利用過渡管殼實現螺旋慢波結構的組合擠壓法制造技術

本發明專利技術涉及行波管的制造技術，特別是一種制造螺旋慢波結構的新型工藝。本發明專利技術有下列步驟：第一步，用模具把螺線和介質夾持桿固定在一起；第二步，把固定好的螺線、介質夾持桿按軸向送入過渡管殼；第三步，用彈性或塑性變形冷擠壓的工藝方法，將過渡管殼與螺線與介質夾持桿擠壓在一起，得到螺旋慢波結構過渡組件；第四步，先將管殼加熱到８００－１０００℃，再把室溫下的螺旋慢波結構過渡組件軸向送進高溫下的管殼中，定位；第五步，將第四步得到的工件整體冷卻到室溫，靠管殼的收縮，使過渡組件與管殼抱緊，得到螺旋慢波結構產品。本發明專利技術方法特別適用于管殼結構較為復雜的復合管殼。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及行波管的制造技術，特別是一種制造螺旋慢波結構的新型工藝。
技術介紹
螺旋慢波結構是行波管的核心部件。由于螺旋慢波結構具有寬頻帶的特性，使行波管能夠在很寬的頻帶內產生和放大微波或毫米波。因此，行波管在電子對抗中有著重要的應用，特別是在電子干擾方面更具有不可替代的地位。但是螺旋慢波結構的制作是一個非常復雜的工藝，其工藝方法分為冷擠壓和熱擠壓。其中冷擠壓又分為彈性變形擠壓和塑性變形擠壓兩種，而熱擠壓則可分為整體加熱擠壓和管殼加熱擠壓兩種。一、冷擠壓1、彈性變形擠壓冷擠壓中彈性變形擠壓的原理示意圖如圖1所示。圖1-4所示螺旋慢波結構由管殼1、螺旋線2、介質夾持桿31、32和33構成。管殼1必須使用無磁不銹鋼或無磁蒙乃爾等具有較好彈性的材料，管殼1壁既不能太厚也不能太薄，一般在0.25mm-0.5mm之間，管殼1壁太薄會使其強度減弱，并且易于造成漏氣，太厚則會使其彈性形變減小，從而無法實現彈性變形擠壓。螺旋線2一般由鎢、鉬等耐高溫金屬材料繞制而成。介質夾持桿31、32和33一般采用低介電損耗、高導熱系數的材料，如氧化鈹、氮化硼、金剛石、紅寶石等。圖1示出了彈性變形擠壓的工藝原理。其工藝步驟如下(1)用恰當的模具把螺線2和介質夾持桿31、32和33固定在一起，此時與介質夾持桿31、32和33外緣相切的外圓的半徑R2(圖1-2)比管殼1內孔半徑R1(圖1-1)稍大。(2)如圖1-3所示，在管殼1外面沿著A1、A2和A3的方向施加擠壓力，使得管殼1沿著B1、B2、和B3方向脹大。(3)把固定好的螺線2、介質夾持桿31、32和33按圖1-4所示的方位送入管殼1。(4)撤去施加在管殼1外壁的擠壓力，管殼1沿著B1、B2、和B3的反方向彈性收縮，從而把螺線2及介質夾持桿31、32和33擠壓緊。2、塑性變形擠壓冷擠壓中的塑性變形擠壓工藝原理示意圖，如圖2所示，與彈性變形擠壓不同，管殼1采用了彈性較差，容易變形的材料，因此擠壓的工藝也有所不同。其工藝步驟如下(1)用恰當的模具把螺線2和介質夾持桿31、32和33固定在一起，在變形擠壓的情況下，與介質夾持桿31、32和33外部相切的圓半徑R2(圖2-2)略小于管殼1的內孔半徑R1(圖2-1)。(2)把固定在一起的螺線2及介質夾持桿31、32和33滑配送入管殼1中。(3)如圖2-3所示，在管殼外壁沿B1、B2和B3方向拖加擠壓力，使管殼1在B1、B2和B3所指之處向內發生不可逆形變，從而把螺線2及介質夾持桿31、32和33擠壓緊。由于塑性變形擠壓要求管殼1所用材料能夠產生塑性形變，因此管殼強度較低，在實際行波管制作工藝中采用不多。二、熱擠壓1、整體加熱擠壓法熱擠壓中的整體加熱法的工藝原理示意圖如圖3所示。其工藝步驟如下(1)采用上述冷擠壓工藝的一種，把螺旋線2和介質夾持桿31、32、33與管殼1擠壓在一起，當然此時擠壓的程度還不夠，相互之間的位置有可能發生變化。(2)用恰當的模具把管殼1、螺線2及介質夾持桿31、32和33的相對位置固定下來。(3)把固定好的工件滑配送入熱擠壓模具4中，并整體加熱到800-1000℃的高溫。由于熱擠壓模4的強度高，熱膨脹系數小，這就使得管殼1內壁整體向內膨脹，發生不可逆的塑性變形，從而把螺線2及介質夾持桿31、32和33擠壓緊。(4)把擠壓模4與工件冷卻到室溫，卸下模具，取出工件即可。這種熱擠壓與上述兩種冷擠壓組合使用，可以改善擠壓的總體效果。2、管殼加熱擠壓法熱擠壓中的管殼加熱擠壓法工藝原理示意圖，如圖4所示。(1)用恰當的模具把螺線2、介質夾持桿31、32和33固定在一起。(2)把管殼1加熱到800-1000℃，管殼1的內壁發生膨脹。(3)溫度穩定后，把螺線2及介質夾持桿31、32和33迅速送入管殼1中，如圖4-1所示。(4)把整個工件冷卻到室溫，管殼1內壁冷卻收縮到原來的尺寸，從而把螺線2與介質夾持桿31、32和33緊緊抱住，如圖4-2所示。近年來，由于行波管向高功率發展，國內外逐漸使用了新型的復合管殼，如圖5所示。此種復合管殼結構較復雜，加工難度較大，熱擠壓模的加工也非常困難。此管殼的熱擠壓工藝，對于X波段以下的螺旋慢波結構還能勝任，對X波段以上的螺旋慢波結構，由于復合管殼的外形復雜，機械強度比較高，彈性形變與塑性形變都比較小，所以無法采用冷擠壓工藝。至于整體加熱的熱擠壓工藝，由于模具的卸除很困難，也不適用。另外，由于熱變形小，擠壓過程中容易折斷介質夾持桿，因此采用管殼加熱的熱擠壓工藝也存在一些困難。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種螺旋慢波結構的制造方法，以克服上述困難。為達到上述目的，本專利技術的技術解決方案是提供一種利用過渡管殼實現螺旋慢波結構的組合擠壓法，包括冷擠壓法和熱擠壓法，其有下列步驟第一步，用模具把螺線和介質夾持桿固定在一起；第二步，把固定好的螺線、介質夾持桿按軸向送入過渡管殼； 第三步，用彈性或塑性變形冷擠壓的工藝方法，將過渡管殼與螺線與介質夾持桿擠壓在一起，得到螺旋慢波結構過渡組件；第四步，先將管殼加熱到800-1000℃，再把室溫下的螺旋慢波結構過渡組件軸向送進高溫下的管殼中，定位；第五步，將第四步得到的工件整體冷卻到室溫，靠管殼的收縮，使過渡組件與管殼抱緊，得到螺旋慢波結構產品。所述的組合擠壓法，其第四步中，過渡組件與加熱到高溫的管殼二者徑向為過盈配合。所述的組合擠壓法，其所述過渡管殼，采用導電性能良好的材料制作。所述的組合擠壓法，其所述導電性能良好的材料為無氧銅。本專利技術方法特別適用于內部結構較為復雜的復合管殼。附圖說明圖1為已有彈性變形冷擠壓原理示意圖；圖2為已有塑性變形冷擠壓原理示意圖；圖3為已有整體加熱熱擠壓原理示意圖；圖4為已有管殼加熱熱擠壓原理示意圖；圖5為復合管殼示意圖；圖6為本專利技術利用過渡管殼擠壓示意圖；圖7為本專利技術普通管殼的過渡管殼擠壓示意圖。具體實施例方式下面結合原理示意圖6闡述本專利技術的利用過渡管殼實現螺旋慢波結構的組合擠壓法。1.本專利技術所實現的螺旋慢波結構與原有的螺旋慢波結構有所不同。原有的螺旋慢波結構由管殼1，螺線2及介質31、32和33組成，如圖1、圖2、圖3和圖4所示。而本專利技術的主要特點是引入了過渡管殼5，圖6中1為真正的管殼。引入過渡管殼5后，實現了螺旋慢波結構的整體性能在某些方面可以超越原有的螺旋慢波結構。例如，本專利技術的過渡管殼5可以采用無氧銅等導電性能非常好的材料，而原有的管殼，為具有一定強度，不得不使用其它導電性能較差的材料。因此由本專利技術所實現的螺旋慢波結構的高頻損耗會減小。2、如圖6-1所示，本專利技術用前述彈性或塑性變形冷擠壓的工藝方法來實現螺旋慢波結構過渡組件6的擠壓，將過渡管殼5與螺線2與介質夾持桿31、32、33擠壓在一起。所不同的是，過渡管殼5不是真正的管殼，而是過渡管殼；冷擠壓完成后，所形成的結果還不是螺旋慢波結構本身，而是螺旋慢波結構的過渡組件6。3.本專利技術用前述加熱管殼的熱擠壓法(圖4)把螺旋慢波結構過渡組件6擠壓到真正的管殼1中去，也就是先把真正的管殼1加熱到800℃-1000℃，把螺旋慢波結構過渡組件6從室溫送進高溫下的真正管殼1中，二者為過盈配合，然后再整體冷卻到室溫，靠真正管殼1的收縮，使過渡組件6與真正管殼1抱緊，從而實現螺旋慢波結構，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用過渡管殼實現螺旋慢波結構的組合擠壓法，包括冷擠壓法和熱擠壓法，其特征在于，有下列步驟：第一步，用模具把螺線和介質夾持桿固定在一起；第二步，把固定好的螺線、介質夾持桿按軸向送入過渡管殼；第三步，用彈性或塑性變形 冷擠壓的工藝方法，將過渡管殼與螺線與介質夾持桿擠壓在一起，得到螺旋慢波結構過渡組件；第四步，先將管殼加熱到８００－１０００℃，再把室溫下的螺旋慢波結構過渡組件軸向送進高溫下的管殼中，定位；　第五步，將第四步得到的工件整體冷卻 到室溫，靠管殼的收縮，使過渡組件與管殼抱緊，得到螺旋慢波結構產品。

【技術特征摘要】
1.一種利用過渡管殼實現螺旋慢波結構的組合擠壓法，包括冷擠壓法和熱擠壓法，其特征在于，有下列步驟第一步，用模具把螺線和介質夾持桿固定在一起；第二步，把固定好的螺線、介質夾持桿按軸向送入過渡管殼；第三步，用彈性或塑性變形冷擠壓的工藝方法，將過渡管殼與螺線與介質夾持桿擠壓在一起，得到螺旋慢波結構過渡組件；第四步，先將管殼加熱到800-1000℃，再把室溫下的螺旋慢波結構過渡組件軸向送進高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王莉，劉勝英，
申請(專利權)人：中國科學院電子學研究所，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]