日本KYOWA共和KFGS通用箔式应变片KFGS-10-120-D17-11产品介绍

一、产品型号参数释义

KFGS 是共和标准通用箔式应变片产品系列,型号 KFGS-10-120-D17-11 每一段编码均对应固定产品参数:
  1. 10 代表敏感栅有效长度 10mm,长栅结构能够采集宽厚钢板、焊接焊缝区域的大面积平均应变,弱化工件表面微小凹凸、焊接毛刺带来的数据波动;

  2. 120 为标准标称电阻 120Ω,是行业通用标准阻值,各类静态、动态应变采集设备均可直接匹配,桥路搭建适配性高;

  3. D17 代表 0°/45°/90° 三轴一体式应变花,基底内部集成三组相互独立的敏感栅,专门用于构件主应力方向未知的平面复合应力测量;

  4. 11 为 SELCOM 钢材专属温度自补偿规格,适配线膨胀系数 11×10⁻⁶/℃的 Q235、Q355 碳钢与普通不锈钢,在 10℃至 100℃温度区间内自动抵消温度带来的虚假应变,无需额外粘贴补偿片。

产品基底为圆形一体式结构,基底直径 21 毫米,三组栅丝分别配备独立分色引出导线,现场布线可快速区分 0°、45°、90° 三个测量通道,不易出现通道混淆问题。原厂单盒包装内含 10 枚三轴应变花,生产工艺符合 RoHS 环保标准,无有害重金属析出。

二、核心材料与精密制造工艺

(一)高纯铜镍合金敏感栅

产品核心传感载体采用共和真空密闭熔炼工艺制备的高纯铜镍合金箔,原料经过多级冷轧与低温真空退火处理,彻底消除金属箔内部轧制残余应力,保证每一批次合金电学性能高度统一。
合金材料应变灵敏系数稳定固定为 2.1,线性测量区间覆盖 0 至 5% 极限应变量,构件拉伸、压缩往复形变时,栅丝电阻变化量与真实应变量保持高度线性对应,形变循环产生的迟滞误差控制在极低水平。
敏感栅采用微米级分段光刻蚀刻一体成型,三组三轴栅丝无分段焊接断点,栅丝边缘光滑无毛刺,栅丝整体厚度均匀。结构内部搭配横向辅助补偿栅,有效降低横向应变带来的测量干扰,三组栅丝相互独立绝缘,测量过程不会出现通道信号串扰,长期承受交变疲劳载荷时,不易发生栅丝断裂、电阻持续漂移等故障。

(二)14 微米超薄改性聚酰亚胺基底

基底位于被测金属构件与合金敏感栅中间,同时承担形变传递、电气绝缘、结构支撑三项关键作用,基底整体厚度仅 14 微米,采用柔性改性聚酰亚胺树脂高温高压真空热压一体成型。
成型过程中将蚀刻完成的合金箔与液态聚酰亚胺基底一次性固化结合,栅丝与基底完全贴合,不存在气泡、分层夹层,工件产生的微米级微小形变可以近乎无损耗传递至内部敏感栅,消除多层结构相互滑移造成的应变滞后、数据失真问题。
改性聚酰亚胺材料具备高绝缘阻抗、防潮耐湿、耐高低温、耐轻度化学腐蚀等综合特性,常规室内实验室、短期户外检测工况下,无需额外涂刷多层防水防护涂层,高湿度环境中基底绝缘电阻不会快速衰减,杜绝漏电引发的测量零点漂移。树脂内部添加柔性改性单体,可适配曲率半径 10 毫米以上弧形钢构件,贴片固化后不会出现基底翘边、边缘撕裂问题。

三、D17 三轴应变花专属结构优势

对比常规单轴、双轴应变片,D17 三轴 0°/45°/90° 一体式布局是本产品核心差异化优势,专门解决构件主应力方向无法预判场景下的完整应力解析需求。
第一,单次贴片同步采集三组方向完整应变数据。仅需在同一测点粘贴一枚应变花,即可同步获取 0°、45°、90° 三个夹角方向的应变数值,结合平面应力转换计算公式,可直接精准计算测点最大主应力、最小主应力、剪切应力以及主应力与构件轴向的夹角,无需分多次贴片、分批次测量,大幅缩减测点布置、现场贴片的工作量,适用于焊缝、转轴、压力容器、联轴器等同时承受拉伸、弯曲、剪切复合载荷的构件检测。
第二,10mm 长栅适配宽厚钢结构测量场景。10 毫米长敏感栅覆盖测量范围更广,针对 H 型钢、厚钢板焊接焊缝、大型设备底座等工件,钢板表面普遍存在轧制纹理、微小焊接缺陷,短栅应变片单点测量容易出现数据剧烈波动,10mm 长栅可采集测点范围内大面积平均应变,有效平滑局部微小缺陷带来的数据离散问题,测量数据稳定性显著优于短栅三轴应变花。
第三,一体式圆形基底降低人为安装误差。三组独立栅丝全部集成在单块圆形基底内部,测点仅需预留一处粘贴位置,对比分别粘贴三片独立单轴应变片的组合测量方案,大幅减小测点空间占用,同时避免多片贴片时定位角度偏差、局部粘接分层等人为安装误差,有效提升后期应力计算的整体精准度。

四、SELCOM 钢材专用温度自补偿性能

型号后缀 11 搭载共和自研 SELCOM 双向误差抵消温度自补偿技术,专门匹配碳钢、不锈钢基材,从源头抑制环境温度、设备温升波动产生的虚假应变测量误差。
温度变化带来的虚假应变由两类误差叠加形成,第一类是铜镍合金栅丝自身电阻随温度升降发生漂移;第二类是敏感栅金属箔与被测钢材热膨胀系数不匹配,温度改变时两者伸缩量存在差值,栅丝会被基材强制拉伸或挤压,产生附加机械应变,进一步改变栅丝电阻数值。
共和在生产阶段精准调控铜镍合金箔的电阻温度系数,让两类温度误差的数值大小相等、变化方向完全相反,在 10℃至 100℃标准补偿区间内实现自动相互抵消。
单位温度变化产生的视在虚假应变稳定控制在 ±1.8μm/m/℃以内,室内静力加载试验、工业设备全天候长期在线监测过程中,昼夜温差、设备持续温升不会造成测量零点大幅漂移,无需频繁停机重新校准电桥平衡。同时该套自补偿技术具备基材专一适配特性,仅适配 11×10⁻⁶/℃碳钢、不锈钢,若混用铝、铜等热膨胀系数差异较大的基材,会出现补偿失效、温漂数值急剧扩大的问题。

五、全温域适配与配套耗材兼容能力

本应变花的聚酰亚胺基底、铜镍合金敏感栅可完全兼容共和全系列专用粘接胶,不同粘接胶对应完整宽温使用区间,覆盖液氮超低温环境至 150℃中高温工况:
  1. CC-33A 快干氰基丙烯酸酯胶,适用温度区间 - 196℃至 120℃,适配实验室快速贴片作业、液氮低温冲击力学试验;

  2. EP-340 中温环氧粘接胶,适用温度区间 - 55℃至 150℃,适合工业高温运转设备、长期不间断在线应力监测;

  3. PC-600 耐高温环氧胶,适用温度区间 - 196℃至 150℃,适配高低温交变疲劳加载测试。

    产品出厂标配聚酯绝缘引出铜线,导线耐温区间与基底、栅丝完全同步覆盖 - 196℃至 150℃,导线绝缘层与聚酰亚胺基底热膨胀特性相互匹配,高低温环境下导线绝缘层不会收缩、开裂,有效规避线路短路、漏电故障。同时可根据现场工况需求,更换乙烯平行软线、中高温专用耐温导线,适配室内恒温实验室、露天户外设备、高低温试验箱等全部测量场景。

六、适用工况与典型应用场景

结合 10mm 长栅、D17 三轴一体式应变花、11# 碳钢专用温度自补偿三大核心特性,本产品主要用于碳钢、不锈钢宽厚金属构件未知主应力方向的平面复合应力检测,典型应用场景分为五大类:
第一,工程机械结构件静载强度校核试验。挖掘机动臂、装载机焊接车架、起重机吊臂等厚钢板焊接区域,开展静态分级加载强度试验,解析焊缝位置剪切应力、最大主应力数值,为设备轻量化板材厚度优化、焊缝结构改良提供实测数据支撑。
第二,压力容器、工业压力管道长期应力在线监测。碳钢储液储罐、厂区工业输气压力管道筒体、环向焊接焊缝位置,全天候长期在线监测介质内部压力、外部车辆碾压、土壤挤压多重复合载荷产生的平面应力,评估焊缝长期疲劳损伤程度,预判焊缝开裂、介质泄漏失效风险。
第三,大型钢结构厂房竣工验收静力堆载试验。新建厂房 H 型钢主梁、梁柱 T 型焊接连接节点、承重钢柱,竣工验收阶段开展静力堆载试验,检测梁柱焊接节点复合应力数值,验证钢结构整体承载能力是否满足国家设计规范,排查焊接节点应力余量不足的安全隐患。
第四,重型机床、大型设备底座应力检测。大型数控机床、冲压设备碳钢底座、支撑筋板,设备空载、额定加工载荷下开展应力检测,解析底座平面复合应力分布,优化底座加强筋布局,降低设备运行振动带来的疲劳应力。
第五,钢结构桥梁、大型焊接箱体残余应力检测。碳钢焊接箱体、小型钢结构桥梁主梁焊缝位置,采用静力加载或残余应力释放法测量三轴应变,计算构件焊接残余应力,评估焊接工艺是否合格,优化焊接预热、冷却工艺参数。


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