CN100339928C - 利用过渡管壳实现螺旋慢波结构的组合挤压法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及行波管的制造技术，特别是一种制造螺旋慢波结构的新型工艺。本发明有下列步骤：第一步，用模具把螺线和介质夹持杆固定在一起；第二步，把固定好的螺线、介质夹持杆按轴向送入过渡管壳；第三步，用弹性或塑性变形冷挤压的工艺方法，将过渡管壳与螺线与介质夹持杆挤压在一起，得到螺旋慢波结构过渡组件；第四步，先将管壳加热到800-1000℃，再把室温下的螺旋慢波结构过渡组件轴向送进高温下的管壳中，定位；第五步，将第四步得到的工件整体冷却到室温，靠管壳的收缩，使过渡组件与管壳抱紧，得到螺旋慢波结构产品。本发明方法特别适用于管壳结构较为复杂的复合管壳。

Description

利用过渡管壳实现螺旋慢波结构的组合挤压法
技术领域
本发明涉及行波管的制造技术，特别是一种制造螺旋慢波结构的新型工艺。
背景技术
螺旋慢波结构是行波管的核心部件。由于螺旋慢波结构具有宽频带的特性，使行波管能够在很宽的频带内产生和放大微波或毫米波。因此，行波管在电子对抗中有着重要的应用，特别是在电子干扰方面更具有不可替代的地位。但是螺旋慢波结构的制作是一个非常复杂的工艺，其工艺方法分为冷挤压和热挤压。其中冷挤压又分为弹性变形挤压和塑性变形挤压两种，而热挤压则可分为整体加热挤压和管壳加热挤压两种。
一、冷挤压
1、弹性变形挤压
冷挤压中弹性变形挤压的原理示意图如图1所示。图1-4所示螺旋慢波结构由管壳1、螺旋线2、介质夹持杆31、32和33构成。管壳1必须使用无磁不锈钢或无磁蒙乃尔等具有较好弹性的材料，管壳1壁既不能太厚也不能太薄，一般在0.25mm-0.5mm之间，管壳1壁太薄会使其强度减弱，并且易于造成漏气，太厚则会使其弹性形变减小，从而无法实现弹性变形挤压。螺旋线2一般由钨、钼等耐高温金属材料绕制而成。介质夹持杆31、32和33一般采用低介电损耗、高导热系数的材料，如氧化铍、氮化硼、金刚石、红宝石等。
图1示出了弹性变形挤压的工艺原理。其工艺步骤如下：
(1)用恰当的模具把螺线2和介质夹持杆31、32和33固定在一起，此时与介质夹持杆31、32和33外缘相切的外圆的半径R2(图1-2)比管壳1内孔半径R1(图1-1)稍大。
(2)如图1-3所示，在管壳1外面沿着A1、A2和A3的方向施加挤压力，使得管壳1沿着B1、B2、和B3方向胀大。
(3)把固定好的螺线2、介质夹持杆31、32和33按图1-4所示的方位送入管壳1。
(4)撤去施加在管壳1外壁的挤压力，管壳1沿着B1、B2、和B3的反方向弹性收缩，从而把螺线2及介质夹持杆31、32和33挤压紧。
2、塑性变形挤压
冷挤压中的塑性变形挤压工艺原理示意图，如图2所示，与弹性变形挤压不同，管壳1采用了弹性较差，容易变形的材料，因此挤压的工艺也有所不同。其工艺步骤如下：
(1)用恰当的模具把螺线2和介质夹持杆31、32和33固定在一起，在变形挤压的情况下，与介质夹持杆31、32和33外部相切的圆半径R2(图2-2)略小于管壳1的内孔半径R1(图2-1)。
(2)把固定在一起的螺线2及介质夹持杆31、32和33滑配送入管壳1中。
(3)如图2-3所示，在管壳外壁沿B1、B2和B3方向拖加挤压力，使管壳1在B1、B2和B3所指之处向内发生不可逆形变，从而把螺线2及介质夹持杆31、32和33挤压紧。
由于塑性变形挤压要求管壳1所用材料能够产生塑性形变，因此管壳强度较低，在实际行波管制作工艺中采用不多。
二、热挤压
1、整体加热挤压法
热挤压中的整体加热法的工艺原理示意图如图3所示。其工艺步骤如下：
(1)采用上述冷挤压工艺的一种，把螺旋线2和介质夹持杆31、32、33与管壳1挤压在一起，当然此时挤压的程度还不够，相互之间的位置有可能发生变化。
(2)用恰当的模具把管壳1、螺线2及介质夹持杆31、32和33的相对位置固定下来。
(3)把固定好的工件滑配送入热挤压模具4中，并整体加热到800-1000℃的高温。由于热挤压模4的强度高，热膨胀系数小，这就使得管壳1内壁整体向内膨胀，发生不可逆的塑性变形，从而把螺线2及介质夹持杆31、32和33挤压紧。
(4)把挤压模4与工件冷却到室温，卸下模具，取出工件即可。
这种热挤压与上述两种冷挤压组合使用，可以改善挤压的总体效果。
2、管壳加热挤压法
热挤压中的管壳加热挤压法工艺原理示意图，如图4所示。
(1)用恰当的模具把螺线2、介质夹持杆31、32和33固定在一起。
(2)把管壳1加热到800-1000℃，管壳1的内壁发生膨胀。
(3)温度稳定后，把螺线2及介质夹持杆31、32和33迅速送入管壳1中，如图4-1所示。
(4)把整个工件冷却到室温，管壳1内壁冷却收缩到原来的尺寸，从而把螺线2与介质夹持杆31、32和33紧紧抱住，如图4-2所示。
近年来，由于行波管向高功率发展，国内外逐渐使用了新型的复合管壳，如图5所示。此种复合管壳结构较复杂，加工难度较大，热挤压模的加工也非常困难。此管壳的热挤压工艺，对于X波段以下的螺旋慢波结构还能胜任，对X波段以上的螺旋慢波结构，由于复合管壳的外形复杂，机械强度比较高，弹性形变与塑性形变都比较小，所以无法采用冷挤压工艺。至于整体加热的热挤压工艺，由于模具的卸除很困难，也不适用。另外，由于热变形小，挤压过程中容易折断介质夹持杆，因此采用管壳加热的热挤压工艺也存在一些困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺旋慢波结构的制造方法，以克服上述困难。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种利用过渡管壳实现螺旋慢波结构的组合挤压法，包括冷挤压法和热挤压法，其有下列步骤：
第一步，用模具把螺线和介质夹持杆固定在一起；
第二步，把固定好的螺线、介质夹持杆按轴向送入过渡管壳；
第三步，用弹性或塑性变形冷挤压的工艺方法，将过渡管壳与螺线与介质夹持杆挤压在一起，得到螺旋慢波结构过渡组件；
第四步，先将管壳加热到800-1000℃，再把室温下的螺旋慢波结构过渡组件轴向送进高温下的管壳中，定位；
第五步，将第四步得到的工件整体冷却到室温，靠管壳的收缩，使过渡组件与管壳抱紧，得到螺旋慢波结构产品。
所述的组合挤压法，其第四步中，过渡组件与加热到高温的管壳二者径向为过盈配合。
所述的组合挤压法，其所述过渡管壳，采用导电性能良好的材料制作。
所述的组合挤压法，其所述导电性能良好的材料为无氧铜。
本发明方法特别适用于内部结构较为复杂的复合管壳。
附图说明
图1为已有弹性变形冷挤压原理示意图；
图2为已有塑性变形冷挤压原理示意图；
图3为已有整体加热热挤压原理示意图；
图4为已有管壳加热热挤压原理示意图；
图5为复合管壳示意图；
图6为本发明利用过渡管壳挤压示意图；
图7为本发明普通管壳的过渡管壳挤压示意图。
具体实施方式
下面结合原理示意图6阐述本发明的利用过渡管壳实现螺旋慢波结构的组合挤压法。
1.本发明所实现的螺旋慢波结构与原有的螺旋慢波结构有所不同。原有的螺旋慢波结构由管壳1，螺线2及介质31、32和33组成，如图1、图2、图3和图4所示。而本发明的主要特点是引入了过渡管壳5，图6中1为真正的管壳。引入过渡管壳5后，实现了螺旋慢波结构的整体性能在某些方面可以超越原有的螺旋慢波结构。例如，本发明的过渡管壳5可以采用无氧铜等导电性能非常好的材料，而原有的管壳，为具有一定强度，不得不使用其它导电性能较差的材料。因此由本发明所实现的螺旋慢波结构的高频损耗会减小。
2、如图6-1所示，本发明用前述弹性或塑性变形冷挤压的工艺方法来实现螺旋慢波结构过渡组件6的挤压，将过渡管壳5与螺线2与介质夹持杆31、32、33挤压在一起。所不同的是，过渡管壳5不是真正的管壳，而是过渡管壳；冷挤压完成后，所形成的结果还不是螺旋慢波结构本身，而是螺旋慢波结构的过渡组件6。
3.本发明用前述加热管壳的热挤压法(图4)把螺旋慢波结构过渡组件6挤压到真正的管壳1中去，也就是先把真正的管壳1加热到800℃-1000℃，把螺旋慢波结构过渡组件6从室温送进高温下的真正管壳1中，二者为过盈配合，然后再整体冷却到室温，靠真正管壳1的收缩，使过渡组件6与真正管壳1抱紧，从而实现螺旋慢波结构，如图6-2所示。
本发明的具体步骤是：
第一步，用模具把螺线2和介质夹持杆31、32和33固定在一起；
第二步，把固定好的螺线2、介质夹持杆31、32和33按轴向送入过渡管壳5；
第三步，用弹性或塑性变形冷挤压的工艺方法，将过渡管壳5与螺线2与介质夹持杆31、32、33挤压在一起，得到螺旋慢波结构过渡组件6；
第四步，先将管壳1加热到800-1000℃，再把室温下的螺旋慢波结构过渡组件6轴向送进高温下的管壳1中，定位；
第五步，将第四步得到的工件整体冷却到室温，靠管壳1的收缩，使过渡组件6与管壳1抱紧，得到螺旋慢波结构产品。
4.本发明对于外形结构简单的普通管壳，如图7-1，也可以用整体加热的热挤压法把螺旋慢波结构过渡组件6与真正管壳1挤压成一体，如图7-2所示。此时，由过渡管壳5，螺线2及介质夹持杆31、32和33组成的螺旋慢波结构过渡组件6与真正管壳1之间是滑动配合的，它们外边再以滑动配合的方式套以热膨胀系数很小的热挤压模4，整体加热到800-1000℃，加热过程中，真正管壳1与过渡管壳5的内壁均发生不可塑的向内的塑性膨胀。冷却到室温后，从热挤压模4中取出最终的螺旋慢波结构，其各个组件已经紧紧挤压在一起，如图7-3所示。

Claims (4)

1、一种利用过渡管壳实现螺旋慢波结构的组合挤压法，包括冷挤压法和热挤压法，其特征在于，有下列步骤：
第一步，用模具把螺线和介质夹持杆固定在一起，三根介质夹持杆120度均布，螺旋线置于中心；
第二步，把固定好的螺线、介质夹持杆按轴向送入过渡管壳；
第三步，用弹性或塑性变形冷挤压的工艺方法，将过渡管壳与螺线与介质夹持杆挤压在一起，得到螺旋慢波结构过渡组件；
第四步，先将真正管壳加热到800-1000℃，再把室温下的螺旋慢波结构过渡组件轴向送进高温下的真正管壳中，定位；
第五步，将第四步得到的工件整体冷却到室温，靠真正管壳的收缩，使过渡组件与真正管壳抱紧，得到螺旋慢波结构产品。
2、如权利要求1所述的组合挤压法，其特征在于，过渡组件与加热到高温的真正管壳二者径向为过盈配合。
3、如权利要求1所述的组合挤压法，其特征在于，所述过渡管壳，采用导电性能良好的材料制作。
4、如权利要求1所述的组合挤压法，其特征在于，所述导电性能良好的材料为无氧铜。
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