Effect of heat and thermo-machanical pre-treatments on hysteresis performance of force transducers

Kuvvet dönüştürücülerde ısıl ve mekanik işlemlerin histerisiz hatasına etkisi

Abstract

Different mechanical and heat treatment processes can be applied on the spring element of a force transducer, in order to obtain good and satisfactory performance. The manufacturers are generally focused on the improvement of performance by applying different heat and mechanical treatments on spring material, and no information is in free circulation regarding the process-performance relationships of transducers due to tight competition in the market. Mechanical behavior of spring element of force transducers is playing a crucial role to obtain good performance in measurements. The application of different heat treatments changes the microstructure of spring material, which is very effective in the improvement of performance properties of force transducers such as hysteresis error and creep response. Present study covers the attempts of changing microstructure of AISI4340 steel by using different heat and thermo mechanical treatments and measuring the performance of force transducers related with the structural properties of spring element. The measurement results have shown that; hysteresis characteristics were improved with increasing hardness of specimens, which were quenched and tempered only. Bainite has an advantage over tempered martensite at the same hardness level from hysteresis performance point of view. Prestraining has beneficial effects on the improvement of hysteresis characteristics, while pre-creep deformation has adverse effect. Cyclic stressing improved hysteresis properties only in soft structures.

Özet

Yay elemanının yapısal özellikleri kuvvet dönüştürücülerinin performans özelliklerini etkilemektedir. Bu çalışma, çok kullanılan bir yay elamanı malzemesi olan AISl 4340 çeliğine uygulanan farklı ısıl ve mekanik işlemler sonrası elde edilen iç yapısal özelliklerin kuvvet dönüştürücünün histerisiz performansına etkisini araştırmaya yöneliktir. Deney sonuçlarına göre, histerisiz hatasının malzemenin sertliğine paralel olarak iyileştiği, aynı sertlikteki beynitik yapının temperlenmiş martenzitik yapıya göre daha iyi performans gösterdiği, çevrimsel zorlama ile sert yapıda kötüleştiği, yumuşak yapılarda ise iyileştiği görülmüştür. Ön plastik şekil değişimi ile histerisiz hatasında iyileşme, ön sürünme uygulanması ile kötüleşme görüldüğü belirlenmiştir.