广州兰瑟电子杨工介绍国内外铝制称重传感器弹性元件常用材料
各种商用和家用电子秤的核心部件称重传感器，对其结构和性能的要求是体积小、量程小，准确度高、稳定性好。设计制造的难度是即要求弹性元件有较高的输出灵敏度，又要求具备较大的刚度。因其体积小、量程小又要有较大的输出灵敏度，弹性元件的刚度必然差，这正是小量程称重传感器设计制造过程中灵敏度与刚度这对矛盾的两个方面。为了有效的解决这对矛盾，国内外称重传感器研制企业，多采用比重小、弹性模量E与密度ρ的乘积小，屈强比高，比强度大，塑性好，耐腐蚀和低温性能好，并具有优良机械加工性能的铝合金作为小量程弹性元件材料。由于铝合金的弹性模量（E=0.71×N／mm2）只有合金结构钢弹性模量（E=2.1×N／mm2）的三分之一，属于低弹性模量材料，制造小量程称重传感器时，既可以使弹性元件应变区产生较高的应变量（ε～ε），又保证弹性元件具有较大的刚度，在实际应用中取得非常好的测试结果。
1.国内外称重传感器弹性元件常用的铝合金材料
20世纪70年代中期，美、日两国先后研制出商用电子计价秤及其配套的小量程铝合金称重传感器，80年代我国通过引进、消化、吸收国外技术与工艺，有多家企业大批量生产商用电子计价秤和铝合金称重传感器。我们就以美、中两国称重传感器弹性元件常用铝合金材料为基础，进行研究与分析。
美国铝合金用四位数字表示：
第1位—表示合金系列，例如：铝—铜系列为2×××；
铝—锌系列为7×××等。
第2位—表示对杂质含量的限制，若0表示对杂质不需要特别控制。
第3、4位—表示纯铝的百分含量，例如表示铝含量最小为99.24%。
我国铝合金新代号分为7个系列：
系列—纯铝系；系列—Al×Cu系；
系列—Cu×Mn系；系列—Al×Si系；
系列—Al×Mg系；系列—Al×Mg×Si系；
系列—Al×Zn×Mg系。例如：2A14、2A12、7A04等。
国内外小量程称重传感器弹性元件应用较多的铝合金为锻铝合金、硬铝合金和超硬铝合金。
（1）锻铝合金
我国牌号2A14（原牌号LD10），美国、日本牌号。属于铝－铜－镁－硅系可以热处理强化的铝合金。由于这类铝合金的抗拉强度接近硬铝合金，工艺性优于硬铝合金，并具备良好的锻造性能，故称为锻铝合金。
因为2A14铝合金的强化相Mg2Si在室温下析出缓慢，所以自然时效的效果不大，必须经过人工时效才能具有较高的强度。这类铝合金的缺点是具有明显的停放效应，即淬火后在室温的停放时间会降低人工时效的效果，所以淬火后必须在3小时以内或48小时以后继续人工时效处理，才能获得较好的力学性能。一般淬火加热温度为℃～℃，人工时效温度为℃～℃，保温4～15小时，空冷。抗拉强度σb=N／mm2，延伸率δ5=8%。
（2）硬铝合金
我国牌号2A12（原牌号LY12），美国、日本牌号。属于铝－铜－镁系可热处理强化的铝合金。因其强度高、耐热性好，故称为硬铝合金。这类铝合金由于强化相固溶温度的间隙很窄，所以具有强烈的过烧敏感性，热处理时一定要严格的控制淬火加热温度和保温时间，防止过烧。2A12铝合金淬火加热过烧温度为℃，一般淬火加热温度为℃～℃，水冷。人工时效温度为℃～℃，保温6～12小时，空冷。硬度HB,抗拉强度σb=N／mm2、屈服强度σ0.2=N／mm2、延伸率δ5=,10%。
（3）超硬铝合金
我国牌号7A04（原牌号LC4），美国、日本牌号。属于铝－锌－镁－铜系可以热处理强化的铝合金。该系铝合金是在铝－锌－镁系合金基础上发展起来的。即适当控制锌、镁的元素含量及其比例，并添加铜、铬、锰等元素，较大的提高了铝合金的强度，使其屈服强度接近抗拉强度，屈强比高，比强度大。由于其强度高于硬铝合金，故称为超硬铝合金。与2A12铝合金相比7A04铝合金的淬火加热范围较宽，为℃～℃,。因7A04铝合金自然时效需要50～60天，而抗应力腐蚀性能差，所以必须采用人工时效，其时效制度为℃～℃，保温16小时，空冷。美国称重传感器弹性元件用铝合金的化学成分见表5；我国称重传感器弹性元件用2A12铝合金的化学成分见表6；与2A12铝合金的机械性能见表7。
铝合金与合金钢不同，仅在淬火状态下不能达到合金强化的目的。淬火所得到的过饱和固熔体是不稳定的，有自发分解的趋势，只有把它置于一定温度下，保持一定时间，过饱和固熔体才能发生分解，从而引起合金强度和硬度大幅度增高，达到弹性元件要求的强度和硬度。可见铝合金的热处理制度对称重传感器的计量性能和稳定性的重要性，因此必须十分重视并找出最佳热处理工艺制度。