CN102044392B - 一种螺旋线行波管慢波系统的装配工艺 - Google Patents

一种螺旋线行波管慢波系统的装配工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种螺旋线行波管慢波系统的装配工艺，包括选取夹持杆、螺旋线及真空管壳的步骤；制作内限位圆杆及外限位圆筒的步骤；装配螺旋线、支持杆、真空管壳、外限位圆筒及内限位圆杆的步骤；在螺旋线和真空管壳表面形成氧化铜膜的步骤；使螺旋线及真空管壳间接触发生结晶反应并使夹持杆与螺旋线以及真空管壳粘接的步骤；将螺旋线和真空管壳表面的氧化铜层还原为纯铜的步骤；取出外限位圆筒和内限位圆杆的步骤。使用本发明工艺制作螺旋线行波管时，可在一个工序内完成螺旋线的装配夹持，而不需要装配前对夹持杆进行金属化处理以及装配好后去除多余的金属化涂层。本发明不仅简化了工艺，且提高了装配效率和精度。

Description

一种螺旋线行波管慢波系统的装配工艺
技术领域
本发明属于微波真空电子器件领域，具体涉及一种螺旋线行波管慢波系统的装配工艺。
背景技术
行波管是一种利用高速电子注与微波信号互作用将电子注的动能转化为微波能量的功率放大器件。行波管的应用范围十分广阔，几乎所有的卫星通讯都使用行波管作为末级放大器。在大多数雷达系统中都要使用一只或若干只行波管作为产生高频发射脉冲的大功率放大器。此外，在其它设备中行波管还可以用在某些大功率放大器，如正交场放大器的激励级。
螺旋线行波管主要应用于宽带场合。螺旋线行波管的慢波结构由真空管壳、设于真空管壳内部的夹持杆及螺旋线组成。由于行波管螺旋线结构相当精密，因而必须为其提供可靠的支撑。现代螺旋线行波管一般利用四周包围螺旋线的夹持杆来提供优良的夹持和散热。由于夹持杆与螺旋线的交界处存在较大的温度落差，螺旋线与夹持杆的装配结构必须采用能最大限度减小接触热阻的技术。常用的有三种基本的技术：三角夹持法、挤压夹持法或热膨胀夹持法、焊接法。
由于焊接夹持法技术中，螺旋线材料的选择范围要比三角夹持法和压力夹持法多，除钨和钼外还可使用铜。另外，在焊接结构中螺旋线与夹持杆已连为一体，从而降低了螺旋线因过热而烧坏的可能性，同时也减小了螺旋线与夹持杆之间热接触引起的损耗。目前，焊接夹持法应用的范围比较广泛。
但实际上焊接方案实施起来非常困难。螺旋线与夹持杆焊接以后置于真空管壳内部，由于夹持杆须与螺旋线的每一匝都进行焊接，每一根夹持杆都与螺旋线有几十个接触点，同时为了保护螺旋线，每一根夹持杆的每一个接触点都必须焊接牢固，并且在焊接完毕之后，在螺旋线各匝之间必须除去夹持杆的金属化涂层，因此螺旋线行波管慢波系统的焊接定位工艺十分复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、易于操作的螺旋线行波管慢波系统的装配工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述的螺旋线行波管的慢波结构由真空管壳、设于真空管壳内部的夹持杆及螺旋线组成。
所述的螺旋线行波管慢波系统的装配工艺构思为：所述螺旋线、夹持杆及真空管壳三者之间在一定条件下发生结晶反应，通过反应产生的结晶物来对三者进行装配定位。
所述的螺旋线行波管慢性系统的装配工艺，包括以下步骤：
步骤一：选取氧化铍制作的夹持杆三根并对其进行清洁处理，选取无氧铜制作的螺旋线，选取无氧铜制作的真空管壳；
步骤二：制作设于螺旋线内侧的内限位圆杆及设于真空管壳外侧的外限位圆筒；
步骤三：将步骤一所选螺旋线置于真空外壳的中心位置，在螺旋线及真空管壳间推入夹持杆，夹持杆在空间位置上以真空管壳轴心为对称中心均匀分布；
步骤四：将步骤二制取的外限位圆筒套装在步骤三中的真空管壳上，将内限位圆杆推入螺旋线内侧；
步骤五：将经步骤四装配好的部件首先放置于温度为700℃～750℃、气压为10-3pa的真空炉中加热10～20min；然后将炉内温度降至180℃～200℃，并向真空炉内通入干燥的氧气，气压为106pa，保持50～60min；通过操作后，在螺旋线和真空管壳表面形成一层均匀的氧化铜膜；
步骤六：向步骤五中的真空炉中通入干燥的氮气，将温度升至700℃～750℃，保持10～20min；在此过程中，氧化铍夹持杆与无氧铜螺旋线及真空管壳间接触的地方发生结晶反应，使得夹持杆与螺旋线以及真空管壳粘接起来；
步骤七：向步骤六的真空炉中再次通入干燥的氢气，将温度降至600℃～650℃，保持10～15min，通过氢气将铜材表面的氧化铜层还原为纯铜；
步骤八：将经步骤七处理的部件缓慢降温至室温，等膨胀效应消失后，取出外限位圆筒和内限位圆杆，得到装配好的螺旋线行波管慢波结构。
所述步骤一选取的真空管壳、夹持杆及螺旋线材料导热性能良好，有利于提高慢波系统的散热能力。
所述步骤二中，外限位圆筒的材料为膨胀系数远低于无氧铜的钼材或奥氏体不绣钢1Cr18Ni89Ti；内限位圆杆的材料为45钢等膨胀系数远高于无氧铜的材料。
所述步骤一夹持杆的清洁方法一般为去离子水中超声波清洗。
所述步骤六中结晶反应所得结晶物的主要成分是氧化铜与氧化亚铜的混合物。
本发明的优点在于：所述的螺旋线行波管慢波系统的装配工艺，通过使螺旋线、夹持杆及真空管壳三者在一定条件下发生结晶反应，通过反应产生的结晶物来对三者进行装配定位。本发明步骤一选取的真空管壳、夹持杆及螺旋线材料导热性能良好，有利于提高慢波系统的散热能力。本发明所述的工艺制作螺旋线行波管时，可在一个工序内完成螺旋线的装配夹持，而不需要装配前对夹持杆进行金属化处理以及装配后去除多余的金属化涂层。本发明不仅简化了工艺，而且提高了装配效率和精度。
附图说明
下面对本发明说明书附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为所述螺旋线行波管慢波系统安装结构示意图；
上述图中的标记均为：
1、螺旋线，2、夹持杆，3、真空管壳，4、外限位圆筒，5、内限位圆杆。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
现对照图1，详细讲述本发明的实施例。
实施例一
所述的螺旋线行波管慢性系统的装配工艺，包括以下步骤：
步骤一：选取氧化铍制作的夹持杆2三根并对其进行清洁处理，选取无氧铜制作的螺旋线1，选取无氧铜制作的真空管壳3；
步骤二：制作设于螺旋线1内侧的内限位圆杆5及设于真空管壳3外侧的外限位圆筒4；
步骤三：将步骤一所选螺旋线1置于真空外壳3的中心位置，在螺旋线1及真空管壳3间推入夹持杆2，夹持杆2在空间位置上以真空管壳3轴心为对称中心均匀分布；
步骤四：将步骤二制取的外限位圆筒4套装在步骤三中的真空管壳3上，将内限位圆杆5推入螺旋线1内侧；
步骤五：将经步骤四装配好的部件首先放置于温度为700℃、气压为10-3pa的真空炉中加热20min；然后将炉内温度降至180℃，并向真空炉内通入干燥的氧气，气压为106pa，保持60min；通过操作后，在螺旋线1和真空管壳3表面形成一层均匀的氧化铜膜；
步骤六：向步骤五中的真空炉中通入干燥的氮气，将温度升至700℃，保持20min；在此过程中，氧化铍夹持杆2与无氧铜螺旋线1及真空管壳3间接触的地方发生结晶反应，使得夹持杆2与螺旋线1以及真空管壳3粘接起来；
步骤七：向步骤六的真空炉中再次通入干燥的氢气，将温度降至650℃，保持10min，通过氢气将螺旋线1和真空管壳3表面的氧化铜层还原为纯铜；
步骤八：将经步骤七处理的部件缓慢降温至室温，等膨胀效应消失后，取出外限位圆筒4和内限位圆杆5，得到装配好的螺旋线行波管慢波结构。
对步骤一所述的支持杆进行蒸碳处理，制作行波管的吸收器。
实施例二
所述的螺旋线行波管慢性系统的装配工艺，包括以下步骤：
步骤一：选取氧化铍制作的夹持杆2三根并对其进行清洁处理，选取无氧铜制作的螺旋线1，选取无氧铜制作的真空管壳3；
步骤二：制作设于螺旋线1内侧的内限位圆杆5及设于真空管壳3外侧的外限位圆筒4；
步骤三：将步骤一所选螺旋线1置于真空外壳3的中心位置，在螺旋线1及真空管壳3间推入夹持杆2，夹持杆2在空间位置上以真空管壳3轴心为对称中心均匀分布；
步骤四：将步骤二制取的外限位圆筒4套装在步骤三中的真空管壳3上，将内限位圆杆5推入螺旋线1内侧；
步骤五：将经步骤四装配好的部件首先放置于温度为750℃、气压为10-3pa的真空炉中加热10min；然后将炉内温度降至200℃，并向真空炉内通入干燥的氧气，气压为106pa，保持50min；通过操作后，在螺旋线1和真空管壳3表面形成一层均匀的氧化铜膜；
步骤六：向步骤五中的真空炉中通入干燥的氮气，将温度升至750℃，保持10min；在此过程中，氧化铍夹持杆2与无氧铜螺旋线1及真空管壳3间接触的地方发生结晶反应，使得夹持杆2与螺旋线1以及真空管壳3粘接起来；
步骤七：向步骤六的真空炉中再次通入干燥的氢气，将温度降至600℃，保持15min，通过氢气将螺旋线1和真空管壳3表面的氧化铜层还原为纯铜；
步骤八：将经步骤七处理的部件缓慢降温至室温，等膨胀效应消失后，取出外限位圆筒4和内限位圆杆5，得到装配好的螺旋线行波管慢波结构。
对步骤一所述的支持杆进行蒸碳处理，制作行波管的吸收器。
实施例三
所述的螺旋线行波管慢性系统的装配工艺，包括以下步骤：
步骤一：选取氧化铍制作的夹持杆2三根并对其进行清洁处理，选取无氧铜制作的螺旋线1，选取无氧铜制作的真空管壳3；
步骤二：制作设于螺旋线1内侧的内限位圆杆5及设于真空管壳3外侧的外限位圆筒4；
步骤三：将步骤一所选螺旋线1置于真空外壳3的中心位置，在螺旋线1及真空管壳3间推入夹持杆2，夹持杆2在空间位置上以真空管壳3轴心为对称中心均匀分布；
步骤四：将步骤二制取的外限位圆筒4套装在步骤三中的真空管壳3上，将内限位圆杆5推入螺旋线1内侧；
步骤五：将经步骤四装配好的部件首先放置于温度为725℃、气压为10-3pa的真空炉中加热15min；然后将炉内温度降至190℃，并向真空炉内通入干燥的氧气，气压为106pa，保持55min；通过操作后，在螺旋线1和真空管壳3表面形成一层均匀的氧化铜膜；
步骤六：向步骤五中的真空炉中通入干燥的氮气，将温度升至725℃，保持15min；在此过程中，氧化铍夹持杆2与无氧铜螺旋线1及真空管壳3间接触的地方发生结晶反应，使得夹持杆2与螺旋线1以及真空管壳3粘接起来；
步骤七：向步骤六的真空炉中再次通入干燥的氢气，将温度降至625℃，保持12min，通过氢气将螺旋线1和真空管壳3表面的氧化铜层还原为纯铜；
步骤八：将经步骤七处理的部件缓慢降温至室温，等膨胀效应消失后，取出外限位圆筒4和内限位圆杆5，得到装配好的螺旋线行波管慢波结构。
以上实施例一到实施例三中，所述步骤二中，外限位圆筒4的材料为膨胀系数远低于无氧铜的钼材或奥氏体不绣钢1Cr18Ni89Ti；内限位圆杆5的材料为45钢等膨胀系数远高于无氧铜的材料。
所述步骤一选取的真空管壳、夹持杆及螺旋线材料导热性能良好，有利于提高慢波系统的散热能力。
所述步骤一夹持杆的清洁方法一般为去离子水中超声波清洗。
所述步骤六中结晶反应所得结晶物的主要成分是氧化铜与氧化亚铜的混合物。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种螺旋线行波管慢波系统的装配工艺，所述的螺旋线行波管的慢波系统由真空管壳、设于真空管壳内部的夹持杆及螺旋线组成，其特征在于：所述的螺旋线行波管慢波系统的装配工艺，包括以下步骤：
步骤一：选取氧化铍制作的夹持杆三根并对其进行清洁处理，选取无氧铜制作的螺旋线，选取无氧铜制作的真空管壳；
步骤二：制作设于螺旋线内侧的内限位圆杆及设于真空管壳外侧的外限位圆筒；
步骤三：将步骤一所选螺旋线置于真空外壳的中心位置，在螺旋线及真空管壳间推入夹持杆，夹持杆在空间位置上以真空管壳轴心为对称中心均匀分布；
步骤四：将步骤二制取的外限位圆筒套装在步骤三中的真空管壳上，将内限位圆杆推入螺旋线内侧；
步骤五：将经步骤四装配好的部件首先放置于温度为700℃～750℃、气压为10-3pa的真空炉中加热10～20min；然后将炉内温度降至180℃～200℃，并向真空炉内通入干燥的氧气，气压为106pa，保持50～60min；通过操作后，在螺旋线和真空管壳表面形成一层均匀的氧化铜膜；
步骤六：向步骤五中的真空炉中通入干燥的氮气，将温度升至700℃～750℃，保持10～20min；在此过程中，氧化铍夹持杆与无氧铜螺旋线及真空管壳间接触的地方发生结晶反应，使得夹持杆与螺旋线以及真空管壳粘接起来；
步骤七：向步骤六的真空炉中再次通入干燥的氢气，将温度降至600℃～650℃，保持10～15min，通过氢气将铜材表面的氧化铜层还原为纯铜；
步骤八：将经步骤七处理的部件缓慢降温至室温，等膨胀效应消失后，取出外限位圆筒和内限位圆杆，得到装配好的螺旋线行波管慢波结构。
2.按照权利要求1所述的螺旋形行波管慢波系统的装配工艺，其特征在于：
步骤五：将经步骤四装配好的部件首先放置于温度为700℃～725℃、气压为10-3pa的真空炉中加热10～15min；然后将炉内温度降至180℃～190℃，并向真空炉内通入干燥的氧气，气压为106pa，保持50～55min；通过操作后，在螺旋线和真空管壳表面形成一层均匀的氧化铜膜；
步骤六：向步骤五中的真空炉中通入干燥的氮气，将温度升至700℃～725℃，保持10～15min；在此过程中，氧化铍夹持杆与无氧铜螺旋线及真空管壳间接触的地方发生结晶反应，使得夹持杆与螺旋线以及真空管壳粘接起来；
步骤七：向步骤六的真空炉中再次通入干燥的氢气，将温度降至600℃～625℃，保持10～12min，通过氢气将铜材表面的氧化铜层还原为纯铜。
3.按照权利要求1所述的螺旋形行波管慢波系统的装配工艺，其特征在于：
步骤五：将经步骤四装配好的部件首先放置于温度为725℃～750℃、气压为10-3pa的真空炉中加热15～20min；然后将炉内温度降至190℃～200℃，并向真空炉内通入干燥的氧气，气压为106pa，保持55～60min；通过操作后，在螺旋线和真空管壳表面形成一层均匀的氧化铜膜；
步骤六：向步骤五中的真空炉中通入干燥的氮气，将温度升至725℃～750℃，保持15～20min；在此过程中，氧化铍夹持杆与无氧铜螺旋线及真空管壳间接触的地方发生结晶反应，使得夹持杆与螺旋线以及真空管壳粘接起来；
步骤七：向步骤六的真空炉中再次通入干燥的氢气，将温度降至625℃～650℃，保持12～15min，通过氢气将铜材表面的氧化铜层还原为纯铜。
4.按照权利要求1或2或3所述的螺旋形行波管慢波系统的装配工艺，其特征在于：所述步骤二中，外限位圆筒材料为钼或奥氏体不绣钢1Cr18Ni89Ti；内限位圆杆的材料为45钢。
5.按照权利要求4所述的螺旋形行波管慢波系统的装配工艺，其特征在于：所述步骤六中结晶反应所得结晶物的主要成分是氧化铜与氧化亚铜的混合物。
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