基于超声波振动时效的细金属丝去应力成形技术研究

摘要

加速度计的精度直接影响惯性导航系统的精度，导电游丝装配于加速度计中，连接于可动部分与不可动部分之间，起到信号传递的作用，但是在实际装配过程中，导电游丝内部会引入残余应力，残余应力的存在会引起加速度计在没有加速度输入时仍有一定的输出信号，影响加速度计的精度，因此需要消除导电游丝内部的残余应力。
　　本文在充分考虑消除残余应力方法的前提下，针对研究对象导电游丝是微小柔性金属零件的特点，在阅读大量文献的前提下，选取超声波振动时效的方法，并讨论了超声波振动时效的目的和意义以及优势等，随后在充分分析残余应力的产生原因、消除本质的前提下，讨论了超声波振动时效消除残余应力的宏观机理以及微观机理，借助超声振动时效消除残余应力的机理，进行了可行性分析，先通过扫描电镜判断了材料的属性，通过谐响应分析仿真出超声振动的激振应力，结构静力学分析仿真出细铜丝在受外力变形时内部存在的残余应力，经过拉伸实验测量出细铜丝的屈服极限，最后结合超声振动时效消除残余应力的宏观机理，证明了超声波振动时效消除细金属丝内应力实验的可行性。
　　通过自行搭建的超声波振动实验装置，进行超声波振动消除细金属丝残余应力实验，实验材料为导电游丝以及直径为导电游丝5倍的细铜丝，两者功能相同。通过超声波振动模块进行超声波消除细金属丝残余应力的实验，通过测量系统的图像采集模块和图像处理模块，对实验前后细金属丝末端位置进行分析，最后通过仿真分析得到细金属丝内部残余应力的变化。
　　最后，通过一系列超声波振动时效消除细金属丝残余应力的实验，证明了超声波振动时效能够消除微小金属丝内部残余应力，并实验研究了不同超声波振动时间、不同超声波振幅、不同激振位置等对于残余应力消除效果的影响。