Способ изготовления пьезоэлектрического преобразователя

 

Использование: при изготовлении преобразователя для ультразвуковых расходомеров и уровнемеров, работающих при повышенных температурах. Сущность изобретения: способ заключается в установке и фиксации пьезоэлемента в глухом отверстии нижней части первой литьевой формы, на дно которого нанесен тонкий слой вязкой жидкости, заливке первой литьевой формы композицией для демпфера, отверждении, извлечении связанных друг с другом демпфера и пьезоэлемента из первой литьевой формы, термической обработке композиции для протектора при температуре не ниже температуры кипящей воды, установке второй литьевой формы на лицевую часть демпфера, заливке второй литьевой формы композицией для протектора и отверждении. Перед заливкой в первую литьевую форму композицию для демпфера подвергают термической обработке при температуре не ниже температуры кипящей воды, а отверждение композиций для демпфера и протектора производят при температуре T₀, удовлетворяющей условию T_п T_о T_с, где T_п - допустимая рабочая температура пьезоэлемента: T_с - температура стеклования композиционных материалов для демпфера и протектора.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при изготовлении преобразователей для ультразвуковых расходомеров и уровнемеров.

Известен технологический способ изготовления преобразователя, в котором резонатор, включающий пьезоэлемент, демпфер и протектор, собирают отдельно. В этом способе при изготовлении демпфера и протектора используют гетерогенный материал на основе эпоксидных смол с порошковыми наполнителями [1] Такой способ изготовления преобразователя не обеспечивает достаточной химической стойкости преобразователя при эксплуатации из-за проникновения влаги или агрессивных веществ через гетерогенный материал преобразователя.

Известен способ изготовления пьезоэлектрического преобразователя, заключающийся в установке и фиксации пьезоэлемента в глухом отверстии нижней части первой литьевой формы, на дно которого нанесен тонкий слой вязкой жидкости, заливке первой литьевой формы композицией для демпфера, отверждении, извлечении связанных друг с другом демпфера и пьезоэлемента из первой литьевой формы, термической обработке композиции для протектора при температуре не ниже температуры кипящей воды, установке второй литьевой формы на лицевую часть демпфера, заливке второй литьевой формы композицией для протектора и отверждении [2] Однако этот способ изготовления пьезоэлектрического преобразователя также не обеспечивает достаточной химической стойкости преобразователя при эксплуатации и поэтому имеет ограниченную номенклатуру жидкостей, в которых он работает.

Задачей изобретения является повышение химической стойкости пьезопреобразователя при эксплуатации.

Это достигается тем, что в способе изготовления пьезоэлектрического преобразователя, заключающемся в установке и фиксации пьезоэлемента в глухом отверстии нижней части первой литьевой формы, на дно которого нанесен тонкий слоя вязкой жидкости, заливке первой литьевой формы композицией для демпфера, отверждении, извлечении связанных друг с другом демпфера и пьезоэлемента из первой литьевой формы, термической обработке композиции для протектора при температуре не ниже температуры кипящей воды, установке второй литьевой формы на лицевую часть демпфера, заливке второй литьевой формы композицией для протектора и отверждении, в нем перед заливкой в первую литьевую форму композицию для демпфера подвергают термической обработке при температуре не ниже температуры кипящей воды, а отверждение композицией для демпфера и протектора производят при температуре Т_о, удовлетворяющей условию Т_пТ_оТ_с, где Т_п допустимая рабочая температура пьезоэлемента; Т_с температура стеклования композитных материалов для демпфера и протектора.

Способ изготовления пьезоэлектрического преобразователя осуществляют следующим образом.

Центральное углубление литьевой формы под демпфер покрывают тонким слоем вязкой жидкости. Пьезоэлемент с проводами по скользящей посадке устанавливают в глухом отверстии литьевой формы и прижимают к дну. При этом сторона пьезоэлемента, подлежащая заливке композицией, обезжиривается одним из известных методов. Демпфирующую композицию прогревают до температуры не ниже температуры кипящей воды. Это обусловлено тем, что технологический прием обеспечивает удаление влаги, низкокипящих продуктов, замасливателей, эмульсионных включений, находящихся как в связующем, так и в наполнителях. Композицию при этой температуре выдерживают до прекращения выхода газовых пузырьков и влаги. При образовании глянцевой поверхности термическую обработку прекращают. В рекомендуемом приеме термическая обработка композиции производится не ниже температуры кипящей воды Т_в, но не выше температуры испарения связующего Т_исп.св., т.е. должно выполняться условие Т_в < Т_{терм.обр.} < Т_исп.св., где Т_в- температура кипящей воды; Т_{терм.обр.} температура термической обработки композиции; Т_исп.св. температура испарения связующего.

Далее приготовленную композицию заливают в литьевую форму и отверждают при температуре, больше или равной температуре стеклования Т_с композиционного материала демпфера. После отверждения демпфер с приклеенным пьезоэлементом извлекают из литьевой формы.

Лицевую часть демпфера с пьезоэлементом обезжиривают, устанавливают в литьевую форму для протектора и заливают композицией для протектора, которая предварительно подвергалась термической обработке при температуре не ниже температуры кипения воды. После отверждения преобразователь извлекают из литьевой формы.

В предлагаемом способе требуется конкретно для каждого композиционного материала определять температуру стеклования Т_с, которая определяется следующим образом. После термической обработки отливают заготовку для демпфера и протектора. Далее для полученного материала находят Т_с. Температуру стеклования можно определить путем испытания твердости, методом отскакивающего шарика, с помощью дилатометра или измерением тепловой деформации, т.е. определяют температурный переход второго рода. Затем выбирается режим отверждения для данной композиции.

При рекомендуемом режиме отверждения жидкая смола образует гель в горячем состоянии (гелевая пленка, образующаяся на поверхности протектора и демпфера, инертна ко всем химреагентам), который стоек ко многим жидким средам, например кислотам, щелочам, нефтепродуктам, сахарному сиропу, острому пару и т.д.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, заключающийся в установке и фиксации пьезоэлемента в глухом отверстии нижней части первой литьевой формы, на дно которого нанесен тонкий слой вязкой жидкости, заливке первой литьевой формы композицией для демпфера, отверждении, извлечении связанных друг с другом демпфера и пьезоэлемента из первой литьевой формы, термической обработке композииции для протектора при температуре не ниже температуры кипящей воды, установке второй литьевой формы на лицевую часть демпфера, заливке второй литьевой формы композицией для протектора и отверждении, отличающийся тем, что перед заливкой в первую литьевую форму композицию для демпфера подвергают термической обработке при температуре не ниже температуры кипящей воды, а отверждение композиций для демпфера и протектора производят при температуре T_o, удовлетворяющей условию T_п T_o T_с,
где T_п - допустимая рабочая температура пьезоэлемента;
T_с - температура стеклования композиционных материалов для демпфера и протектора.