CN105525201A - 一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承 - Google Patents

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Abstract

一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，本发明气体轴承座中硬质相由TiC，TiN，TICN组成提高了材料的机械性能；钢基粘结剂的成分具有较高强度，再硬质相的作用下钢结硬质合金强度得到了进一步提高。

Description

一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承
技术领域
本发明涉一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，属于气体轴承技术领域。
背景技术
气体轴承是以气体作为润滑剂的无接触支承方式，气体粘度小、无污染及匀化效应等特点，决定了气体轴承具备更高的转速、更好的精度以及接近无限的寿命，且其润滑材料容易取得，无污染等优点使得气体轴承成为高速高精度加工领域最理想的轴承支承方式。目前轴承表面需要加工复杂形槽，加工成本高；工作时气膜不稳定等缺点都对整个转子系统的性能产生影响，动压轴承仍处于研究阶段，为了简化工艺，避免气体轴承的不稳定性。
发明内容
一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，钢结硬质合金原料粉末包括硬质相和钢基粘结剂，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC56-75%，TiN8-12%，TICN2-7%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.4-0.8%，Si1.2-1.4%，Mn5.0-5.5%，Cr11.2-11.4%，Ni0.5-0.6%，Mo0.6-0.8%，V0.25-0.35%，Nb0.02-0.04%，B0.02-0.05%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1180℃～1190℃，终锻温度在960℃～980℃；
其中退火工序中：退火温度820℃～850℃，保持2-3h，然后随炉冷却至150-180℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1105℃～1180℃，所述回火处理的温度为250℃～400℃。
最终获得轴承座。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，硬质相由TiC56%，TiN8%，TICN2%，余量为WC组成。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，硬质相由TiC75%，TiN12%，TICN7%，余量为WC组成。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，硬质相由TiC60%，TiN10%，TICN5%，余量为WC组成。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，钢基粘结剂(重量)由C0.4%，Si1.2%，Mn5.0%，Cr11.2%，Ni0.5%，Mo0.6%，V0.25%，Nb0.02%，B0.02%，余量为Fe。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，钢基粘结剂(重量)由C0.8%，Si1.4%，Mn5.5%，Cr11.4%，Ni0.6%，Mo0.8%，V0.35%，Nb0.04%，B0.05%，余量为Fe。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，钢基粘结剂(重量)由C0.6%，Si1.3%，Mn5.2%，Cr11.3%，Ni0.55%，Mo0.7%，V0.3%，Nb0.03%，B0.03%，余量为Fe。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1105℃℃，所述回火处理的温度为250℃。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1180℃，所述回火处理的温度为400℃。
所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1150℃，所述回火处理的温度为300℃。
一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承的制造方法，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，钢结硬质合金原料粉末包括硬质相和钢基粘结剂，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC56-75%，TiN8-12%，TICN2-7%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.4-0.8%，Si1.2-1.4%，Mn5.0-5.5%，Cr11.2-11.4%，Ni0.5-0.6%，Mo0.6-0.8%，V0.25-0.35%，Nb0.02-0.04%，B0.02-0.05%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1180℃～1190℃，终锻温度在960℃～980℃；
其中退火工序中：退火温度820℃～850℃，保持2-3h，然后随炉冷却至150-180℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承座；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1105℃～1180℃，所述回火处理的温度为250℃～400℃,
最终获得轴承座。
上述发明内容相对于现有技术的有益效果在于：1）本发明气体轴承座中硬质相由TiC，TiN，TICN组成提高了材料的机械性能；2）钢基粘结剂的成分具有较高强度，再硬质相的作用下钢结硬质合金强度得到了进一步提高，3）通过压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序使制造工序更为简单，降低了成本。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，钢结硬质合金原料粉末包括硬质相和钢基粘结剂，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC56%，TiN8%，TICN2%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.4%，Si1.2%，Mn5.0%，Cr11.2%，Ni0.5%，Mo0.6%，V0.25%，Nb0.02%，B0.02%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1180℃℃，终锻温度在960℃℃；
其中退火工序中：退火温度820℃℃，保持2-3h，然后随炉冷却至150℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承座；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1105℃℃，所述回火处理的温度为250℃。
最终获得轴承座。
实施例2
一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC75%，TiN12%，TICN7%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.8%，Si1.4%，Mn5.5%，Cr11.4%，Ni0.6%，Mo0.8%，V0.35%，Nb0.04%，B0.05%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1190℃，终锻温度在980℃；
其中退火工序中：退火温度850℃，保持3h，然后随炉冷却至150-180℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承座；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1180℃，所述回火处理的温度为400℃。
最终获得轴承座。
实施例3
一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC70%，TiN10%，TICN5%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.6%，Si1.3%，Mn5.3%，Cr11.3%，Ni0.55%，Mo0.7%，V0.3%，Nb0.03%，B0.04%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1185℃，终锻温度在970℃；
其中退火工序中：退火温度830℃，保持2.5h，然后随炉冷却至150-180℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承座；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1150℃，所述回火处理的温度为300℃。
最终获得轴承座。
实施例4
一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，钢结硬质合金原料粉末包括硬质相和钢基粘结剂，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC57%，TiN9%，TICN3%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.5%，Si1.25%，Mn5.2%，Cr11.25%，Ni0.53%，Mo0.63%，V0.27%，Nb0.025%，B0.024%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1183℃，终锻温度在962℃；
其中退火工序中：退火温度830℃，保持2-3h，然后随炉冷却至150-180℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承座；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1120℃，所述回火处理的温度为250℃～400℃。
最终获得轴承座。
实施例5
一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC72%，TiN11%，TICN6%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.7%，Si1.35%，Mn5.4%，Cr11.36%，Ni0.56%，Mo0.76%，V0.32%，Nb0.036%，B0.046%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1187℃，终锻温度在976℃；
其中退火工序中：退火温度846℃，保持2-3h，然后随炉冷却至150-180℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承座；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1167℃，所述回火处理的温度为360℃。
最终获得轴承座。

Claims (10)

1.一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，包括轴承座和设置于轴承座内的轴，轴承座由钢结硬质合金制造，钢结硬质合金原料粉末包括硬质相和钢基粘结剂，其特征在于其组成成分按照质量百分比为：硬质相由TiC56-75%，TiN8-12%，TICN2-7%，余量为WC组成；钢基粘结剂(重量)由C0.4-0.8%，Si1.2-1.4%，Mn5.0-5.5%，Cr11.2-11.4%，Ni0.5-0.6%，Mo0.6-0.8%，V0.25-0.35%，Nb0.02-0.04%，B0.02-0.05%，余量为Fe；硬质相和钢基粘结剂的重量比为0.8，
钢结硬质合金经粉末混合，压制烧结，加热锻造，退火，机加工，淬火，回火工序制备而成：
其中粉末混合工序中：称取粒径50-80μm的TiC，65-110μm的TiN，35-100μm的TICN，35-100μm的WC粉末按照上述比例混合，按照球料比8：1-25：1进行球磨合金化，磨球为淬火钢球，球磨时间24-50h，施加99.9%以上的高纯氩气，获得硬质相粉末；称取硅铁粉，锰铁粉，低碳铬铁粉，镍粉，钼粉，钒铁粉，铌铁粉，高纯硼粉，石墨粉，使其按照上述比例混合，按照球料比15：1-27：1进行球磨合金化，球磨时间60-75h，添加无水乙醇为过程控制剂，获得钢基粘结剂粉末；将硬质相粉末和钢基粘结剂粉末混合，再次球磨12-15小时，获得钢结硬质合金混合粉末；
其中压制烧结工序中：将上述获得的钢结硬质合金混合粉末干燥，筛分，压制成所需的尺寸形状；压制压力为800MPa；然后进行真空烧结，升温速率42℃/min升温至1280℃时进行保温1-2.5小时，
其中加热锻造工序中：始锻温度在1180℃～1190℃，终锻温度在960℃～980℃；
其中退火工序中：退火温度820℃～850℃，保持2-3h，然后随炉冷却至150-180℃后取出空气中自然冷却；
其中机加工工序中：将钢结硬质合金按照图纸加工成气体轴承座；
其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1105℃～1180℃，所述回火处理的温度为250℃～400℃,
最终获得气体轴承座。
2.如权利要求2所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，硬质相由TiC56%，TiN8%，TICN2%，余量为WC组成。
3.如权利要求1所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，硬质相由TiC75%，TiN12%，TICN7%，余量为WC组成。
4.如权利要求1所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，硬质相由TiC60%，TiN10%，TICN5%，余量为WC组成。
5.如权利要求1所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，钢基粘结剂(重量)由C0.4%，Si1.2%，Mn5.0%，Cr11.2%，Ni0.5%，Mo0.6%，V0.25%，Nb0.02%，B0.02%，余量为Fe。
6.如权利要求1所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，钢基粘结剂(重量)由C0.8%，Si1.4%，Mn5.5%，Cr11.4%，Ni0.6%，Mo0.8%，V0.35%，Nb0.04%，B0.05%，余量为Fe。
7.如权利要求1所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，钢基粘结剂(重量)由C0.6%，Si1.3%，Mn5.2%，Cr11.3%，Ni0.55%，Mo0.7%，V0.3%，Nb0.03%，B0.03%，余量为Fe。
8.如权利要求1所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1105℃℃，所述回火处理的温度为250℃。
9.如权利要求1所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1180℃，所述回火处理的温度为400℃。
10.如权利要求10所述的一种汽车导航系统中高精密陀螺仪用气体轴承，其中淬火，回火工序中：所述淬火处理的温度为1150℃，所述回火处理的温度为300℃。
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