[发明专利]一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料及热处理方法在审

专利信息
申请号: 202111118675.2 申请日: 2021-09-24
公开(公告)号: CN113832400A 公开(公告)日: 2021-12-24
发明(设计)人: 吴昊;李涛;齐红丽;赵鼎鼎;林杰俊;常朔源 申请(专利权)人: 中国船舶重工集团公司第七0四研究所
主分类号: C22C38/02 分类号: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/46;C21D1/18;C21D6/00
代理公司: 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人: 翁若莹;王晶
地址: 200031*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 扭矩 传感 器用 不锈钢 弹性体 材料 热处理 方法
【说明书】:

本发明涉及一种扭矩传感器用不锈钢弹性体材料及热处理方法,该材料的各成分及其质量百分数为:C:0.36%,Si≤0.17%,P≤0.004%,S0.001%,Cr:14.3%,Mn:0.5%,Mo:0.6%,Ni:0.26%,Cu:0.06%,Hf:0.05%,Na:0.05%,V:0.04%,余量为Fe。该热处理步骤为:清洗;固溶处理;淬火处理;回火处理;最终淬火处理。本发明的不锈钢弹性体材料在热处理后,具有回火马氏体组织特征,即内有板条状马氏体,在马氏体内部和晶界处分布有大量颗粒状Cr23C6析出物,还有少量的残余奥氏体(5%)。

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器,具体涉及一种扭矩传感器的弹性体材料及热处理方法。

背景技术

扭矩传感器是一种能将扭转力矩信号转换成电信号的测试仪器,主要用来测量各种扭矩、转速及功率。其应用领域广泛,大到船舶、飞机、钻井和发电设备,小到钟表游丝和家用电器等。扭矩传感器按照其测量原理可分为四类:应变型、声表面波型、磁弹性型和转角型2,其中应变型是国内外使用最多的一种扭矩传感器类型,具有灵敏度和精度高、测量范围大、适用于各种复杂环境、便于多点测量等优点3。弹性体是扭矩传感器的核心部件,其材料选材和结构设计是影响扭矩传感器灵敏度的重要因素4。但国际和国内都鲜见有关扭矩传感器弹性体材料的报道,一方面该类研究涉及各传感器制造厂商与研发机构的商业机密;另一方面国内尚没有针对扭矩传感器弹性体所开发的专有型号材料,而多采用称重传感器的弹性体材料,主要分为三类:铝合金(LY12)、合金钢(40CrNiMoA)和不锈钢(0Cr17Ni4Cu4Nb)。前两种材料的应用最为普遍,其加工工艺和热处理工艺已十分成熟。但目前国内不锈钢传感器的研发、生产处于均初级阶段,市场需求不大,暂未形成大批量生产不锈钢扭矩传感器的市场规模,且现有不锈钢扭矩传感器的额定扭矩小、灵敏度低、准确度等级低。针对不锈钢弹性体材料的相关研发和制造技术的匮乏,不锈钢弹性体材料的制造成本较高是限制不锈钢扭矩传感器发展的主要原因之一,具体包括:

1.不锈钢弹性体材料相关基础研究较少,其成分、冶炼工艺、加工工艺、供货状态均未知。

2.国内对不锈钢弹性体材料的热处理工艺研究不足,热处理工艺对传感器性能指标的影响未知。

3.缺乏应变片材料及其粘贴工艺与不锈钢弹性体材料的匹配研究,该匹配性与扭矩传感器的综合特性如零漂、温漂、滞后等相关。

专利公告号为CN104451422A的中国发明专利文件公开了一种称重传感器的不锈钢弹性体材料,各成分及其质量百分比为:C≤0.09%,Si≤1.35%,P≤0.035%,S≤0.03%,Mn≤1.0%,Cr:15.0-17.0%,Ni:4.50-8.0%,Cu:3.50-5.50%,Nb:0.15-0.45%,余量为Fe。不锈钢经热处理后有优良的机械性能,硬度可达HRC 42~47,强度极限可达135kg/mm2,线膨胀系数11.1×10-6m/℃,与合金钢40CrNiMoA相当。专利公告号为CN104451423A的中国发明专利文件公开了一种称重传感器的不锈钢弹性体材料及其热处理方法,称重传感器的不锈钢弹性体材料,各成分及其质量百分比为:C≤0.06%,Si≤1.35%,P≤0.035%,S≤0.03%,Mn≤1.0%,Cr:15.0-17.0%,Ni:4.50-8.0%,Cu:3.50-5.50%,Nb:0.15-0.45%,余量为Fe。所述热处理方法包括:清洗;固溶处理;深冷处理;时效处理,该种不锈钢经热处理后有优良的机械性能,硬度可达HRC 40~45,强度极限可达135kg/mm2,线膨胀系数11.0×10-6m/℃,与合金钢40CrNiMoA相当。

以上公开的不锈钢弹性体材料及热处理方法只适用于称重传感器。因此,需要研制一种适用于扭矩传感器的不锈钢弹性体材料及热处理方法。

发明内容

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