CN116313691A - 行波管用慢波组件冷挤压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种行波管用慢波组件冷挤压方法，涉及真空电子器件技术领域。该方法首先，基于预设的回弹量，将绕制后的螺旋线与芯杆采用粘接剂粘紧，将夹持杆与带芯杆的螺旋线依次放入多组夹紧组件，两端装配导向模具和限位模具，使用螺钉将多组夹紧组件、夹持杆和带芯杆的螺旋线锁紧；然后，再将定位好的夹持杆和螺旋线推入复合管壳内，依次卸下多组夹紧组件，装配到位后，将导向模具和限位模具卸下。将装配好的组件浸入丙酮等有机溶剂中去除胶水，通过螺旋线外径的回弹，使螺旋线、夹持杆和复合管壳自动夹紧，最后拆除芯杆，完成慢波组件的冷挤压。

Description

行波管用慢波组件冷挤压方法

技术领域

本发明涉及真空电子器件技术领域，具体涉及行波管慢波组件制备技术领域，更具体地涉及一种行波管用慢波组件冷挤压方法。

背景技术

行波管为卫星的关键元器件，属于真空电子器件。行波管慢波组件为使电磁波的相速变慢，使其降到和电子的运动速度基本相同的情况下，完成电子能和电磁波能量的充分交换，实现信号放大，由此决定行波管各项主要指标以及副特性。因此，慢波组件的挤压的成品率及一致性对于行波管的一致性至关重要。

在慢波组件中，螺旋线为一般为用钨带绕制的类似弹簧的高精密细长型零件，传统采用高温定型(例如1300℃，30min)的方法，再采用溶化芯杆的方式制备出螺旋线，保证螺旋线的螺距和直径不回弹。

慢波组件挤压即将螺旋线、夹持杆装配到管壳之中，实现管壳、夹持杆和螺旋线之间的良好接触。现有冷态和热态两种挤压方式，其中，冷态装配方式有：(1)采用薄壁管壳的预先弹性形变，装配后回弹实现对夹持杆和螺旋线的挤压压紧；(2)采用工装将复合管壳连接环挤压变形达到挤压压紧的目的；(3)采用两根斜劈插入的方式挤压压紧。热态挤压方式包括：(1)薄壁管壳先冷态间隙配合装配后，放入膨胀系数小的模具高温挤压后冷却压紧；(2)利用管壳的热胀冷缩来实现对夹持杆和螺旋线的夹持固定。

现有专利CN101976645B给出了一种螺旋线复合管壳慢波电路的装配方法，首先用金属杆和梅花瓣装配模具将三根夹持杆和螺旋线锁紧定位；然后再将定位好的夹持杆和螺旋线推入复合管壳内，然后卸下金属杆和梅花瓣，使螺旋线外壁和夹持杆内壁连接，夹持杆的外壁和复合管壳的内壁连接，最后用两金属斜劈插入复合管壳内壁上凹槽，金属斜劈给夹持杆施加作用力，从而通过两根斜劈压紧的方式，使螺旋线、夹持杆和复合管壳更牢固连接。

然而，在传统冷态挤压或热挤压方式中，螺旋线为纯钨或纯钼材料，均经过了完全退火，螺旋线力学强度差，接触应力小，慢波组件接触热阻大。另外，传统热挤压过程中需要气氛或真空保护，高温对中精度差，挤压时夹持杆容易劈裂，螺旋线易变形，衰减器易磨损，挤压位置易偏差等，造成慢波组件成品率低，一致性差。

发明内容

为解决现有慢波组件存在的散热性能较差、成品率低的问题，本发明提供了一种行波管用慢波组件冷挤压方法。

本发明提供了一种行波管用慢波组件冷挤压方法，包括：基于预设的回弹量，对螺旋线进行绕制；绕制后采用胶水将螺旋线粘接于芯杆上，解除螺旋线两端固定，得到带芯杆的螺旋线；在带芯杆的螺旋线外壁套设夹持杆，使用多组夹紧组件将套设有夹持杆的螺旋线夹紧，将该套设有夹持杆的螺旋线的两端分别装入导向模具和限位模具；将定位好的夹持杆和螺旋线推入复合管壳内，保证螺旋线、夹持杆和复合管壳的位置精度，卸下多组夹紧组件、导向模具和限位模具，得到装配好的组件；将装配好的组件浸入第一有机溶剂，以去除胶水，通过螺旋线外径的回弹，使螺旋线、夹持杆和复合管壳自动夹紧，得到挤压好的组件，挤压好的组件的过盈量在0.01mm-0.03mm之间；将挤压好的组件浸入第二有机溶剂，螺旋线弹开芯杆松动后拆除，对拆除芯杆后的组件进行清洗，去除多余的胶水；在检测到的螺旋线相对位置精度和慢波组件驻波比均达到预定要求时，完成慢波组件的冷挤压。

根据本发明的实施例，回弹量是通过分析螺旋线在不采取高温定型情况下，测量的外径和螺距回弹量而获得的，回弹范围在0.01-0.03mm；或者回弹量是在1300℃以下的定型温度对螺旋线进行热处理而获得的。

根据本发明的实施例，螺旋线为钨钼材料。

根据本发明的实施例，夹持杆为多个，且多个夹持杆均匀分布于带芯杆的螺旋线的外圆周上；复合管壳内壁为圆柱孔，多个夹持杆的外壁抵接圆柱孔。

根据本发明的实施例，每组夹紧组件包括相互配套的第一V型槽模具和第二V型槽模具；其中，第一V型槽模具位于下部且开设有V型槽，第二V型槽模具位于上部，第一V型槽模具和第二V型槽模具共同夹紧该套设有夹持杆的螺旋线。

根据本发明的实施例，将该套设有夹持杆的螺旋线的两端分别装入导向模具和限位模具之后，还包括：使用螺钉将多组夹紧组件、夹持杆和带芯杆的螺旋线紧固。

根据本发明的实施例，在带芯杆的螺旋线外壁套设夹持杆，以及将定位好的夹持杆和螺旋线推入复合管壳内，均采用间隙配合的装配方式。

根据本发明的实施例，第一有机溶剂和第二有机溶剂的至少一种是丙酮。

根据本发明的实施例，对拆除芯杆后的组件进行清洗，包括：将拆除芯杆后的组件再次浸入第二有机溶剂，并采用超声波进行清洗，取出后吹干。

根据本发明的实施例，慢波组件驻波比的预定要求为小于1.5。

与现有技术相比，本发明提供的行波管用慢波组件冷挤压方法，至少具有以下有益效果：

(1)采用慢波组件冷挤压方法，螺旋线没有定型且螺旋线为纯金属，绕制变形会使钨螺旋线弹性极限等力学性能提升30％，接触应力提升20％，接触热阻降低30％以上，慢波组件的散热性能大幅提升，耐输出功率量级由100W提升到800W；

(2)采用慢波组件冷挤压方法，冷态下完成挤压，解决了热挤压中高温下氧化、挤压过程中夹持杆、螺旋线受、衰减器受损、位置精度差等问题，可以提升慢波组件的一致性和成品率；

(3)慢波组件冷挤压工艺方法所需的设备技术成熟，社会配套完善，易于完成工艺实现，有助于该项技术的推广应用。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本发明实施例的行波管用慢波组件冷挤压方法的流程图；

图2示意性示出了根据本发明实施例的带芯杆2的螺旋线1的结构图，其中，(a)为带芯杆的螺旋线的局部放大图，(b)为带芯杆的螺旋线的整体图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的螺旋线预固定的结构图；

图4示意性示出了根据本发明实施例的螺旋线预装配的结构图。

[附图标记说明]

1-螺旋线；2-芯杆；3-夹持杆；41-第一V型槽模具；42-第二V型槽模具；5-导向模具；6-限位模具；7-螺钉；8-复合管壳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

为解决现有慢波组件存在的散热性能较差、成品率低的问题，本发明提供了一种行波管用慢波组件冷挤压方法，首先，基于预设的回弹量，将绕制后的螺旋线与芯杆采用粘接剂粘紧，将夹持杆与带芯杆的螺旋线依次放入多组夹紧组件，两端装配导向模具和限位模具，使用螺钉将多组夹紧组件、夹持杆和带芯杆的螺旋线锁紧；然后，再将定位好的夹持杆和螺旋线推入复合管壳内，依次卸下多组夹紧组件，装配到位后，将导向模具和限位模具卸下。将装配好的组件浸入丙酮等有机溶剂中去除胶水，通过螺旋线外径的回弹，使螺旋线、夹持杆和复合管壳自动夹紧，最后拆除芯杆，完成慢波组件的冷挤压。

图1示意性示出了根据本发明实施例的行波管用慢波组件冷挤压方法的流程图。

如图1所示，根据该实施例的行波管用慢波组件冷挤压方法，可以包括操作S1～操作S7。

在操作S1，基于预设的回弹量，对螺旋线1进行绕制。

本发明实施例中，回弹量是通过分析螺旋线1在不采取高温定型情况下，测量的外径和螺距回弹量而获得的，回弹范围在0.01-0.03mm；或者回弹量是在1300℃以下的定型温度对螺旋线1进行热处理而获得的。

由此可见，根据过盈量要求，螺旋线1可以不定型，也可以在1300℃以下的定型温度对螺旋线1进行热处理来获得不同的回弹量，可以得到不同过盈量的挤压。在不采取高温定型情况下，力学强度高，散热好，耐功率高。

通过本发明的实施例，在设计阶段通过分析螺旋线在不采取高温定型情况下，外径和螺距回弹量的测量，在螺旋线绕制阶段提前将回弹量考虑到绕制参数中。在对螺旋线1进行绕制后，可以使回弹后的螺旋线1最终尺寸符合设计要求。

本发明实施例中，螺旋线1为钨钼材料。钨钼材料绕制后螺旋线强度为定型后螺旋线强度的30％。挤压后的慢波组件挤压夹紧力提高20％，热阻减小30％以上。慢波组件最高温度降低100℃以上。耐输出功率量级由100W提升到400W以上。

在操作S2，绕制后采用胶水将螺旋线1粘接于芯杆2上，解除螺旋线1两端固定，得到带芯杆2的螺旋线1。

图2示意性示出了根据本发明实施例的带芯杆2的螺旋线1的结构图，其中，(a)为带芯杆的螺旋线的局部放大图，(b)为带芯杆的螺旋线的整体图。

如图2所示，将绕制后的螺旋线1粘接于芯杆2上，去除两端固定后，可确保该带芯杆2的螺旋线1无回弹。

在操作S3，在带芯杆2的螺旋线1外壁套设夹持杆3，使用多组夹紧组件将套设有夹持杆3的螺旋线1夹紧，将该套设有夹持杆3的螺旋线1的两端分别装入导向模具5和限位模具6。

通过本发明的实施例，绕制后的螺旋线1采用胶水粘接牢固，将螺旋线1绕制绑紧等工艺长度减掉，可以保证螺旋线1与芯杆2粘接无松动。

本操作为螺旋线1的预固定操作，图3示意性示出了根据本发明实施例的螺旋线预固定的结构图。

如图3所示，本发明实施例中，每组夹紧组件包括相互配套的第一V型槽模具41和第二V型槽模具42；其中，第一V型槽模具41位于下部且开设有V型槽，第二V型槽模具42位于上部，第一V型槽模具41和第二V型槽模具42共同夹紧该套设有夹持杆3的螺旋线1。

本发明实施例中，将该套设有夹持杆3的螺旋线1的两端分别装入导向模具5和限位模具6之后，还包括：使用螺钉7将多组夹紧组件、夹持杆3和带芯杆2的螺旋线1紧固。

具体而言，将夹持杆3和带芯杆2的螺旋线1依次放入多组第一V型槽模具41和第二V型槽模具42，两端装配导向模具5和限位模具6，然后使用螺钉7将多组第一V型槽模具41、第二V型槽模具42、夹持杆3和带芯杆2的螺旋线1锁紧。

在操作S4，将定位好的夹持杆3和螺旋线1推入复合管壳8内，保证螺旋线1、夹持杆3和复合管壳8的位置精度，卸下多组夹紧组件、导向模具5和限位模具6，得到装配好的组件。

本操作为螺旋线1的预装配操作，图4示意性示出了根据本发明实施例的螺旋线预装配的结构图。

如图4所示，本发明实施例中，夹持杆3为多个，且多个夹持杆3均匀分布于带芯杆2的螺旋线1的外圆周上；复合管壳8内壁为圆柱孔，多个夹持杆3的外壁抵接该圆柱孔。

需要说明的是，图4中绘制有3个夹持杆3，但在一些实施例中，该夹持杆3可以为多个，具体数量本发明不做限制。

具体而言，将定位好的夹持杆3和螺旋线1推入复合管壳8内，依次卸下多组第一V型槽模具41和第二V型槽模具42，在装配到位后，再将导向模具5与限位模具6卸下。

在操作S5，将装配好的组件浸入第一有机溶剂，以去除胶水，通过螺旋线1外径的回弹，使螺旋线1、夹持杆3和复合管壳8自动夹紧，得到挤压好的组件，挤压好的组件的过盈量在0.01mm-0.03mm之间。

该第一有机溶剂例如可以是丙酮，将装配好的组件放入丙酮中，以去除胶水，在螺旋线1外径回弹后，螺旋线1、夹持杆3和复合管壳8则实现自动夹紧。

在操作S6，将挤压好的组件浸入第二有机溶剂，螺旋线1弹开芯杆2松动后拆除，对拆除芯杆2后的组件进行清洗，去除多余的胶水。

该第二有机溶剂例如可以是丙酮，将挤压好的组件放入丙酮中浸泡，螺旋线1弹开后挤紧，芯杆2松动后拆除。

本发明实施例中，对拆除芯杆2后的组件进行清洗，包括：将拆除芯杆2后的组件再次浸入第二有机溶剂，并采用超声波进行清洗，取出后吹干。

在操作S7，在检测到的螺旋线1相对位置精度和慢波组件驻波比均达到预定要求时，完成慢波组件的冷挤压。

本发明实施例中，慢波组件驻波比的预定要求为小于1.5。由此可见，在检测到的螺旋线1相对位置精度符合其预定要求，且检测到的慢波组件驻波比小于1.5时，完成慢波组件的冷挤压。

本发明实施例中，在带芯杆2的螺旋线1外壁套设夹持杆3，以及将定位好的夹持杆3和螺旋线1推入复合管壳8内，均采用间隙配合的装配方式，间隙为0.01mm左右。

以上只是示例性说明，本发明不限于此。例如，在其他实施例中，将定位好的夹持杆3和螺旋线1推入复合管壳8内，还可以采用其他的装配方式。又例如，在其他实施例中，螺旋线1粘接于芯杆2的方式，除了使用胶水，还可以采用其他可以后续方便去除的粘接方式。

此外，经过与现有的螺旋线复合管壳慢波电路的装配方法的比较结果，可以得到，本发明实施例的方法适用于行波管慢波组件的制备，成品率提升30％，一致性提升，适合大批量生产使用。本发明已应用于Ku400W行波管，行波管稳定可靠，成品率大幅提升。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

(1)采用慢波组件冷挤压方法，螺旋线没有定型且螺旋线为纯金属，绕制变形会使钨螺旋线弹性极限等力学性能提升30％，接触应力提升20％，接触热阻降低30％以上，慢波组件的散热性能大幅提升，耐输出功率量级由100W提升到800W；

(2)采用慢波组件冷挤压方法，冷态下完成挤压，解决了热挤压中高温下氧化、挤压过程中夹持杆、螺旋线受、衰减器受损、位置精度差等问题，可以提升慢波组件的一致性和成品率；

(3)慢波组件冷挤压工艺方法所需的设备技术成熟，社会配套完善，易于完成工艺实现，有助于该项技术的推广应用。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，包括：

基于预设的回弹量，对螺旋线进行绕制；

绕制后采用胶水将螺旋线粘接于芯杆上，解除螺旋线两端固定，得到带芯杆的螺旋线；

在所述带芯杆的螺旋线外壁套设夹持杆，使用多组夹紧组件将套设有夹持杆的螺旋线夹紧，将该套设有夹持杆的螺旋线的两端分别装入导向模具和限位模具；

将定位好的夹持杆和螺旋线推入复合管壳内，保证螺旋线、夹持杆和复合管壳的位置精度，卸下所述多组夹紧组件、导向模具和限位模具，得到装配好的组件；

将所述装配好的组件浸入第一有机溶剂，以去除所述胶水，通过螺旋线外径的回弹，使螺旋线、夹持杆和复合管壳自动夹紧，得到挤压好的组件，所述挤压好的组件的过盈量在0.01mm-0.03mm之间；

将所述挤压好的组件浸入第二有机溶剂，螺旋线弹开芯杆松动后拆除，对拆除芯杆后的组件进行清洗，去除多余的胶水；

在检测到的螺旋线相对位置精度和慢波组件驻波比均达到预定要求时，完成慢波组件的冷挤压。

2.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，所述回弹量是通过分析螺旋线在采取高温定型情况下，测量的外径和螺距回弹量而获得的，回弹范围在0.01-0.03mm；或者

所述回弹量是在1300℃以下的定型温度对螺旋线进行热处理而获得的。

3.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，所述螺旋线为钨钼材料。

4.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，所述夹持杆为多个，且多个夹持杆均匀分布于所述带芯杆的螺旋线的外圆周上；

所述复合管壳内壁为圆柱孔，所述多个夹持杆的外壁抵接所述圆柱孔。

5.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，每组所述夹紧组件包括相互配套的第一V型槽模具和第二V型槽模具；

其中，所述第一V型槽模具位于下部且开设有V型槽，所述第二V型槽模具位于上部，所述第一V型槽模具和第二V型槽模具共同夹紧该套设有夹持杆的螺旋线。

6.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，所述将该套设有夹持杆的螺旋线的两端分别装入导向模具和限位模具之后，还包括：

使用螺钉将所述多组夹紧组件、夹持杆和带芯杆的螺旋线紧固。

7.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，在所述带芯杆的螺旋线外壁套设夹持杆，以及将定位好的夹持杆和螺旋线推入复合管壳内，均采用间隙配合的装配方式。

8.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，所述第一有机溶剂和第二有机溶剂的至少一种是丙酮。

9.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，所述对拆除芯杆后的组件进行清洗，包括：

将所述拆除芯杆后的组件再次浸入所述第二有机溶剂，并采用超声波进行清洗，取出后吹干。

10.根据权利要求1所述的行波管用慢波组件冷挤压方法，其特征在于，所述慢波组件驻波比的预定要求为小于1.5。

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