CN103972628B - 自定位阶梯扭波导及其真空钎焊工艺 - Google Patents
自定位阶梯扭波导及其真空钎焊工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自定位阶梯扭波导及其真空钎焊工艺，它包括盖板（1）、底板（2）以及安装在盖板（1）和底板（2）之间的腔体（3），腔体（3）由多个相互扣合的装配板构成，每块装配板上均设有传输口，传输口倾斜设置在装配板上，且倾斜角度依次递增或递减；盖板（1）和底板（2）的端口外侧还分别安装有法兰盘（4）；所述每个装配板的一侧框架壁上均设有凹槽（6），另一侧均设有与凹槽（6）相匹配的凸台（7）。本发明采用多个相互扣合的装配板且装配板上设有倾斜角度不同的传输口构成扭波导的腔体，每个装配板上的传输口组合在一起构成扭波导腔体的内腔，从而形成阶梯内腔，由于将腔体分成多个装配板，使得扭波导的转动角度易控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种自定位阶梯扭波导及其真空钎焊工艺。
背景技术
阶梯扭波导是一种用来改变极化面的一种波导元件，其采用波导传输跳变原理使得波导内只有主模传输，从而降低了反射，损耗，减小了波导体积，因此，阶梯扭波导被广泛应用于微波传输场合。目前，对阶梯扭波导加工主要是将波导管按一定转动角度排列并进行多次火焰焊接，上述加工方式由于需要进行多次火焰焊接，因此，波导体局部将会受到火焰加热的影响而导致波导体变形，而且波导管转动角度难以控制，各零件尺寸精度难以保证，而且，由于多次火焰钎焊过程需要使用强腐蚀性的含氟钎剂，钎焊完成后，含氟钎剂将会残留在波导管内，残留在波导管内的含氟钎剂很难彻底清除干净，因此，残留在波导管内的含氟钎剂将会对波导进行腐蚀，从而降低了波导的抗腐蚀能，大大缩短了波导的使用寿命。同时，由于要经过多次火焰焊接，导致生产周期长，生产效率低，且对技术人员的技术要求高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有自定位，波导管转动角度易控制且抗腐蚀能力强的自定位阶梯扭波导及其真空钎焊工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：自定位阶梯扭波导，它包括盖板、底板以及安装在盖板和底板之间的腔体，腔体由多个相互扣合的装配板构成，每块装配板上均设有传输口，传输口倾斜设置在装配板上，且倾斜角度依次递增或递减；盖板和底板的端口外侧还分别安装有法兰盘；所述每个装配板的一侧框架壁上均设有凹槽，另一侧均设有与凹槽相匹配的凸台。
所述的法兰盘上还设有至少两个用于连接的螺孔。
自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，它包括以下步骤：
S1：根据设计完成盖板、底板和装配板的机加工；
S2：将机加工完成的盖板、底板和装配板分别进行表面处理；
S3：制作钎料，根据盖板、底板和装配板的外形尺寸制作钎料，将制作好的钎料铺覆在盖板、底板和装配板相应位置上，并完成盖板、底板和装配板的装配；
S4：真空钎焊，装配好的波导随工装夹具一并放入真空铝钎焊炉内进行真空钎焊，其具体步骤为：
S41：真空铝钎焊炉进行第一次抽粗真空；
S42：真空铝钎焊炉进行抽高真空；
S43：按设定的真空钎焊温度工艺曲线进行加热和保温；
S44: 真空铝钎焊炉中的钎焊温度为615℃时完成真空钎焊；
S45：随炉冷却；
S5：对扭波导的外形以及法兰盘进行数控精铣加工；
S6：机械加工钻孔及对法兰盘进行绞孔；
S7：导电氧化处理，将扭波导浸入由0.5%～0.7%CrO3、0.05%～0.1%K3Fe（CN）6和0.1%～0.15%NaF组成的混合液中进行浸蚀；
S8：将导电氧化处理后的扭波导进行流水冲洗，并干燥。
所述的盖板、底板和装配板机加工的具体步骤为：
S11：粗铣加工，对数控铣床进行编程，完成盖板、底板和装配板外形以及型腔的粗铣加工，分别预留2～5mm的加工余量；
S12：消除应力退火，消除应力退火的温度为：240℃～280℃；
S13：线切割，采用线切割对扭波导的型腔进行精切；
S14：精铣加工，对数控铣床进行编程，对盖板、底板和装配板外形进行精铣加工，并完成凹槽和凸台的加工；
S15：去毛刺。
所述步骤S2具体步骤为：
S21：浸蚀，将经步骤S1加工完成的盖板、底板和装配板浸入8%～10%的NaOH水溶液进行浸蚀，其温度为60～80℃，浸蚀时间为0.5～1.5min；
S22：热冲洗，将浸蚀后的盖板、底板和装配板浸入热水中反复冲洗；
S23：混合液浸蚀，用10%HNO3溶液+0.25%HF混合液进行浸蚀，浸蚀时间为6～7min；
S24：冷冲洗，将混合液浸蚀后盖板、底板和装配板浸入冷水中反复冲洗；
S25：烘干。
所述的真空钎焊过程中在真空钎焊炉中添加金属镁作为活化剂。。
所述的盖板、底板和装配板均为3A21铝合金。
所述凹槽和凸台均为环形，其单边预留0.02～0.04mm的加工余量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）采用多个相互扣合的装配板且装配板上设有倾斜角度不同的传输口构成扭波导的腔体，每个装配板上的传输口组合在一起构成扭波导腔体的内腔，从而形成阶梯内腔，由于将腔体分成多个装配板，使得扭波导的转动角度易控制；
2）装配板上设有凹槽和凸台，从而实现了装配板之间的自定位，提高了装配精度；
3）对波导进行一次真空钎焊成型，从而减少了焊接次数，克服了因多次焊接而导致波导腔体受焊接局部加热影响变形量大的问题，保证了波导组件的尺寸精度；由于真空钎焊过程不需要钎剂，从而克服了钎剂对波导腐蚀，从而增强了波导的抗腐蚀性，延长了波导的使用寿命；
4）采用数控加工技术，提高了型腔尺寸精度及表面粗糙度；对真空钎焊后的扭波导进行导电氧化处理，从而增强了扭波导的抗腐蚀能力；
5）对盖板、底板和装配板进行去应力退火，从而减小扭波导的变形；
6）钎焊过程中添加有金属镁作为活化剂，保证了钎料在母材表面的润滑、铺展，同时保证了钎焊接头的光亮致密，提高了钎焊接头的机械性能；
7）凹槽和凸台均为环形，且其单边预留有的加工余量，为真空钎焊过程中钎料的流动提供了间隙，避免了钎料在焊接过程中溢流的问题；
8）整个波导采用铝合金制得，从而降低了波导的重量，提高了波导的防腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的装配板的剖面图；
图3为本发明的真空钎焊温度工艺曲线；
图4为本发明的左视图；
图5为本发明的实物示意图；
图中，1-盖板，2-底板，3-腔体，4-法兰盘，5-波导型腔，6-凹槽，7-凸台，31-装配板A，32-装配板B，33-装配板C，34-装配板D，35-装配板E，36-装配板F，37-装配板G。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和5所示，自定位阶梯扭波导，它包括盖板1、底板2以及安装在盖板1和底板2之间的腔体3，腔体3由多个相互扣合的装配板构成，每块装配板上均设有传输口，传输口倾斜设置在装配板上，且倾斜角度依次递增或递减；盖板1和底板2的端口外侧还分别安装有法兰盘4。
如图2所示，所述每个装配板的一侧框架壁上均设有凹槽6，另一侧均设有与凹槽6相匹配的凸台7。
所述的法兰盘4上还设有至少两个用于连接的螺孔。
为了进一步说明本发明的结构，以90°阶梯扭波导为例：
如图1和4所示，90°阶梯扭波导包括盖板1、底板2以及安装在盖板1和底板2之间的腔体3构成，腔体3由7个相互扣合的装配板构成，分别为装配板A31、装配板B32、装配板C33、装配板D34、装配板E35、装配板F36和装配板G37，装配板A31、装配板B32、装配板C33、装配板D34、装配板E35、装配板F36和装配板G37上均设有传输口，传输口倾斜开设在每个装配板上，且倾斜角度沿径向方向依次递增，例如：装配板A31上的传输口的倾斜角度为11.25°，装配板B32上的传输口的倾斜角度为22.5°，装配板C33上的传输口的倾斜角度为33.75°，装配板D34上的传输口的倾斜角度为45°，装配板E35上的传输口的倾斜角度为56.25°，装配板F36上的传输口的倾斜角度为67.5°，装配板G37上的传输口的倾斜角度为78.75°；盖板1和底板2上均设有相互垂直的波导型腔5，将装配板相互扣合并与盖板1和底板2装配在一起，从而构成90°阶梯扭波导，装配板上的传输口组成90°阶梯扭波导的阶梯内腔。由多个相扣合的装配板构成波导腔体，既保证了波导腔体的精度，也能够对扭波导的扭转角度进行精确控制。
在每个装配板上的框架壁上均设有相匹配的凹槽和凸台，在对装配板进行装配时，相邻的装配板之间实现了自定位，从而提高了扭波导的对位精度，同时也减低了加工过程中的难度；在盖板1和底板2的框架壁上分别设有与相邻装配板相匹配的凹槽或凸台，例如：与盖板1相邻的装配板与盖板1相结合的接触面上设有凹槽，盖板1上则设置与其凹槽相匹配的凸台；从而使整个扭波导的装配实现了自定位。
以下以具体实施例说明本发明的加工工艺：
【实施例一】自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，它包括以下步骤：
S1：根据设计完成盖板、底板和装配板的机加工；
S2：将机加工完成的盖板、底板和装配板分别进行表面处理；
S3：制作钎料，根据盖板、底板和装配板的外形尺寸制作钎料，将制作好的钎料铺覆在盖板、底板和装配板相应位置上，并完成盖板、底板和装配板的装配；
S4：真空钎焊，装配好的波导随工装夹具一并放入真空铝钎焊炉内进行真空钎焊，其具体步骤为：
S41：真空铝钎焊炉进行第一次抽粗真空；
S42：真空铝钎焊炉进行抽高真空；
S43：按设定的真空钎焊温度工艺曲线进行加热和保温；
S44: 真空铝钎焊炉中的钎焊温度为615℃时完成真空钎焊；
S45：随炉冷却；
S5：对扭波导的外形以及法兰盘进行数控精铣加工；
S6：机械加工钻孔及对法兰盘进行绞孔；
S7：导电氧化处理，将扭波导浸入由0.5%CrO3、0.05%K3Fe（CN）6和0.1%NaF组成的混合液中进行浸蚀；
S8：将导电氧化处理后的扭波导进行流水冲洗，并干燥。
所述的盖板、底板和装配板机加工的具体步骤为：
S11：粗铣加工，对数控铣床进行编程，完成盖板、底板和装配板外形以及型腔的粗铣加工，分别预留4mm的加工余量；
S12：消除应力退火，消除应力退火的温度为：240℃；
S13：线切割，采用线切割对扭波导的型腔进行精切；
S14：精铣加工，对数控铣床进行编程，对盖板、底板和装配板外形进行精铣加工，并完成凹槽和凸台的加工；
S15：去毛刺。
所述步骤S2具体步骤为：
S21：浸蚀，将经步骤S1加工完成的盖板、底板和装配板浸入9%的NaOH水溶液进行浸蚀，其温度为60℃，浸蚀时间为0.5min；
S22：热冲洗，将浸蚀后的盖板、底板和装配板浸入热水中反复冲洗；
S23：混合液浸蚀，用10%HNO3溶液+0.25%HF混合液进行浸蚀，浸蚀时间为7min；
S24：冷冲洗，将混合液浸蚀后波导上部、波导下部和封板浸入冷水中反复冲洗；
S25：烘干。
所述凹槽和凸台均为环形，其单边间隙0.03mm。
【实施例二】自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，它包括以下步骤：
S1：根据设计完成盖板、底板和装配板的机加工；
S2：将机加工完成的盖板、底板和装配板分别进行表面处理；
S3：制作钎料，根据盖板、底板和装配板的外形尺寸制作钎料，将制作好的钎料铺覆在盖板、底板和装配板相应位置上，并完成盖板、底板和装配板的装配；
S4：真空钎焊，装配好的波导随工装夹具一并放入真空铝钎焊炉内进行真空钎焊，其具体步骤为：
S41：真空铝钎焊炉进行第一次抽粗真空；
S42：真空铝钎焊炉进行抽高真空；
S43：按设定的真空钎焊温度工艺曲线进行加热和保温；
S44: 真空铝钎焊炉中的钎焊温度为615℃时完成真空钎焊；
S45：随炉冷却；
S5：对扭波导的外形以及法兰盘进行数控精铣加工；
S6：机械加工钻孔及对法兰盘进行绞孔；
S7：导电氧化处理，将扭波导浸入由0.6%CrO3、0.08%K3Fe（CN）6和0.13%NaF组成的混合液中进行浸蚀；
S8：将导电氧化处理后的扭波导进行流水冲洗，并干燥。
所述的盖板、底板和装配板机加工的具体步骤为：
S11：粗铣加工，对数控铣床进行编程，完成盖板、底板和装配板外形以及型腔的粗铣加工，分别预留2的加工余量；
S12：消除应力退火，消除应力退火的温度为：260℃；
S13：线切割，采用线切割对扭波导的型腔进行精切；
S14：精铣加工，对数控铣床进行编程，对盖板、底板和装配板外形进行精铣加工，并完成凹槽和凸台的加工；
S15：去毛刺。
所述步骤S2具体步骤为：
S21：浸蚀，将经步骤S1加工完成的盖板、底板和装配板浸入10%的NaOH水溶液进行浸蚀，其温度为75℃，浸蚀时间为0.7min；
S22：热冲洗，将浸蚀后的盖板、底板和装配板浸入热水中反复冲洗；
S23：混合液浸蚀，用10%HNO3溶液+0.25%HF混合液进行浸蚀，浸蚀时间为6min；
S24：冷冲洗，将混合液浸蚀后盖板、底板和装配板浸入冷水中反复冲洗；
S25：烘干。
所述凹槽和凸台均为环形，其单边间隙0.02mm。
【实施例三】自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，它包括以下步骤：
S1：根据设计完成盖板、底板和装配板的机加工；
S2：将机加工完成的盖板、底板和装配板分别进行表面处理；
S3：制作钎料，根据盖板、底板和装配板的外形尺寸制作钎料，将制作好的钎料铺覆在盖板、底板和装配板相应位置上，并完成盖板、底板和装配板的装配；
S4：真空钎焊，装配好的波导随工装夹具一并放入真空铝钎焊炉内进行真空钎焊，其具体步骤为：
S41：真空铝钎焊炉进行第一次抽粗真空；
S42：真空铝钎焊炉进行抽高真空；
S43：按设定的真空钎焊温度工艺曲线进行加热和保温；
S44: 真空铝钎焊炉中的钎焊温度为615℃时完成真空钎焊；
S45：随炉冷却；
S5：对扭波导的外形以及法兰盘进行数控精铣加工；
S6：机械加工钻孔及对法兰盘进行绞孔；
S7：导电氧化处理，将扭波导浸入由0.7%CrO3、0.1%K3Fe（CN）6和0.15%NaF组成的混合液中进行浸蚀；
S8：将导电氧化处理后的扭波导进行流水冲洗，并干燥。
所述的盖板、底板和装配板机加工的具体步骤为：
S11：粗铣加工，对数控铣床进行编程，完成盖板、底板和装配板外形以及型腔的粗铣加工，分别预留5mm的加工余量；
S12：消除应力退火，消除应力退火的温度为：280℃；
S13：线切割，采用线切割对扭波导的型腔进行精切；
S14：精铣加工，对数控铣床进行编程，对盖板、底板和装配板外形进行精铣加工，并完成凹槽和凸台的加工；
S15：去毛刺。
所述步骤S2具体步骤为：
S21：浸蚀，将经步骤S1加工完成的盖板、底板和装配板浸入8%的NaOH水溶液进行浸蚀，其温度为80℃，浸蚀时间为1.5min；
S22：热冲洗，将浸蚀后的盖板、底板和装配板浸入热水中反复冲洗；
S23：混合液浸蚀，用10%HNO3溶液+0.25%HF混合液进行浸蚀，浸蚀时间为7min；
S24：冷冲洗，将混合液浸蚀后盖板、底板和装配板浸入冷水中反复冲洗；
S25：烘干。
所述凹槽和凸台均为环形，其单边间隙0.04mm。
上述各实施例中所述的真空钎焊过程中在真空钎焊炉中添加金属镁作为活化剂；所述的盖板、底板和装配板均为3A21铝合金。
上述的真空钎焊步骤中按设定的真空钎焊温度工艺曲线（如图3所示）进行加热和保温，其具体步骤为：对真空铝钎焊炉进行预加热，加热时间为20min，加热温度至200℃，并保温20min；继续对真空铝钎焊炉进行加温，加热时间为25min，使真空铝钎焊炉温度上升至440℃，并保温40min；对真空铝钎焊炉再次进行加热，加热时间为20min，使真空铝钎焊炉温度上升至540℃，并保温100min；最后对真空铝钎焊炉进行加热，加热时间为30min，使真空铝钎焊炉温度达到615℃，并保温20min，从而完成真空钎焊，扭波导随真空铝钎焊炉冷却。
Claims (7)
1.自定位阶梯扭波导，其特征在于：它包括盖板（1）、底板（2）以及安装在盖板（1）和底板（2）之间的腔体（3），腔体（3）由多个相互扣合的装配板构成，每块装配板上均设有传输口，传输口倾斜设置在装配板上，且倾斜角度依次递增或递减，采用多个相互扣合的装配板且装配板上设有倾斜角度不同的传输口构成扭波导的腔体，每个装配板上的传输口组合在一起构成扭波导腔体的内腔，从而形成阶梯内腔，由于将腔体分成多个装配板，既保证波导腔体的精度，也能够对扭波导的扭转角度进行精确控制；盖板（1）和底板（2）的端口外侧还分别安装有法兰盘（4）；所述每个装配板的一侧框架壁上均设有凹槽（6），另一侧均设有与凹槽（6）相匹配的凸台（7），装配板上设有凹槽（6）和凸台（7），实现装配板之间的自定位，提高装配精度；所述凹槽（6）和凸台（7）均为环形，其单边预留0.02～0.04mm的加工余量，为真空钎焊过程中钎料的流动提供间隙，避免钎料在焊接过程中溢流；
对波导进行一次真空钎焊成型，减少焊接次数，克服因多次焊接而导致波导腔体受焊接局部加热影响变形量大的问题，保证波导组件的尺寸精度；
真空钎焊过程不需要钎剂，克服钎剂对波导腐蚀，增强波导的抗腐蚀性，延长波导的使用寿命；对真空钎焊后的扭波导进行导电氧化处理，增强扭波导的抗腐蚀能力；整个波导采用铝合金制得，从而降低波导的重量，提高波导的防腐蚀性能。
2.根据权利要求1所述的自定位阶梯扭波导，其特征在于：所述的法兰盘（4）上还设有至少两个用于连接的螺孔。
3.自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
S1：根据设计完成盖板、底板和装配板的机加工；
S2：将机加工完成的盖板、底板和装配板分别进行表面处理；
S3：制作钎料，根据盖板、底板和装配板的外形尺寸制作钎料，将制作好的钎料铺覆在盖板、底板和装配板相应位置上，并完成盖板、底板和装配板的装配；
S4：真空钎焊，装配好的波导随工装夹具一并放入真空铝钎焊炉内进行真空钎焊，所述真空钎焊过程中在真空钎焊炉中添加金属镁作为活化剂，保证钎料在母材表面的润滑、铺展，同时保证钎焊接头的光亮致密，提高钎焊接头的机械性能；
S5：对扭波导的外形以及法兰盘进行数控精铣加工；
S6：机械加工钻孔及对法兰盘进行绞孔；
S7：导电氧化处理，将扭波导浸入由0.5%～0.7%CrO3、0.05%～0.1%K3Fe（CN）6和0.1%～0.15%NaF组成的混合液中进行浸蚀，对真空钎焊后的扭波导进行导电氧化处理，增强扭波导的抗腐蚀能力；
S8：将导电氧化处理后的扭波导进行流水冲洗，并干燥；
所述的步骤S4的具体步骤为：
S41：真空铝钎焊炉进行第一次抽粗真空；
S42：真空铝钎焊炉进行抽高真空；
S43：按设定的真空钎焊温度工艺曲线进行加热和保温；
S44: 真空铝钎焊炉中的钎焊温度为615℃时完成真空钎焊；
S45：随炉冷却。
4.根据权利要求3所述的自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，其特征在于：所述的盖板、底板和装配板机加工的具体步骤为：
S11：粗铣加工，对数控铣床进行编程，完成盖板、底板和装配板外形以及型腔的粗铣加工，分别预留2～5mm的加工余量；
S12：消除应力退火，消除应力退火的温度为：240℃～280℃；对盖板、底板和装配板进行去应力退火，从而减小扭波导的变形；
S13：线切割，采用线切割对扭波导的型腔进行精切；
S14：精铣加工，对数控铣床进行编程，对盖板、底板和装配板外形进行精铣加工，并完成凹槽（6）和凸台（7）的加工；
S15：去毛刺。
5.根据权利要求3所述的自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，其特征在于：所述步骤S2具体步骤为：
S21：浸蚀，将经步骤S1加工完成的盖板、底板和装配板浸入8%～10%的NaOH水溶液进行浸蚀，其温度为60～80℃，浸蚀时间为0.5～1.5min；
S22：热冲洗，将浸蚀后的盖板、底板和装配板浸入热水中反复冲洗；
S23：混合液浸蚀，用10%HNO3溶液+0.25%HF混合液进行浸蚀，浸蚀时间为6～7min；
S24：冷冲洗，将混合液浸蚀后盖板、底板和装配板浸入冷水中反复冲洗；
S25：烘干。
6.根据权利要求3所述的自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，其特征在于：所述的盖板、底板和装配板均为铝合金，整个波导采用铝合金制得，从而降低波导的重量，提高波导的防腐蚀性能。
7.根据权利要求4所述的自定位阶梯扭波导真空钎焊工艺，其特征在于：所述凹槽（6）和凸台（7）均为环形，其单边预留0.02～0.04mm的加工余量，为真空钎焊过程中钎料的流动提供间隙，避免钎料在焊接过程中溢流的问题。
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