一种液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法技术

本发明专利技术涉及惯性导航与控制技术中惯性器件工程技术领域，针对现有陀螺用导电游丝时效方法存在时效后导电游丝工艺性欠佳或铍青铜材料性能损失的问题，提出了一种液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法。该方法采用可分级时效的原理，首先在原丝固溶热处理后，进行第一次欠时效处理，保证原丝具有一定的力学性能，便于包装、转运以及剪裁、压模成型，提高了原丝成型的工艺性，为导电游丝压模成型后的第二次完全时效处理留出余量；然后进行性能复验，合格后剪裁、压模成型，最后进行第二次完全时效处理和稳定化处理，提高了工艺性，最大程度的发挥铍青铜材料的最佳性能。挥铍青铜材料的最佳性能。挥铍青铜材料的最佳性能。

【技术实现步骤摘要】
一种液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法


[0001]本专利技术涉及惯性导航与控制技术中惯性器件工程
，具体涉及一种液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法。

技术介绍

[0002]陀螺仪是敏感载体角运动的仪表，按照陀螺仪进动性及定轴性原理，通过陀螺仪可以建立惯性坐标基准，敏感载体相对惯性基准的姿态，从而确定载体的运动参数，实现对载体的导航、制导和控制等功能。二浮陀螺是采用动压气浮轴承电机的全液浮陀螺，具有抗振动、耐冲击、可靠性高、寿命长等特点，被广泛应用于飞船、卫星、空间站、船舶的导航、航姿系统，作为敏感器的姿态敏感元件，用来测量载体的角运动，是非常重要的惯性敏感器件。
[0003]导电游丝是液浮陀螺内外输电联络的桥梁，其作用是对液浮陀螺电机和浮子组件上的电气元件传输能量和电信号。一般包括电机的能量输送、角度传感器的信号传递、力矩器的力矩施加等。导电游丝实现输电的同时带来有害力矩问题，为了降低导电游丝弹性力矩带来的干扰力矩，提高陀螺漂移率ω
d
（ω
d
=M/H，其中M为陀螺组件所受的干扰力矩，H为陀螺动量矩），要求干扰力矩小且稳定，因此，一般陀螺导电游丝都设计成既窄且薄，导电游丝非常柔软，又称软导线。根据单自由度陀螺的进动特点（浮子仅沿输出轴方向转动），为防止导电游丝轴向变形，将导电游丝设计成半圆C型，且宽厚比较大，呈薄片形，这样轴向刚度较大不允许变形，多根导电游丝弹性力矩沿径向分布并共面，减少误差；径向刚度较小且恒定用于载体姿态测量，既满足姿态测量附加力矩小而稳定的目的，又满足防止导电游丝轴向变形（轴向不需要变形）的目的。
[0004]陀螺用导电游丝的生产一般是从生产厂家采购相应规格的原丝，使用时再按照设计的形状，通过专用工装压制成型并进行一定条件的时效处理，确保导电游丝保持要求的性能和形状。导电游丝的作用是对液浮陀螺电机和浮子组件上的电气元件传输能量和电信号。对其材料的要求是：电阻率要低；弹性模数要小，弹性滞后要小；容易压制成型或压膜成型，焊接性好；密度应尽量与浮液密度相近。
[0005]目前行业内常用的材料有两种，一种是铜合金，如铍青铜。它的电阻率、弹性滞后都比较小，且易成型，因而应用很广，缺点是密度比浮液大得多，钎焊性能比较差。另一种采用铝合金，其电阻率、弹性模数、弹性滞后、成型性能和密度都比较理想，其缺点是焊接性太差，因而应用较少。所以，目前液浮陀螺导电游丝一般都采用铍青铜材料。为了减小导电游丝的刚度和干扰力矩，一般将导电游丝的截面形状设计成矩形，矩形的宽厚比应尽量大，矩形截面软导线一般制成圆弧形或S型外形，分布应以输出轴为中心，呈中心对称或轴对称分布。活动端应尽量靠近浮子轴，典型形状和分布见图1和图2所示。图3（a）和（b）分别为常用半圆C型导电游丝形状及截面放大示意图。
[0006]一般采购回来尚未成型的导电游丝（称为原丝）为长条形，还需要剪裁并使用成型工装将原丝压制成设计的导电游丝形状，然后将压制好的导电游丝进行真空时效处理，其
目的是为了消除导电游丝压制过程中的应力，使其压模成型符合设计要求，同时获得较好的力学性能。
[0007]目前，惯性仪表行业内一般采用两种导电游丝成型方式：一种是在原丝生产厂家进行压延拉伸和固溶处理后，此时原丝具有良好的塑形和韧性，材质柔软，直接剪裁并使用成型工装压好导电游丝，由厂家直接进行完全时效处理，使材料具有优良的弹性，同时硬度、强度得到提高，最后进行稳定化处理，目的是使材料组织和性能更稳定，去除部分内应力。
[0008]另一种是原丝生产厂家进行压延拉伸、固溶处理后直接进行完全时效处理，使材料具有优良的弹性，同时硬度、强度得到提高。使用方采购回来后再进行剪裁并使用成型工装将原丝压制成设计的导电游丝形状，然后再进行过时效处理，以消除压制时产生的应力，使导电游丝脱模后成型符合设计图样形状和尺寸要求。
[0009]这两种成型方式虽然均能满足目前液浮陀螺的使用要求，但均存在一定的不足：第一种方法需要在导电游丝原丝生产厂家进行导电游丝的裁剪、成型压模，易受限于原丝生产厂家的生产影响，工艺性不好，造成该道工序的不连续，并且增加了一定的成本。若直接采购回厂家再剪裁、压制成型，则由于原丝尺寸小且十分柔软，一方面不易包装、转运，也不易使用方的裁剪和压模成型，工艺性很差，经常造成导电游丝的损伤；第二种方法由于原丝已在厂家进行了完全时效处理，在使用方剪裁、压模成型后，只能进行过时效处理。过时效处理可提高零件高温工作时的稳定性和导电性，但力学性能会有一定下降，不能发挥铍青铜材料的最佳性能，当使用环境苛刻时可能发生故障或仪表性能变化。
[0010]同时由于导电游丝零件的特殊性，采购回的原丝及成型后的导电游丝零件性能检测目前尚缺乏有效手段，一般只是检查一下外观和表面质量，其它性能参数直接采用原丝厂家的数据，或者待装成陀螺后通过陀螺参数间接反映导电游丝性能，不能很好的在形成陀螺产品的前端控制导电游丝的性能，有一定的盲目性。

技术实现思路

[0011]针对现有陀螺用导电游丝时效方法存在时效后导电游丝工艺性欠佳或铍青铜材料性能损失的情况，本专利技术提出一种液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法。
[0012]本专利技术首先在原丝固溶热处理后，进行第一次欠时效处理，保证原丝具有一定的力学性能，便于包装、转运以及剪裁、压模成型，为导电游丝压模成型后的完全时效处理留出余量，然后进行性能复验，合格后剪裁、压模成型，最后进行第二次完全时效处理和稳定化处理，提高工艺性，最大程度的发挥铍青铜材料的最佳性能。
[0013]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1）、选择铍青铜材料的液浮陀螺用导电游丝原丝；2）、优化原丝的结构尺寸；3）、分级时效处理：3.1）对原材料进行压延成型与固溶处理；3.2）进行第一次欠时效处理；3.3）根据第一次欠时效处理时的模式技术指标要求对导电游丝原丝的性能进行
测试，若合格，则根据优化的导电游丝原丝的结构尺寸，进行剪裁和压模成型，得到液浮陀螺用导电游丝；若不合格，则作废弃处理；3.4）进行第二次完全时效处理；3.5）根据第二次完全时效处理时的模式技术指标要求对液浮陀螺用导电游丝的性能进行测试，若合格，则完成液浮陀螺用导电游丝分级时效处理；若不合格，则作废弃处理。
[0014]进一步地，步骤3.3）所述对导电游丝原丝的性能进行测试，以及步骤3.5）中所述对液浮陀螺用导电游丝的性能进行测试，均采用维氏硬度HV、抗拉强度Rm两项参数进行综合评价。
[0015]进一步地，步骤3.3）中，所述对导电游丝原丝的性能进行测试时，维氏硬度HV不小于300，抗拉强度Rm不小于1000MPa；步骤3.5）中，所述对液浮陀螺用导电游丝的性能进行测试时，维氏硬度HV不小于330，抗拉强度Rm不小于1130MPa。
[0016]进一步地，还包括步骤4）、对完成第二次完全时效处理后测试合格的导电游丝，将其安装在液浮陀螺中，进行导电游丝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）、选择铍青铜材料的液浮陀螺用导电游丝原丝；2）、优化原丝的结构尺寸；3）、分级时效处理：3.1）对原材料进行压延成型与固溶处理；3.2）进行第一次欠时效处理；3.3）根据第一次欠时效处理时的模式技术指标要求对导电游丝原丝的性能进行测试，若合格，则根据优化的导电游丝原丝的结构尺寸，进行剪裁和压模成型，得到液浮陀螺用导电游丝；若不合格，则作废弃处理；3.4）进行第二次完全时效处理；3.5）根据第二次完全时效处理时的模式技术指标要求对液浮陀螺用导电游丝的性能进行测试，若合格，则完成液浮陀螺用导电游丝分级时效处理；若不合格，则作废弃处理。2.根据权利要求1所述的液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法，其特征在于：步骤3.3）所述对导电游丝原丝的性能进行测试，以及步骤3.5）中所述对液浮陀螺用导电游丝的性能进行测试，均采用维氏硬度HV、抗拉强度Rm两项参数进行综合评价。3.根据权利要求2所述的液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法，其特征在于：步骤3.3）中，所述对导电游丝原丝的性能进行测试时，维氏硬度HV不小于300，抗拉强度Rm不小于1000MPa；步骤3.5）中，所述对液浮陀螺用导电游丝的性能进行测试时，维氏硬度HV不小于330，抗拉强度Rm不小于1130MPa。4.根据权利要求1或2或3所述的液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法，其特征在于：还包括步骤4）、对完成第二次完全时效处理后测试合格的导电游丝，将其安装在液浮陀螺中，进行导电游丝性能评价测试，评价导电游丝的精度是否符合要求；所述导电游丝性能评价测试包括在聚三氟氯乙烯陀螺悬浮液中的腐蚀性试验，最大许用电流试验，与重力无关漂移稳定性试验，力学、热学、电磁学环境试验以及寿命试验。5.根据权利要求4所述的液浮陀螺用导电游丝分级时效的方法，其特征在于：步骤3.2）第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘郭建，赵豪杰，张培新，辛小波，王建青，樊明涛，
申请(专利权)人：西安航天精密机电研究所，
类型：发明
国别省市：