Мифы о тензометрических датчиках
Миф 1. Датчик произведен на заводе в Китае дешевый, потому что там дешевая рабочая сила и плохое качество
Темпы развития экономики Китая очень быстры. С ростом экономики увеличивается уровень проживания и, соответственно, растет уровень дохода жителей. На данный момент стоимость оплаты труда специалиста завода в Китае в 2 раза выше, чем в Украине и в 1,5 раза выше, чем в РФ, приближаясь к европейскому уровню.
Почему же тогда себестоимость производимой продукции ниже, чем у нас? Ответ - Объем! Правильная политика руководства и поддержание производственной сферы плюс огромный потребительский спрос на внутреннем рынке, позволил Китаю за единицу времени выпускать в сотни раз больше продукции, чем аналогичный завод, расположенный, например, в Германии или на Шри-Ланке. Именно по этой причине большинство мировых производителей тензометрического оборудования перенесли свое производство полностью или частично в Китай.
С ростом зарплат и объемов производства завод ZEMIC автоматизирует и совершенствует свои производственные линии, тем самым уменьшая «человеческий фактор» и улучшая качество. Этот процесс постоянный и с 1965 года (дата основания завода) по сей день он не прекращается! На сегодняшний момент компания ЗЕМИК, выйдя на IPO, международна и имеет 49% акционеров со всего мира, а управляет компанией высококвалифицированный менеджмент.
Миф 2. Датчик, производимый в Китае, ниже качества, чем датчик, производимый на европейских заводах
Стереотипы и прошлый негативный опыт использования китайских вещей не дает четкого понимания, каким образом устроены процессы производства тензодатчиков ZEMIC.
60% себестоимости датчика – это его калибровка и испытание, а не материалы (металл, проволока и тензорезисторы). Завод ZEMIC проводит испытания каждого датчика, а не выборочно из партии, как подавляющее большинство производителей. Автоматизированный процесс производства на заводе позволяет производить датчики со стабильно высокими метрологическими характеристиками. ZEMIC – самый дорогой датчик, производимый в Китае.
К слову, тензорезистор – это первичный чувствительный элемент тензодатчика, а его производство сложный высокотехнологичный процесс. Только несколько заводов в мире выпускают тензодатчики, имея полный замкнутый цикл от производства до сборки. Завод ZEMIC в их числе! Большинство производителей закупают тензорезисторы у сторонних предприятий. Многие европейские производители тензодатчиков сотрудничают с ZEMIC и использую их тензорезисторы в своем производстве. Этот факт еще раз подчеркивает, что «сердце» датчика доверяют именно заводу ZEMIC!
ZEMIC имеет два стандарта контроля качества:
1. Output Quality Control (OQC контроль продукции на всех этапах производства);
2. Input Quality Control (IQC, контроль комплектующих и компонентов для производства).
Эти стандарты мало чем отличаются от европейских стандартов, а по некоторым параметрам более жесткие требования. Поэтому такие компании как Siemens, Vishay, TeDeA, Mettler Toledo и многие другие размещают заказы на заводе ZEMIC под своим брендом по методу OEM. В Украине, РФ, Казахстане, Беларуси количество датчиков, возвращенных в течение трех лет на гарантийный ремонт, составляет 0,23% от общего числа проданных датчиков.
Такие статистические данные дают основание утверждать, что качество датчиков ZEMIC не уступает именитым брендам. Именно поэтому гарантия на данные датчики может достигать 3-х лет. Датчики ZEMIC имеют международные сертификаты OIML, NTEP, сертификаты взрывозащиты Эх. Они также внесены в государственные реестры Украины, России, Беларуси, Казахстана и других стран СНГ.
Миф 3. Тип датчиков с шаром менее надежен, чем стержневой тип датчика
С 90-х годов ХХ века тензодатчики начали активно использоваться в тяжеловесном строительстве. В годы производители разрабатывали различные конструкции датчиков, пытаясь найти оптимальный вариант по соотношению: высокие метрологические характеристики и невысокая стоимость производства. Каждая конструкция имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их на примере датчиков для авто весов.
Наиболее распространенными типами датчиков для производства автомобильных весов на рынках постсоветского пространства является двухопорный сдвижной балочный (датчик с шаром):
Двухопорный сдвижной балочный датчик (с шаром).
Плюсы: Низкая цена, простота монтажа (автоцентровка шара), отсутствие необходимости производить «отбойники» или узлы от опрокидывания. Шар хорошо компенсирует «паразитные» боковые нагрузки, влияющие на точность взвешивания.
Минусы: максимальный класс точности; средняя скорость реагирования на взвешивание, за счет чего реже используется в динамическом взвешивании; большой вес; материал – только никелированная сталь; степень защиты IP68.
Плюсы: наибольший класс точности С5; высокая скорость реагирования на динамическую нагрузку; выдерживает большее количество циклов нагрузки, чем датчик с шаром; небольшой вес; возможно исполнение из нержавеющей стали; степень защиты от воды и пыли в IP69.
Минусы: высокая стоимость; относительная сложность монтажа (необходимо производить отбойники или ограничения от опрокидывания узлов).
При надлежащем обслуживании и уходе, надежность и долговечность датчиков одинакова, и нет оснований утверждать, что один из вышеупомянутых датчиков прослужит дольше.
Отдельно важно сказать о узлах вмонтирования тензодатчиков. Шар опоры или чашка для упора стержневого типа датчика должны быть исключительно оригинальными, потому что технология производства данных узлов не так проста как может показаться на первый взгляд. Чтобы избежать затирания, узел монтирования проходит этап закалки. Закалка является ключевым процессом. Если «перекалять» деталь, то есть риск, что она треснет под влиянием динамической нагрузки. Если «недокалить» (обеспечить недостаточную степень жесткости поверхности детали) – деталь в месте трения-качения будет изнашиваться и, соответственно, передача нагрузки будет происходить не в точке, а по криволинейной плоскости, что приведет к увеличению погрешности датчика.
Некоторые производители пренебрегают правильной технологией закалки, в результате чего весы начинают показывать неточную информацию, узел может совсем разрушиться, а датчик – сломаться после пары сезонов.
Производители автовесов выбирают для производства тот тип датчика, который на их взгляд будет более востребованным и конкурентным на рынке. Соответственно, свою маркетинговую программу выстраивают, опираясь на плюсы выбранного датчика или производителя. Говорить о том, что датчики имеют «лучшее конструктивное решение» – это маркетинговый ход, который носит манипулятивный характер и может ввести в заблуждение. Во всем есть плюсы и минусы, которые необходимо учесть при выборе продукта.
Миф 4. Именитые европейские компании в производстве датчиков используют металл лучшего качества, чем менее популярные производители.
Упругие элементы тензодатчиков производятся из разных сплавов: алюминия, конструкционной стали, нержавеющей стали. Качество металла влияет на точность и долговечность датчика, поэтому добросовестные изготовители не экономят на металле. Ниже мы углубимся в тему марок стали и области их применения в производстве тензодатчиков.
Металлы, используемые в производстве продукции на заводе ZEMIC:
1. Сталь 4340 марки
Легированная сталь для датчиков была применена в 1938 году. Первыми тензодатчиками, производимыми в большом количестве, являлись датчики колонного типа. Они изготовлялись из легированной марки стали 40 CrNiMoA (4340 – по стандарту США AISI). Она считается лучшей маркой стали для тензодатчиков. Это фактически "король" среди легированной стали. Процесс работы с данным металлом проходил в такой последовательности: сначала производилась черновая механическая обработка упругого элемента, затем термообработка (закалки) стали, а после – чистовая механическая обработка (шлифовка) упругого элемента.
2. Марка стали 17-4 PH
Марка 17-4PH используется для производства нержавеющих тензодатчиков. Это хромоникелевый сплав нержавеющей стали. Технологический процесс закалки данного металла очень прост. Эта марка в 6 раз более устойчива к процессу коррозии, чем марка 4340. В отличие от нержавеющей стали 18-8 марки, 17-4 PH может быть термически обработана до 40-45 единиц твердости по шкале Роквелла, что является оптимальной жесткостью для упругих элементов. тензодатчиков. Недостатком стали 17-4 марки является то, что характеристики гистерезиса несколько выше, чем у марки 4340.
3. Сплав марки Y12 (аналог Д16Т) – это оптимальный сплав для производства алюминиевых тензодатчиков. Он обладает характеристиками, близкими к марке 4340. Данная марка стали занимает почетное третье место в рейтинге материалов для производства тензодатчиков.
Используя сталь данных марок, ZEMIC обеспечивает самые упругие характеристики для заготовок своих тензодатчиков.
Подавляющее большинство китайских производителей используют сталь следующих марок:
- Марка стали 40Cr (наш аналог - сталь 40ХН).
Это наиболее распространенный материал, используемый дешевыми китайскими производителями на сегодняшний день. При погрузке упругого элемента, изготовленного из стали этой марки, механическое напряжение в нем распределяются неравномерно. Соответственно, поле деформации, которое измеряется (воспринимается) тензорезисторами, также неравномерно. Всему виной низкие упругие свойства стали 40Cr.
- Марка стали 42CrMo
Данная марка стали набирает популярность на китайских производствах. Ее тщательное тестирование показывает, что она немного лучше, чем марка 40Cr, но все еще недостаточно хороша для производства тензодатчиков. Основной причиной использования стали этого сорта является низкая цена. По сравнению с маркой 40CrNiMoA, она дешевле на 15%.
Другая причина (не обсуждаемая вслух) — китайские производители могут хвастаться, что они не используют в своей продукции марку 40Cr. Таким образом, они вводят покупателя в заблуждение о реальном качестве своего продукта.
— Марка стали 2Cr13
Этот тип больше относится к легированной стали, в Азии он иногда называется нержавеющей сталью. По сути, марка 2Cr13 должна быть известна как "нержавеющее железо" или "имитация нержавеющей стали". Она похожа на марку 40Cr с той лишь разницей, что нижняя граница прочности и коррозионная стойкость у нее немного лучше. Многочисленные тесты подтверждают, что буквально через несколько дней после погружения в воду датчики, производимые из стали 2Cr13 марки, начинают работать некорректно и это только вопрос времени, когда появится потребность в гарантийном обслуживании такого продукта.
Характеристики стали 0Cr17N4Cu4Nb марки гораздо лучше, и этот материал не ржавеет. Цена на марку 2Cr13 - 2410 USD за тонну, это где-то 33% от цены на марку стали 0Cr17N4Cu4Nb. Многие китайские производители сейчас используют этот класс, чтобы делать фальшивые нержавеющие датчики.
Кроме использования качественного материала для производства датчиков важно обратить внимание и на другие процессы, такие как:
— правильная закалка металла;
- качественная механическая обработка (шлифовка);
- обработка поверхности (гальваническое покрытие);
- правильный выбор кабелей и полимерных компонентов;
- удачное конструкторское решение.
Если все составляющие учтены, то об этом продукте можно сказать: «Готов к использованию».
Подведем итоги
Производство качественных тензодатчиков, очень непростой процесс, предполагающий наличие серьезной производственно-технической базы, испытательного оборудования и многолетнего опыта. Именно по этой причине количество производителей качественных тензодатчиков относительно невелико в мире.
Давайте, кратко остановимся на ключевых тезисах данной статьи:
Из-за огромного спроса на внутреннем рынке Китая и роботизации технологических процессов производители могут снижать себестоимость производимых тензодатчиков.
Контроль качества на всех этапах производства одна из важнейших составляющих для создания качественного продукта.
У качественных производителей минимум 60% себестоимости