计性能的技术问题。

2、为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:

3、本发明提供的一种剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,包括以下步骤:

4、s1、通过固相反应合成法制备陶瓷粉体,加入适量pva进行造粒,在压力成型条件下使用长方体模具生胚,而后排塑烧结成瓷;

5、s2、使用砂轮磨削工具对陶瓷进行磨削加工,分别对高度尺寸、宽度尺寸以及相邻两面垂直度进行调整;

6、s3、对陶瓷特定高度尺寸的对立两面进行电极覆盖和烧电极,然后进行人工极化;

7、s4、再次使用砂轮磨削工具进行加工,调整高度尺寸;

8、s5、切割陶瓷长边,并对切割后的剪切片进行清洗;

9、s6、对剪切陶瓷进行镀银和电极标注,得到输出最大化的压电陶瓷敏感元件。

10、可选的或优选的,s1中压力成型条件为10-50mpa;所述长方体模具的长宽高尺寸为25mm×7.0mm×5.5mm;其中排塑烧结成瓷的烧结时间为0.5h-3h。

11、可选的或优选的,s2中使用砂轮磨削工具对陶瓷进行磨削加工的方法为:使陶瓷相邻两面的垂直度为0.04;同时将高度尺寸加工至4.2mm-4.7mm,将宽度尺寸加工至3.8mm-4.3mm。

12、可选的或优选的,s3中特定高度尺寸为4.0mm-4.5mm;其中人工极化时,保压时间为20min-30min。

13、可选的或优选的,s4中再次使用砂轮磨削工具进行加工的方法为:将陶瓷的高度尺寸加工至3.8mm-4.3mm,保持相邻两面的垂直度为0.04。

14、可选的或优选的,s5中陶瓷长边的切割方法为:利用百分表调节切割刀片与长方体陶瓷的垂直度,将表盘数值波动限制在0.08mm内。

15、基于上述技术方案,本发明至少可以产生如下技术效果:

16、(1)本发明提供的一种剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,在烧结工序,延长烧结时间为3小时,得到致密性良好的长方体陶瓷,以保证陶瓷在后续砂轮磨削工序中的合格率;

17、(2)在极化工序,采用25min的长时间保压,以保证压电陶瓷的充分极化;

18、(3)长方体陶瓷在制造为剪切压电陶瓷的过程中,极化工序前后均采用砂轮磨削工具对陶瓷进行磨削加工,从而对其进行尺寸加工和垂直度控制;

19、(4)在陶瓷切割为方形剪切片时,使用百分表调节刀片与长方体陶瓷的垂直度,从而保证最终产品的厚度一致和输出最大化;

20、(5)与现有的单片剪切式压电陶瓷生产相比,本发明采用长方体模具成型,在工艺最后才形成单片剪切式陶瓷,可实现批量化生产。

技术特征:

1.一种剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,其特征在于,s1中压力成型条件为10-50mpa;所述长方体模具的长宽高尺寸为25mm×7.0mm×5.5mm;其中排塑烧结成瓷的烧结时间为0.5h-3h。

3.根据权利要求1所述的剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,其特征在于,s2中使用砂轮磨削工具对陶瓷进行磨削加工的方法为:使陶瓷相邻两面的垂直度为0.04;同时将高度尺寸加工至4.2mm-4.7mm,将宽度尺寸加工至3.8mm-4.3mm。

4.根据权利要求1所述的剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,其特征在于,s3中特定高度尺寸为4.0mm-4.5mm;其中人工极化时,保压时间为20min-30min。

5.根据权利要求1所述的剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,其特征在于,s4中再次使用砂轮磨削工具进行加工的方法为:将陶瓷的高度尺寸加工至3.8mm-4.3mm,保持相邻两面的垂直度为0.04。

6.根据权利要求1所述的剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,其特征在于,s5中陶瓷长边的切割方法为:利用百分表调节切割刀片与长方体陶瓷的垂直度,将表盘数值波动限制在0.08mm内。

技术总结本发明公开了一种剪切压电陶瓷输出最大化的加工方法,属于振动传感器技术领域,以解决现有技术中剪切陶瓷横向灵敏度较大从而影响加速度计性能的技术问题。它包括以下步骤:S1、通过固相反应合成法制备陶瓷粉体,使用长方体模具生胚,而后排塑烧结成瓷;S2、使用砂轮磨削工具对陶瓷进行磨削加工;S3、对陶瓷特定高度尺寸的对立两面进行电极覆盖和烧电极,然后进行人工极化;S4、再次使用砂轮磨削工具进行加工;S5、切割陶瓷长边,并对切割后的剪切片进行清洗;S6、对剪切陶瓷进行镀银和电极标注,得到输出最大化的压电陶瓷敏感元件。本发明能够在提高生产效率的同时制备出输出最大化的剪切压电陶瓷,且这种加工方式可实现批量化生产。技术研发人员:胡路,王博,梁大云,熊伟蒲,魏佳彤受保护的技术使用者:成都凯天电子股份有限公司技术研发日:技术公布日:2024/6/5

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