DE2901700C2 - Verfahren zur Herstellung einer Magnetron-Anode - Google Patents

Description

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In der genannten DE-OS 27 33 925 und in der Auslegeschrift 20 13 452 ist ferner ein Verfahren beschrieben, bei dem mit einer Lötung oder Verschweißung zwischen dem äußeren Zylinder der inneren Scheibe bzw. den einzelnen Rippen gearbeitet wird. Eine Lötverbindung ist, insbesondere wenn sie an den einzelnen Rippen ausgeführt wird, für die Massenfertigung ungeeignet. Beim Verschweißen ist es schwierig, eine Verbindung der beiden Teile über deren gesamte Bei ührungsfläche zu erzielen, ohne wegen der dabei erforderlichen hohen Temperatur das Werkstück zu beschädigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetron-Anode anzugeben, mit dem sich eine feste und maßhaltige Verbindung zwischen dem Stahlzvlinder und der Kupferscheibe erzielen läßt und das sich gleichzeitig für eine Massenfertigung eignet-

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Die danach durchgeführte Relativbewegung des Stahlzylinders während der Warm-Preßverformung der Kupferscheibe wird ein besonders gleichmäßiges Anpressen der Scheibe an die Innenwandung des Zylinders und damit eine dauerhafte Verbindung erreicht. Gleichzeitig wirkt die Bewegung des Stahlzylinders dem Auftreten übermäßiger, möglicherweise zu einem Platzen des Zylinders führender Kräfte entgegen. Bei entsprechender Steuerung der Bewegungen läßt sich die vorgeschriebene axiale Verbindungsstelle zwischen Stahlzylinder und Kupferscheibe mit hoher Genauigkeit einhalten. Da das erfindungsgemäße Verfahren mit einem geraden Stahlzylinder auskommt, erfordert es entsprechend geringen vorherigen Bearbeitungs-Zeitaufwand und ist daher für Massenfertigung geeignet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des crfindungsgenu^en Verfahrens anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung einer typischen Magnetron-Anode,

F i g. 2 eine Darstellung aufeinanderfolgender Studien bei dem oben beschriebenen Verfahren nach dem Stnncl der Technik,

Fig.3 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung eines Platzens des Stahlzylinders.

F i g. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des im folgenden beschriebenen Verfahrens,

Fig.5 ein Diagramm zur Darstellung der zeitlichen Beziehung zwischen der Preßverformungskraft und der Abwärtsbewegung der Form,

F i g. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Innendurchmesser des Stahlzylinders und dem Formänderungsverhältnis,

Fig. 7 aufeinanderfolgende Stadien des nachfolgend beschriebenen Verfahrens,

Fi g. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Temperaturabhängigkeit der Härten des Stahlzylindcrs und der Kupferscheibe, Und

Fig.9 eine Darstellung des Profils des Gegcnstcmpels.

Wie in F i g. 4 gezeigt, wird beim Eindrücken des Rippenformstempels 37 in die Kupferscheibc 32 der gerade Stahlzylinder 31 entgegengesetzt zur Eindringrichtung des Formstempels 37 abgehoben.

Um ein gutes Verschweißen zu crcichcn, ist es wichtig, eine konstante Länge /ι zwischen dem oberen Ende des Stahlzylinders 31 und dem Kupferausgangsstück aufrechtzuerhalten, das heißt, ein Gleiten des Abschnitts der Länge A zu verhindern. Es ist daher notwendig, daß die Anhebung /; des Stahlzylinder-Ausgangsstücks 31 kleiner oder gleich einer Länge (R-1) · / ist, wobei / und R die Eindringtiefe des Rippenformstempels 37 bzw. das Forniänderungsverhältnis (Querschnittsfiäche des Kupfcrausgangssiücks/Qucrschnittsfläche der Kupferanode) bedeuten.

Das Anheben des Stahlzylinder-Ausgangsstücks kann auf die verschiedensten Weisen bewirkt werden. Beispielsweise ist es möglich, die Form 35, in der sich das Stahlzyündcr-Ausgangsstück 31, wie in Fig.4 gezeigt, befindet, mit Hilfe eines hydraulischen Servomechanismus anzuheben. Wenn man für das Anheben so vorgeht, wird die Beginnzeit für das Anheben der Form 35 vorzugsweise so gewählt, daß sie in einen Zeitbereich zwischen dem Moment, zu dem der Rippenformstempel 37 mit dem Xupfcrausgangsstück in Berührung kommt, und dem Moment, zu dem das Ripp.'.-iiormen tatsächlich begonnen wird, fällt. Insbesondere wiri das Anheben der Form 35 gleichzeitig mit dem Beginn des tatsächlichen Rippenformens begonnen.

F i g. 5 zeigt die Beziehung zwischen der durch den Rippenformstempel auszuübenden Preßkraft und der zeitlichen Führung des Anhebens der Form. In Fig.5 bezeichnen a und b die Preßformungskraft bzw. die Anhebehöhe der Form. Der Zeitpunkt, in dem die Preßverformung begonnen wird, und der Zeitpunkt, in dem Ausformen der Rippen tatsächlich beginnt, sind durch S bzw. P bezeichnet. Das konstante plastische Fließen von Metall beginnt in einem Zeitpunkt Q.

Wie oben ausgeführt, wird bevorzugt, das Anheben der Form in einem Augenblick zwischen den Zeitpunkten Sund ζ)zu beginnen.

Insbesondere wird das Anheben der Form in dem Zeilpunkt P begonnen, in dem das Formen der Rippen tatsächlich beginnt.
Gleichzeitig ist aus dem obengenannten Grund die Formwandergeschwindigkeit (R-l)mal der Eindringgeschwindigkeit des Rippenformstempels oder kleiner. Fig.6 zeigt die Beziehung zwischen dem Innendurchmesser Di des Stahlzylinder-Ausgangostücks und dem Formänderungsverhältnis R. In F i g. 6 sind die Werte für das Formänderungsverhältnis R und die Werte für das Zugehörige (R-1) durch die Geraden a und b wiedergegeben. Die Gerade 6 zeigt also die Obergrenze für das Verhältnis der Anhebung des Stahlzylinder-Ausgangsstücks zur Eindringung des Formstempels bzw. das Verhältnis der Formwanderungsgeschwindigkeit zur Formstcmpcl-Eindringgeschwindigkeit.

Im einzelnen nimmt (/M) Werte von ungefähr 1,8,1,6. ί,4 ozw. 1,25 für Durchmesser Di von 42, 43, 44 und 45 mm an. Die Gerade c gibt die Optimalwerte für das oben genannte Verhältnis für die entsprechenden Innendurchmesser Di an. Das heißt, die Optimalverhältnissc sind ungefähr 1,2, 1,1, 1,0 und 0,9 für diese Innendurchmesser. Dir:e Optimalwerte betragen jeweils ungefähr 70% der oberen Grenzwerte.

bo Unter der Voraussetzung, daß ein Slählzylmder-Aüsgangsstück mit einem Innendurchmesser Divon 43 mm verwendet wird, muß die Anhebung /fdes Stahlzylinder-Ausgangsstücks l,6mal die Formstempel-Eindringung / oder kleiner sein u?d beträgt vorzugsweise 1.1 mal die

si Eindringung /. Mit anderen Worten, die Anhebungsgeschwindigkcit des Stahlzylinder-Ausgangsstücks, d. h., die Formwandergeschwindigkeit muß l,6mal die Eindringgeschwindigkeil des Formstempels oder kleiner

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sein und ist vorzugsweise 1.1 mal die Eindringgeschwindigkeit.

Anstelle des vorgenannten hydraulischen Mechanismus zur Anhebung des Stahlzylindcr-Ausgangsslücks kann auch eine besondere Preßmaschine verwendet werden, welche die zusätzliche Funktion der Anhebung der Form besitzt. Es ist auch möglich, den Gegenstempel mit einer der Eindringung des Rippenformstcmpels in das Kupfer-Ausgangsstück entsprechenden Geschwindigkeit zurückzuziehen, anstelle die Form anzuheben.

Ein weiterer Vorteil, den die Erfindung bietet, liegt darin, daß kein Abschrecken des Stahlzylindcr-Ausgangsstücks notwendig ist. ohne daß es deshalb /um Platzen desselben kommt, und daß die Vcrschwcißfcstigkeit zwischen dem kreisförmigen Siahlzylindcr und der Kupferanode erhöht ist.

Diese Vorteile werden durch folgende Maßnahmen herbeigeführt: (1) Durch eine Verminderung der für die Verdichtung benötigten Kraft durch Verwendung eines vorgeformten Kupfcr-Ausgangsslücks, (2) durch Verwendung eines Stahls mit einer Fließspannung, die wenigstens zweimal so hoch wie diejenige von Kupfer ist, als Material für das Siahlzylindcr-Ausgangs.stück, und (3) durch Vorgabe einer geeigneten Temperatur, bei welcher das Formen der Rippen durchgeführt wird.

Diese Maßnahmen (1) bis (3) werden im folgenden im einzelnen beschrieben.

Mit Beziehung auf die Verwendung eines vorgeformten Ausgangsstücks liegt der Zweck der Verdichtung darin, zu verhindern, daß der in dem Produkt benötigte Schweißbereich, d. h., der durch Iv in F i g. 2f dargestellte Bereich, beim Tempern auf hoher Temperatur oxidiert wird. Daher muß die Länge /, des Bereichs, in dem der Stahl und das Kupfer, wie in Fig. 2c gezeigt, in enger Berührung miteinander stehen, größer als die Länge /,· sein.

In manchen Fällen ist die angenommene Länge /, kleiner als die Länge /,·. In einem solchen Fall ist. wie in der später noch erwähnten Fig. 7b gezeigt, das Kupfer-Ausgangsstück mit einem zylindrischen Abschnitt C'dcr Länge U versehen und wird gegen die innere Umfangsfläche des kreisförmigen Stahlzylinders an den Umfang des zylindrischen Abschnitts Cverdichtci. Dies trägt zur Einsparung von Kupfer bei.

In diesem Fall wird das Stahlzylindcr-Ausgangsstück gleichzeitig mit dem Eindringen des Rippenformstcmpels in das Kupfer-Ausgangsstück bewegt, so daß die Rippen bis hinunter zu dem Abschnitt des Kupfer-Ausgangsstücks getr'det werden, wo der Zylinder C vorgesehen isL Es ist jedoch notwendig, die Größe des Gegenstempels in jedem Verfahrensschritt so zu wählen, daß sich der zylindrische Abschnitt des Kupfers plastisch ausbreiten kann, um zu verhindern, daß es zu einer Trennung des Kupfer-Ausgangsstücks von der inneren Umfangsfläche des Stahlzylinder-Ausgangsstücks kommt

Bei dem herkömmlichen Verfahren, bei welchem das Kupfer im Stahlzylinder-Ausgangsstück gemäß Fig.2 geformt wird, ist die für das Formen erforderliche Kraft so groß, daß das Stahizylinder-Ausgangsstück platzen kann, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. es sei denn, daß das Stahlzylinder-Ausgangsstück in geeigneter Weise abgeschreckt wird.

Um dieses Platzen des Stahlzylinder-Ausgangsstücks zu vermeiden, wird das scheibenförmige Kupfcr-Ausgangsstück 32 mit der in Fig. 7a gezeigten Form in die in F i g. 7b gezeigte Form vorgeformt. Dann werden die mit den Pfeilen A'und B'markierten Flächen des Stahlzylinder-Ausgangsstücks 31 und des Kupfer-Ausgangsstücks 32 gereinigt. Daran anschließend, werden wie in Fig. 7c gezeigt, beide Teile zusammengepaßt und eine Verdichtung bei Raumtemperatur durchgeführt. Dann wird nach einem Vorwärmen, wie in Fig.7d gezeigt, eine Preßverformung des Kupfer-Ausgangsstücks 32 im Stahl/.ylindcr-Ausgangsstück 31 durchgeführt, um die Rippen auszubilden. Dabei ist es möglich, die Verdichtungskraft auf denjenigen niedrigen Wert zu vermindern, bei welchem die plastische Verformung des Kupfers beginnt. Gleichzeitig wird eine Oxidation des Bereichs der Länge /,während der Temperaturbehandlung bei einer hohen Temperatur verhindert.

Was die vorgenannten Maßnahmen (2) und (3) anbelangt, d. h.. die Fließspannung des Stahlzylinder-Ausgangsstücks und die Temperatur, bei welcher die Rippen ausgeformt werden, beides im Hinblick auf die Vermeidung einer übermäßig großen Verformung oder eincs Platzens des Stahlzylindcr-Ausgangsstücks. ist es notwendig, daß die Fließspannung des Stahlzylinder-Ausgangsstücks mindestens zweimal so groß wie diejenige von Kupfer ist. und zwar während der Verdichtung, welche bei Raumtemperatur durchgeführt wird. Gleichzeitig muß. um eine übermäßig große Verformung oder ein Pl&izcn des Stahlzylinder-Ausgangsstücks während der Ripncnausformung, welche bei einer hohen Vorwärmtemperatur durchgeführt wird, zu verhindern, die Fließspannung des Stahlzylinder-Ausgangsstücks we· nigstens 4,5mal so hoch wie diejenige von Kupfer sein.

Um diese oben angegebenen Verhältnisse für die Fließspannungen zu erreichen, ist es notwendig,das Material für das Stahlzylinder-Ausgangsstück und die Temperatur, bei welcher die Rippen geformt werden, geeignet auszuwählen.

Insbesondere empfiehlt sich ein Stahl, welcher Blaubrüchigkcil und dementsprechend eine erhöhte Fließspannung bei der Rippenformtemperatur zeigt, als Material für das Stahlzylindcr-Ausgangsstück.

Durch Vorsehen des oben angeführten spezifischen Werkstoffs und der Rippenformtemperatur ist es daher möglich, die Abschreckhärtung des Stahlzylinder-Ausgangsstiicks zu clcminieren.

F i g. 7 zeigt eine praktische Ausführungsform des erfindungxgcmäßcn Verfahrens. Bei dieser Ausführungsform wurde ein kaltgehärtetes Kohlenstoffstahl-Rohr für Maschinenbauzwecke (|!S STKM-17-C. 0.45 bis 055% C 43 mm Innendurchmesser. 48 mm Außendurchmesscr und 35 mm Höhe) als gerades Zylinder-Ausgangsstück verwendet, während ein scheiber 'örmigcs Ausgangsstück (43 mm Durchmesser, ungefähr 11 mm Dicke) aus sauerstoffreiem Kupfer als Ausgangsstück für die Kupferanode verwendet wurde.
Zunächst wurde ein Kupfer-Ausgangsstück 32 mit der in Fig. 7a gezeigten Form in die in Fig. 7bgezeigte Form vorgeformt (Λ<> = 8—9 mm, A = 5 mm). Dann wurden sowohl das Kupfer-Ausgangsstück 32 als auch das Stahlzylinder-Ausgangsstück 31 entfettet. Danach wurden die innere Umfangsfläche des Stahlzylinder-

bo Ausgangsslücks 31 und die äußere Umfangsfläche des Kupfer-Ausgangsstücks 32 durch Bearbeitung mit einer Drahtbürste gereinigt. Darauffolgend wurden beide Elemente, wie in F i g. 7c gezeigt, zusammengepaßt, wobei darauf geachtet wurde, die gereinigten Oberflächen nicht zu verunreinigen, und eine Kalt-Verdichtung bei Raumtemperatur durchgeführt.

Die Verfahrensschritte bis hin zur Verdichtung können auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Bei-

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spielsweise kann das Verfahren derart abgewandelt werden, daß nach dem Reinigen der äußeren Umfangsflache des Kupfcr-Ausgangsslüeks 32, wie es in I·' i g. 7a gezeigt ist, und dci inneren Unifangsflächc des Slahlzyiinder-Ausgangssiücks 31, wie es in I·' i g. 7b gezeigt isi. die beiden Teile so zusammengepaßt werden, daß eine Verunreinigung der gereinigten Rächen ausgeschlossen ist (vg: f i g. 7c), und dann die Kallvcrdichiung bewirkt wird.

Der verdichtete Körper aus Kupfer und Stahl wurde dann auf die Rippenformtemperalur, d.e /wischen 573 K und 923 K (300⁰C und 650⁰C) liegt, vorgewärmt. Danach wurde die Preßformung des vom Slahl/.ylindcr-Ausgangsstück 31 umschlossenen Kupfer-Ausgang.sstücks 32 durchgeführt und eine Anzahl von Rippen 33, wie in F i g. 7e gezeigt, ausgebildet.

Dabei ist es, wie oben ausgeführt, notwendig, das Stahlzylinder-Ausgangsstück 31 während des Eindringens des Ripperiiormsiempcis 37 in das Kupier-Atisgangsstück 32 zwangsanzuhebcn.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wurde ein hydraulischer Servomechanismus zum Anheben der Form 35, durch welche das Stahlzylinder-Ausgangsstück 31 gehalten wird, und damit zur Anhebung des letzteren verwendet. In diesem Fall wurde der Gegenstempel 36 stationär gehalten. Der Anhebezeitpunkt der Form 35 wurde so gewählt, daß er mit dem Zeitpunkt zusammenfiel, an dem das Formen der Rippen durch den Rippenformstempel 37 im Zuge der Absenkung desselben tatsächlich begann. Gleichzeitig wurde die Wancicrgeschwindigkeit der Form so gewählt, daß sie 1,1 mal die Eindringsgeschwindigkeit des Rippenformstempels 37 war.

Nach dem Formen der Rippen wurde zur Gewinnung eines Produkts, wie es in F i g. 7f gezeigt ist, eine Nachbehandlung durchgeführt. Um ferner die Verschweißfestigkeit zu erhöhen, wurde ein Diffusionsglühen bei einer Glühtemperatur von 1073 K (800⁰C) über 10 bis 60 Minuten durchgeführt.

Es wurde also eine Kupferanode mit einer Anzahl von Rippen innerhalb eines geraden kreisförmigen Stahlzylinders mit hoher Präzision und guter Schweißfestigkeit ohne ein Abschreckhärten des Stahlzylinder-Ausgangsstücks und unter Vermeidung eines Platzens desselben durchgeführt.

Fig.8 zeigt die gemessene Härte bei höheren Temperaturen für die bei dieser Ausführungsform verwendeten Werkstoffe. Da im üblichen Fall die Härte direkt proportional zur Fließspannung ist. ist es möglich, das Verhältnis von Fließspannung des Stahlzylinder-Ausgangsmaterials zu demjenigen des Kupfer-Ausgangsmaterials aus den in F i g. 8 gezeigten Daten zu ermitteln.

Das Verhältnis der Fließspannung von STKM-17C zu derjenigen von sauerstofffreiem Kupfer ist bei Raumtemperatur ungefähr 25 und ungefähr 5 in einer Atmosphäre einer Temperatur von 623 K (350° C) oder mehr.

Obiges Verhältnis nimmt etwas ab, wenn ein durch Normalisierung des STKM-17C gewonnenes Material, d. h., ein Material entsprechend STKM-17A als Material für das Stahlzylinder-Ausgangsstück verwendet wird. Auch in diesem Fall wurde jedoch ein Platzen gemäß Fig.3 des Stahlzylinder-Ausgangsstücks nicht beobachtet, wenn das Formen der Rippen bei einer Temperatur zwischen 633 K und 873 K (420° C und 600"C) bewirkt wird. Unter Berücksichtigung des obigen läßt sich schließen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das obige Verhältnis der Fließspannungen wenigstens 2 bei Raumtemperatur und wenigstens 4,5 bei der Rippcnformicmpcrnlur sein muß.

Wenn mich STKM-17C-StHhI oder STKM-I7A-Stahl bei der beschriebenen Ausführungsform verwendet

ϊ wurden, so ist chis Material für das Stahlzylindcr-Ausgangssliick jedoch niehl auf diese mehr als 0,45% Kohlenstoff enthaltende Stähle beschränkt. Beispielsweise können nicdrigliegcndc Stähle, etwa Ni. Cr oder dergleichen enthaltende, welche zu Blausprödigkeit neigen, als

ίο Material für das Stahlzylinder-Ausgangssiück verwendet werden. In einem solchen Fall kann das Rippenformen ohne Bruch des Stahlzylinder-Ausgangsstücks selbst bei niedrigen Temperaturen von um 473 K (200"C) durchgeführt werden.

r> Ähnlich ist sauerstofffreies Kupfer, wie es bei der Beschreibung der Ausführungsform erwähnt wurde, nicht ausschließlich verwendbar, sondern das Kupfer-Ausgangsstück kann auch aus anderen Kupferwerkstofien, wie etwa einer kommerziell verfugbaren reinen Legicrung von 99,9% Reinheit, sein. Bei Verwendung anderer Materialien werden die Verfahrensbedingungen, wie etwa die Rippenformtcmperatur, die Glühtemperatur, die Glühzeit usw. zur Optimalisierung des Verfahrens in geeigneter Weise ausgewählt.

Eine Untersuchung des Verschweißungsbereichs von Siahlzylinder-Ausgangsstück und Kupfer-Ausgangsstück hat gezeigt, daß es zur Erzielung einer ausreichend hohen Schweißfestigkeit an dem auf den Kupfer-Ausgangsstück vorgesehenen zylindrischen Abschnitt C

jo notwendig ist, daß dieser Abschnitt C einen innigen und engen Kontakt mit dem Stahlzylinder-Ausgangsstück über alle Verfahrensschritte nach der Verdichtung hinweg einhält. Dazu ist es, wie oben ausgeführt, notwendig, die Größe der in den einzelnen Verfahrensschritten

J5 verwendeten Gegenstempel in geeigneter Weise auszuwählen.

Im einzelnen heißt dies, daß. bezugnehmend auf F i g. 9, der Außendurchmesser d,, der Spitze des Gegenstempels sowie der Winkel θ_ν des Konus desselben mindestens gleich denjenigen im vorhergehenden Verfahrensschritt sein müssen.

Die Größen und Konuswinkel, die bei der beschriebenen Ausführungsform verwendet wurden, sind im folgenden als Beispiele angegeben.

(1) Gegenstempel zur Vorformung des Kupfer-Ausgangsstücks:

dp = 38,4 mm. 0;, = 5° 20'

(2) Gegcnstcmpel für die Verdichtung: ■50 d_p = 38,b mm, Θ_Ρ = 6°30'

(3) Gegenstempel für das Rippenformen: dp = 39 mm, θ_ρ = 6°30'.

Als Folge davon ist der Antioxidationseffekt, der durch den zylindrischen Abschnitt C des Kupfer-Ausgangsstücks geschaffen wird, über alle Verfahrensschrilte hinweg sichergestellt und es wurde möglich, die Länge des Schweißbereiches bis auf ha+k zu erhöhen.

Die oben angegebenen Größen der Gegenstempel sind nicht einschränkend zu verstehen. Die Größen der Gegensiempel werden vielmehr ganz allgemein geeignet dafür ausgewählt, daß sich eine plastische Ausbreitung des zylindrischen Abschnitts C des Kupfer-Ausgangsstücks entsprechend dem Fortschreiten des Verfahrens ergibt.

Darüber hinaus sind verschiedene numerische Daten, wie sie bei der Beschreibung der Ausführungsform verwendet werden, nicht als ausschließliche zu verstehen.

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sondern können vielmehr entsprechend der Form und Größe der herzustellenden Magnetron-Anode in weiten Bereichen verändert werden.

Wie im einzelnen dargelegt wurde, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, eine Magnetron-Anode, bei welcher eine Kupferanode mit einer Anzahl von Rippen präzise innerhalb eines geraden kreisförmigen Suhlzylinders mit hoher Schwcißfestigkeit bezüglich des letzteren, ausgebildet ist, mit guter Massenfertigbarkeit, ohne Verwendung eines Stahl/.ylinder-Ausgangsstücks, welches eine im herkömmlichen Verfahren unverzichtbare konisch zulaufende innere Umfangsfläche aufweist, und ohne Notwendigkeit einer Abschreckhärtung des Stahlzylinder-Ausgangsstücks, wie sie ebenfalls im herkömmlichen Verfahren notwendig ist. herzustellen.

Ferner wird es dank der Verformung des scheibenförmigen Kupfer-Ausgangsstücks möglich, eine größere Verschweißfläche für Kupfer und Stahlzylinder bei kleinerem Volumen des Kupfer-Ausgangsstücks zu erzielen.

Folglich trägt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Verminderung der Herstellungskosten für eine Magnetron-Anode bei, und bietet verschiedene weitere Vorteile bei der Herstellung derselben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

ίο

IO 20

Claims (11)

29 Ol 700 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Magnetron-Anode, bei dem

(a) eine vorgeformte Kupferscheibe (32) in einen Stahlzylinder (31) eingepaßt und mit diesem verpreßt wird,

(b) die vorgeformte Kupferscheibe (32) zur Ausbildung von radial nach innen ragenden Rippen (33) mittels axial gegeneinander wirkender Form- und Gegenstempel (37, 36) warm-preßverformt wird, und

(c) das so gebildete Werkstück zur Erzielung einer festen Verbindung sowie der gewünschten Endform nachbehandelt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß während der Warm-Preßvfjrformung der Stahlzylinder (31) in Achsrichtung relativ zu dem Gegenstempel (36) gegen den Formstempel (37) bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Warm-Preßverformung die Kupferscheibe (32) auf eine Temperatur zwischen 200 und 650° C vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch f oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlzylinder (31) relativ zu dem Gegenstempel (36) um einen Weg IfS(R-I)/ bewegt wird, wobei R das Formänderungsverhältnis der Kupfersch?ibe (32) und / die Eindringliefe des Formstempels (37) ist.

4. Verfahren nach Anspruch ->, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bewegung des Stahlzylinders (31) in der zur Eindringrichtung v. es Formstempels (37) entgegengesetzten Richtung zwischen dem Zeitpunkt, in dem der Formstempel (37) die Kupferscheibe (32) berührt, und dem Zeitpunkt, in dem der Materialfluß der Kupferscheibe (32) konstant wird, begonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bewegung des Stahlzylindcrs

(31) in dem Zeitpunkt begonnen wird, in dem die Verformung der Kupferscheibe (32) tatsächlich beginnt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß/ι = 0,7(K-l)/isl.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlbinder (31) mittels einer ihn aufnehmenden Form (35) zwangsbewegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließspannung des Stahlzylinders (31) während der Verpressung wenigstens doppelt und während der Warm-Preßverformung wenigstens 4,5mai so hoch ist wie die der Kupferscheibe (32).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch, gekennzeichnet, daß ein Stahlzylinder (31) aus einem Stahl mit einem Gehalt von mindestens 0,45% Kohlenstoff verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Warm-Preßverformung der Kupferscheibe (32) bei einer Temperatur von 350 bis 65O^1-C durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupfcrschcibc

(32) aus sauerstofffrcicm Kupfer verwende! wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetron-Anode der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine herkömmliche Magnetron-Anode, wie sie in Haushalts-Mskrowellenherden verwendet wird, weist gemäß Fig. i einen kreisförmigen Stahlzylinder 1 auf, an dessen innerer Umfangsfläche eine kreisförmige Kupferscheibe 2 befestigt ist, die ihrerseits an ihrer Innenseite mehrere radial nach innen ragende Rippen aufweist.

Ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung zur Herstellung einer solchen Magnetron-Anode ist in der DE-OS 27 33 925 beschrieben. Dieses Verfahren nach dem Stand der Technik soll zunächst anhand der

is F i g. 2a bis 2f beschrieben werden.

Wie in Fig.2a gezeigt werden ein Stahlzylinder 21 an seiner ganz oder teilweise konisch zulaufenden inneren Umfangsfläche A sowie eine vorgeformte Kupferscheibe 22 an ihrer äußeren Umfangsfläche B gereinigt.

Sodann wird der Stahlzylinder 21 in eine Form 25 eingesetzt und die Kupferscheibe 22 in den Stahlzylinder 21 eingefügt, wie dies in Fig.2b gezeigt ist. Danach wird gemäß F i g. 2c die Kupferscheibe 22 in dem Stahlzylinder 21 mit Hilfe eines Formstempels 24 und eines Gegenstempels 26 plastisch verformt, so daß es zu einer festen und satten Passung zwischen dieser, beiden Teilen kommt. Dieser Verfahrensschritt wird im folgenden als »Verdichtung« bezeichnet Das Verbundelement wird dann gemäß Fig.2d nach einem Vorwärmen durch einen Formstempel 27 der dargestellten Gestalt einer Preßverformung unterworfen, wobei sich die in F i g. 2e gezeigten Rippen 23 ergeben. Dieser Verfahrensschritl wird nachstehend als »Rippenformung« bezeichnet. Während der Rippenformung bewegt sich der Stahlzylinder 21 wegen des Vorhandenseins der konisch zulaufenden Grenzfläche nach oben. Schließlich wird das in F i g. 2e gezeigte Werkstück einer Nachbehandlung und anschließend einem Diffusionsglühen unterworfen, um die Magnetron-Anode mn dem in Fig.2f gezeigten Aufbau zu erhalten.

In der genannten Patentanmeldung ist auch dargelegt, daß es bei dem dort beschriebenen Verfahren zur Erzielung einer festen Verbindung zwischen den beiden Teilen und zur Einhaltung einer in Axialrichiung vorgegebenen Verbindungsstelle erforderlich ist von einem Stahlzylinder mit konisch zulaufender Innenfläche auszugehen. Diese Innenfläche wird üblicherweise auf einer Drehbank oder dergleichen erzeugt. Der damit verbundene Arbeitsaufwand stellt ein Hindernis für die Massenfertigung derartiger Magnetron-Anoden dar.

Bei dem benannten Verfahren nach dem Stand der Technik besteht ein weiteres Problem darin, daß die Kupferscheibe einer plastischen Verformung unterworfen wird, während sie von dem Stahlzylinder umfaßt wird. Während des Fressens unter Raumtemperatur bzw. der sekundären plastischen Verformung bei hoher Temperatur besteht dabei die Gefahr, daß, wie in F i g. 3 angedeutet, der Stahlzylinder Γ unter der Wirkung der auf die Kupferseheibc 2' ausgeübten Verformungskraft plastisch mitverformt, möglicherweise sogar zerstört wird. Um dies zu vermeiden, ist es nötig, den Stahlzylinder vorher abzuschrecken. Dieser Vorgang ist zeitaufwendig, und zwar nicht nur wegen der für das Erwärmen und Abschrecken benötigten Zeit sondern auch wegen der Notwendigkeit, die durch das Abschrecken bewirkten Oxidationsschichtcn und Formänderungen zu entfernen, was wiederum einer Massenfertigung der Magnctron-Anodc entgegensteht