DE3200631A1

DE3200631A1 - Verfahren zur herstellung eines anodenzylinders einer elektronenroehre

Info

Publication number: DE3200631A1
Application number: DE19823200631
Authority: DE
Inventors: Hikaru Yokohama Matsuzaki; Toshiyuki Kawasaki Matsuzaki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1982-01-12
Publication date: 1982-07-29
Also published as: DE3200631C2; FR2498006B1; FR2498006A1; US4570843A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Anodenzylindern für Elektronenröhren, wie Übertragungsoder Senderöhren, Magnetrons, Röntgenröhren, Klystrons usw.

Die Anode des Magnetrons für beispielsweise einen Mikrowellenherd besteht bekanntlich aus einem Anodenzylinder einer Anzahl von an dessen Innenfläche vorgesehenen, .radial abstehenden Rippen und Resonanzräumen in einer Zahl entsprechend der Rippenzahl. Als Werkstoffe für die Anode eignen sich Kupfer, Aluminium usw., die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzen. Im allgemeinen wird Kupfer wegen seiner größeren Wärmebeständigkeit bevorzugt. Bei einem bisherigen Verfahren zur Herstellung der magnetischen Anode wird ein Anodenzylinder von einem 'längeren Zylindermaterialstück abgeschnitten; Innen- und Außenflächen sowie die beiden offenen Stirnseiten des Anodenzylinders werden in eine vorbestimmte Form gebracht bzw. gedreht, und die Anodenrippen werden an der Innenumfangsfläche durch Hartlöten angebracht. Bei einem anderen bisherigen Verfahren wird Kupferwerkstoff in ein vorgegebenes Gesenk oder Ziehwerkzeug gepreßt, wobei ein Anodenzylinder mit den Rippen einstückig in einem Kaltformvorgang (cold hobbing process) geformt wird. Beim zuerst genannten Verfahren gestaltet sich jedoch die Herstellung des Anodenzylinders arbeits- und kostenaufwendig, was sich in den Fertigungskosten für das Erzeugnis niederschlägt. Außerdem dürfen die Hersteller von Magnetrons Innen- und Außendurchmesser des Anodenzylinders nicht beliebig ändern. Beim zweitgenannten Verfahren fällt andererseits beim Kaltformen ein großer Anteil an entferntem Überschußwerkstoff an, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Werkstoffausnutzung beeinträchtigt wird; außerdem ist das Gesenk für die Kaltformung sehr abrieb- bzw. verschleißgefährdet, woraus sich eine Erhöhung

Ι der Fertigungskosten ergibt.

Im Hinblick hierauf wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetronanode vorgeschlagen, bei dem ein Anodenzylinder aus einem (Blech-)Plattenstück gerollt wird und die Rippen sodann mit der Innenfläche des Anoden-Zylinders verbunden werden. Dieses Verfahren vereinfacht Beschaffung und Fertigung des Werkstoffs, und es erlaubt ohne weiteres eine konstruktive Veränderung des Anoden-Zylinders, d.h. Änderung seines Durchmessers und/oder seiner Wanddicke. Außerdem beträgt dabei der Materialnutzungsfaktor etwa 100 %. Ein entsprechendes Verfahren ist in den JP-Gbm 48-90464, 49-11659, 49-67545, 50-157854, 50-157855 und 51-121160 sowie in der US-PS 4 163 921 beschrieben.

Dieses letztere Verfahren ist jedoch bisher noch nicht praktisch angewandt worden, weil es die an die Magnetronanode zu stellenden Erfordernisse nicht zu erfüllen vermag. Die elektrischen Eigenschaften aller Resonanzräume, einschließlich des Resonanzraums entsprechend der luftdichten (Schweiß-)Naht des Zylinders, müssen nämlich jeweils im wesentlichen gleich sein. Demzufolge müssen Zylinder zufriedenstellender Rundheit und gleichmäßiger Umfangswanddicke industriell mit hoher Maßhaltigkeit gefertigt werden, wobei die Naht oder Stoßfuge zwischen den Stoßkanten des Plattenmaterials über ihre Gesamtlänge hinweg mit hoher Gleichmäßigkeit vollständig geschlossen sein muß, um eine gut ausgewogene Luftdichtigkeit an dieser Stelle zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Anodenzylinders einer Elektronenröhre, durch welches der Anodenzylinder eine gleichmäßige (Wand-)Dicke und einen praktisch kreisförmigen Querschnitt sowie in seinem in die Elektronenröhre eingebauten Zustand zufriedenstellende elektrische Eigenschaften erhält. Dieses Verfahren soll sich auch für Groß-

serienfertigung eignen.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale und Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenzylinders für eine Elektronenröhre, ausgehend von einer rechteckigen Metall(blech)platte einer vorgegebenen Dicke. Die Metallplatte wird dabei zunächst zu einem im wesentlichen zylindrischen Vorwerkstück ein ,s bestimmten Außendurchmessers geformt (gerollt). Dann ^ird dieses Werkstück durch ein erstes Gesenk oder Ziehwerkzeug getrieben, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Vorwerkstücks, um dessen Außendurchmesser zu verkleinern. Anschließend wird das Vorwerkstück zur weiteren Durchmesserverkleinerung durch ein zweites Gesenk oder Ziehwerkzeug mit kleinerem Innendurchmesser als dem des ersten Werkzeugs getrieben. Nach diesen mindestens zwei Durchmesserverkleinerungsschritten ist die Stoßfuge des Vorwerkstücks aufgrund seiner plastischen Verformung vollständig geschlossen. Das so erhaltene Werkstück besitzt einen praktisch kreisförmigen Querschnitt.

Vorzugsweise wird die Wand-Dicke des Vorwerkstücks in jedem der beiden Durchmesserverkleinerungsschritt mit einem Reduktionsgrad von 3 % oder weniger verringert. Die beiden Gesenke oder Ziehwerkzeuge sind hintereinander geschaltet, so daß das Vorwerkstück die beiden

Werkzeuge in einem einzigen Durchgang passieren kann und die beiden Durchmesserverkleinerungen nacheinander erfolgen. Nach diesen Durchmesserverkleinerungen ist die Wand-Dicke des Vorwerkstücks vorzugsweise mit einem Reduktions-'35 grad von 5 % verringert worden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten' Zeichnung näher erläutert.

-7-Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Beispiels für eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Magnetronanode,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Magnetronanode,

Fig. 3 eine Schnittansicht zur Darstellung des Vorgangs des Zurechtschneiden von fortlaufendem Plattenmaterial,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Plattenstücks,
15

Fig. 5 einen schematischen Ablaufplan für das erfindungsgemäße Verfahren,

Fig.6A bis 6D in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil-Schnittansichten verschiedener Formen der Stoßfuge,

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht zur Verdeutlichung eines Rollverfahrens,

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Beispiels für ein nach dem Verfahren gemäß Fig. 7 erhaltenes Vorwerkstück bzw. einen Anfangs- oder Ausgangszylinder,

Fig. 9 eine Schnittansicht zur Darstellung eines anderen Rollverfahrens,

Fig. 10 einen Querschnitt durch das nach dem Verfahren gemäß Fig. 9 erhaltene Vorwerkstück,

■35 Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung eines Beispiels für ein erfindungsgemäß angewandtes Kaltstreckverfahren ,

—β-ι Fig. 12Α bis 1 2C Querschnittansichten verschiedener

Beispiele für nach dem Kaltstreckverfahren erhaltene Zylinderformen,

Fig. 13 einen Halbschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäß angewandten Kaltstreckverfahrens ,

Fig. 14 und 15 Halbschnitte zur Darstellung eines Beispiels für ein erfindungsgemäß angewandtes Form

preßverfahren ,

Fig. 16 und 17 den Fig. 14 und 15 ähnelnde Darstellungen eines anderen Formpreßverfahrens, 15

Fig. 18 und 19 Teilschnittansichten eines beim Kaltstreckverfahren geformten Zwischenzylinders,

Fig. 20 eine Teilschnittdarstellung eines auf vorgesehene Weise spanabhebend bearbeiteten bzw. gedrehten

Anodenzylinders,

Fig. 21 und 22 Teilschnittdarstellungen zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein erfindungsgemäß angewandtes Abdreh- oder Formdrehverfahren,

Fig. 23 und 24 eine Stirnseitenansicht bzw. eine Schnittansicht eines für den Arbeitsgang nach Fig. 21 und 22 verwendeten Spannfutters mit Bearbeitungs- ^O vorrichtung,

Fig. 25 eine Schnittansicht zur Darstellung des Zustands, in welchem die Stoßfuge des Anodenzylinders aufgeweitet und gereinigt worden ist, '35

Fig. 26 eine perspektivische Darstellung eines Hartlotmaterialstücks ,

Pig. 27 eine Teilschnittansicht des Zustands des Anodenzylinders vor dem Hartlöten,

Fig. 28 bis 30 Kennlinien der Beziehungen zwischen den jeweiligen, sich ergebenden Formungszuständen und

der Härte der verschiedenen Werkstoffe und

Fig. 31 eine Teilschnittdarstellung zur Verdeutlichung des Freiraums (clearance) einer Stoßfuge für die Bedingungen gemäß Fig. 30.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht eine erfindungsgemäß hergestellte magnetische Anode aus einem Anodenzylinder 41 , an dessen Innenfläche Anoden-Rippen 42 durch Hartlöten oder dgl. befestigt sind. Der Zylinder 41 wird aus sauerstofffreiem oder legiertem Kupfer (im folgenden einfach als "Kupfer" bezeichnet) hergestellt. Eine zwischen den beiden Stirnflächen des Zylinders 41 axial verlaufende Naht bzw. Stoßfuge 43, die zwischen den parallelen Stoßkanten festgelegt ist, ist durch Hartlöten oder Schweißen luftdicht ausgefüllt. Innen- und Außenseiten der Schweißnaht sind glatt und ohne inneren oder äußeren überstand ausgebildet. Die Schweißnaht ist zudem mit einem solchen Schmelzpunkt ausgelegt, daß sie den bei der Herstellung und im Betrieb eines Magnetrons auftretenden hohen Temperaturen standzuhalten vermag und dabei auch unter Ausdehnung und Zusammenziehung oder Verformungen, die durch intermittierenden Betrieb hervorgerufen werden, luftdicht bleibt. Diese Eigenschaften werden dadurch gewährleistet, daß die Dichtheit oder Geschlossenheit der Naht über die Dicke des Zylindermaterials und über die Zylinderlänge gleichmäßig und einwandfrei ist.

Gemäß den Fig. 3 und 4 wird der Anodenzylinder 41 aus einem Plattenstück bzw. einer Metallplatte 45 hergestellt, das bzw. die Zurechtschneiden eines langgestreckten Kupferblechstreifens 44a auf eine vorgegebene Länge 1 mittels

eines entsprechenden Messers 44b erhalten wird. Die Dicke ti der Metallplatte 45 ist nur geringfügig größer als die Wanddicke des fertigen Anodenzylinders 41. Die Länge 1 ist gleich groß oder etwas größer als die ümfangslänge einer in Fig.2 durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Umfangslängen-Mittellinie 39 des Anodenzylinders 41. Die Metallplatte 45 besitzt eine rechteckige Form.

Der Anodenzylinder 41 wird aus der Metallplatte 45 in mehreren, in Fig. 5 schematisch dargestellten Arbeitsgängen geformt, worauf letztlich durch Anbringung der Rippen an ä< r Innenfläche des Zylinders 41 eine Magnetronanode erha".en wird. Gemäß Fig. 5 wird insbesondere in einem Verfahrensschritt 46 durch Rollen der Metallplatte 45 ein im wesent- liehen zylindrisches Vorwerkstück bzw. ein Ausgangszylinder hergestellt. Nach diesem Arbeitsgang sind die beiden Stoßkanten 45a des Werkstücks noch nicht fest gegeneinander geschlossen. Nach einem ersten Kaltstreckvorgang 47 wird der Ausgangszylinder in einem Verfahrensschritt 48 bei Normaltemperatur abgekühlt. Wenn der Außendurchmesser des Ausgangszylinders zum vollständigen Schließen des Spalts zwischen den Stoßkanten 45a beim Kaltstreckvorgang in zwei oder mehr weiteren Arbeitsgängen reduziert wird (im folgenden zeitweilig auch einfach als "Reduktionsformung" bezeichnet), kann anschließend das Verfahren längs des Pfeils 4 9a auf einen Arbeitsgang 50 übergehen, in welchem die offenen Stirnflächen sowie Innen- und Außenflächen des Ausgangszylinders auf vorgesehene Form und Abmessungen (spanabhebend) bearbeitet bzw. abgedreht werden.

Wahlweise kann, wie durch den Pfeil 49b angedeutet, ein vollständiges Schließen der Stoßfuge dadurch erreicht werden, daß der Außendurchmesser des Ausgangszylinders vor dem Übergang auf den Bearbeitungsvorgang 50 zwei oder mehr weiteren Kaltstreckvorgängen 51 unterworfen wird. Wie durch den Pfeil 49c angedeutet, kann außerdem der Bearbeitungsvorgang 50 nach einem Arbeitsgang 52 zum axialen Preßformen bzw. Stauchen des Ausgangszylinders erfolgen. Im Ar-

beitsgang 52 erfolgt sowohl ein Preßformen als auch ein Streckformen. Nach dem in zwei oder mehr Schritten erfolgenden Kaltstreckvorgang zur Verkleinerung des Außendurchmessers des Ausgangszylinders wird somit ein sekundäres Werkstück bzw. ein Zwischenzylinder erhalten. Etwaige unerwünschte Grate oder 4gl., die an der offenen Stirnfläche des Zwischenzylinders auftreten können, werden im (spanabhebenden) Bearbeitungsvorgang 50 beseitigt, in welchem der Zylinder auf vorbestimmte Größe und Form gebracht wird. Nach dem Entfetten und Reinigen werden die beiden zusammenstoßenden Stoßkanten des Zylindermaterials durch Hartlöten öder Schweißen in einem Arbeitsgang 53 luftdicht miteinander verbunden. Schließlich werden gleichzeitig oder nach dem Hartlot- bzw. Schweißvorgang 53 Anoden-Rippen 42 in einer vorgegebenen Zahl durch Hartlöten oder dgl. an der Innenumfangsflache des Anodenzylinders 41 befestigt (vgl. Fig. 1 und 2). Danach ist die Magnetronanode fertiggestellt.

^O Ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Bauteils durch Kaltstreckformung ohne Rückfederwirkung ist in der JP-PS 22477/80 angegeben. Bei diesem Verfahren wird der Außendurchmesser eines zu streckenden Anfangsbzw. Ausgangszylinders in einem Hub und einem einzigen

²^ Arbeitsgang mittels eines einzigen Reduziergesenks (Kalibrierform) verkleinert, dessen axiale Länge kürzer ist als diejenige des AusgangsZylinders. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses Verfahren nicht unmittelbar auf die Formung eines Zylinders, wie eines Magnetron-Anodenzylin-

ders, der aus einem vergleichsweise weichen und dicken Werkstoff besteht, übertragbar ist. Gemäß Fig. 6A besteht bei einem Vorwerkstück (Ausgangszylinder), das durch Rollen einer Kupferplatte geformt worden ist, aufgrund der großen Dicke des Werkstoffs unweigerlich ein Spalt G, der sich an den beiden Stoßkanten 45a unter einem Winkel von 10 bis 30° öffnet, obgleich die Innenränder der Stoßkanten 45a fest gegeneinander anliegen. Der klaffende

Spalt G kann gemäß Fig. 6B dadurch geschlossen werden, daß die Dicke des Zylinderwerkstoffs in einem Streckvorgang reduziert wird. Hierbei kann eine Naht erhalten werden, deren Stoßkanten in Radial- und Längsrichtung fest gegeneinander anliegen. Beim erwähnten, bisherigen Verfahren hat es sich jedoch gezeigt, daß dann, wenn der Außendurchmesser des Ausgangszylinders jeweils in einem Schritt mit geringem Dickenreduktionsgrad bei jedem Durchmesserverkleinerungsvorgang reduziert wird, ein vollständiges Schließen der Stoßfuge bzw. Naht an der Außenumfangsflache nicht erreicht werden kann; vielmehr bleibt dabei gemäß Fig. 6C ein kurzer Spalt G zurück. Wenn dagegen der Außendurchmesser des Ausgangszylinders in einem einzigen Arbeitsgang mit einem hohen Dickenreduktionsgrad

!5 verringert wird, kann in einem Bereich zwischen der Mitte der Dicke des Zylinders bis in die Nähe seiner Mantelfläche ein axial längster laufender, blasenförmiger Hohlraum G zurückbleiben, auch wenn die Stoßkanten 45a des Zylinderwerkstoffs gemäß Fig. 6D an der Außenumfangs- bzw. Mantelfläche gegeneinander geschlossen sind. Auf die beschriebene Weise ist somit eine vollständig geschlossene Stoßfuge mit ausreichender Zuverlässigkeit schwierig zu erzielen.Beim bisherigen Verfahren erweist es sich außerdem als schwierig, mit dem angewandten Formvorgang die an eine Magnetronanode gestellten Erfordernisse bezüglich zufriedenstellender Rundheit und gleichmäßiger Wanddicke zu erfüllen.

Erfindungsgemäß kann dagegen das sekundäre Werkstück bzw. der Zwischenzylinder ohne über die Dicke des Zylinderwerkstoffs bzw. die gesamte axiale Länge verlaufenden Spalt (vgl. Fig. 6B) in der Weise geformt werden, daß der Außendurchmesser des Ausgangszylinders bei jedem Reduziervorgang mit einem auf 3 % oder weniger begrenzten Dicken-

"35 reduktionsgrad verkleinert wird. Durch das Kaltstreckverfahren mit den zwei Reduktionsformschritten kann damit ein Zwischenzylinder mit zufriedenstellender Rundheit

und Dickengleichmäßigkeit erhalten werden. Erfindungsgemäß kann die zweistufige oder mehrstufige Reduktionsformung nach einem Verfahren erfolgen, bei dem der Außendurchmesser des Ausgangszylinders in einem Hub oder Durchgang beim ersten KaltStreckvorgang 47 gemäß Fig.5 in zwei oder mehr Schritten reduziert wird. Hierbei ist der Dickenreduktionsgrad jedes der beiden, übereinander angeordneten Reduzier- bzw. Kalibriergesenke auf 3 % oder darunter begrenzt. Wahlweise kann die Reduktions-

¹^ formung in einem Durchgang oder in zwei oder mehr Schritten beim ersten Kaltstreckvorgang 47 erfolgen, worauf der zweite KaltStreckvorgang 51 oder der den zweiten Kaltstreckvorgang einschließende Preßformvorgang 52 durchgeführt wird. Hierbei ist ebenfalls der Dickenreduktionsgrad bei der Reduktionsformung in beiden Kaltstreckvorgängen auf 3 % oder darunter begrenzt. Wenn beim Preßformvorgang 52 keine Kaltstreckverformung erfolgt, umfaßt der erste Kaltstreckvorgang 47 zwei oder mehr Reduktionsformschritte. Hierbei ist wiederum der Dickenreduk-

*V tionsgrad bei jedem Arbeitsgang auf 3 % oder weniger begrenzt.

Im folgenden sind die Fertigungsverfahren bzw. -vorgänge

im einzelnen erläutert.
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Beim Rollvorgang 4 6 wird die Metallplatte 45 zwischen eine Kernrolle oder -walze 61 und eine aus einem hochelastischen Werkstoff, wie Polyurethangummi, bestehende Umfangsrolle bzw. -walze 62 eingeführt; diese Rollen

stehen unter einem vorgegebenen Druck in gegenseitiger Berührung und bilden eine Rollvorrichtung gemäß Fig. Die Umfangsrolle 62 besitzt dabei eine Shore-Härte von 80° bis 95°. Die umfangsrolle 62 wird in Richtung des Pfeils 63 angetrieben. Die Kernrolle 61 ist eine Hart-

metallkonstruktion mit einem Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Anodenzylinders. Die nicht angetriebene Kernrolle 61 wird

von der Umfangsrolle 62 in Richtung des Pfeils 64 mitgenommen. Bei diesem Rollvorgang wird die Metallplatte gemäß Fig. 8 im wesentlichen zylindrisch geformt. Die beiden End- bzw. Stoßkantenabschnitte des so hergestellten zylindrischen Gebildes bleiben jedoch gerade. Wenn im Arbeitsgang gemäß·Fig. 7, wo sich die Metallplatte 45 eben auf die Mantelfläche der Kernrolle 61 aufzurollen beginnt, die Außenfläche der Metallplatte 45 mit einer einschließenden Kraft bzw. Gegenkraft in der Weise beaufschlagt wird, daß die Metallplatte 4 5 fest an die Kernrolle 61 angedrückt wird, können die beiden Stoßkantenabschnitte in .er Nähe der Stoßfuge der Metallplatte 45 stärker gerundec werden. Anschließend wird das Werkstück 4 5 mittels der in Fig. 9 dargestellten Rollvorrichtung geformt, um die Stößig fuge zwischen den Stoßkanten zu runden und die Rundheit

des gesamten, geformten zylindrischen Gebildes zu verbessern. Dabei wird das zylindrische Gebilde gemäß Fig. 8 auf einen Kernstab 65 aufgeschoben, worauf zwei Druckblöcke 67 und 68 mit jeweils einer halbkreisförmigen ^ Druck- bzw. Preßfläche 66 in einer Richtung gegeneinander gepreßt werden, welche durch die Stoßfuge zwischen den Stoßkanten 45a und die zentrale Achse des Kernstabs 65 verläuft. Nach diesem Arbeitsgang wird ein in Fig. 10 dargestellter Ausgangszylinder 41a mit verbesserter Rund- ° heit erhalten. Da im Werkstoff des gerundeten Ausgangszylinders 41a kaum eine Dehnung bzw. Streckung aufgrund einer plastischen Verformung an der Mantelfläche auftritt, bleibt im Ausgangszylinder 41a ein einen V-förmigen Querschnitt besitzender Spalt G zurück, obgleich die Innen-

ränder der Stoßkanten 45a fest gegeneinander anliegen.

Ersichtlicherweise ist die Fertigung des Vorwerkstücks bzw. Ausgangszylinders nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt; beispielsweise kann auch das bisherige Verfahren zum Rollen eines plattenförmigen Werkstücks zu einem zylindrischen Gebilde gemäß Fig. 10 angewandt werden.

Im folgenden ist das Kaltstreckverfahren (Arbeitsgang 47) im einzelnen erläutert.

Bei diesem Verfahren wird beispielsweise der Außendurchmesser des Ausgangszylinders 41a in einem einzigen Hub bzw. Durchgang in zwei aufeinanderfolgenden Schritten mittels einer in Fig. 11 dargestellten Kaltstreckvorrichtung reduziert. Bei dieser Vorrichtung ist im oberen Abschnitt gemäß Fig. 11 ein lotrecht verfahrbarer Stempel 69 angeordnet, während in ihrem unteren Abschnitt eine Führung 70 zur Ausrichtung des Ausgangszylinders 41a, ein erstes Reduziergesenk bzw. Ziehwerkzeug 71, ein Führungs-Abstandsstück 72, ein zweites Reduzierwerkzeug 73 und eine Basis bzw. ein Sockel 74 lagenweise jeweils einander nachgeschaltet sind. Der Außendurchmesser d1 des Stempels 69 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des Anodenzylinders, während der kleinste Innendurchmesser d3 des zweiten Werkzeugs 73 kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser d2 des ersten Werkzeugs 71. Die Unterschiede zwischen den Mindest-Innendurchmessern d2 und d3 von erstem und zweitem Werkzeug 71 bzw. 73 sind so festgelegt, daß die Größe der Dickenreduzierung des Anfangszylinders 41a, der auf den Stempel 69 aufgesetzt ist und durch jedes Werkzeug hindurchgetrieben wird, (Dickenreduktionsverhältnis nach dem Durchgang durch jedes Reduzierwerkzeug zu ursprünglicher Dicke) 3 % oder weniger beträgt. Vorzugsweise betragen die Dickenreduktionsgrade für erstes und zweites Reduzierwerkzeug 71 bzw. 73 etwa 2 % bzw. 3 %, so daß die nach dem Durchgang durch die beiden Werkzeuge 71 und 73 erreichte Gesamt-Dickenreduzierung etwa 5 % oder weniger beträgt. Der Stempel 69 ist mit Anschlagteilen 75 und 76 versehen. Der Ausgangszylinder 4Ta wird zunächst in die Führung 70 eingesetzt, worauf der Stempel 69 in den Ausgangszylinder 41a hinein herabgefahren wird. Der Ausgangszylinder bzw. das Werkstück 41a wird dabei durch den Anschlagteil 75 in einem einzigen Hub nacheinander durch die beiden Reduzierwerk-

zeuge 71 und 73 hindurchgepreßt. Nach diesem Vorgang wird der in Fig. 11 in strichpunktierter Linie eingezeichnete kaltgestreckte Zylinder 41a erhalten. Zwischen dem einen Anschlagteil 75 und dem anderen Anschlagteil 76 erstreckt sich dabei auf der Außenumfangsfläche des Stempels 69 eine kleine, in Axialrichtung .durch Streckung ausgezogene Materialmenge.

Bei dieser Kaltstreckung wird der Werkstoff des Ausgangs-Zylinders 41a auf die durch die Pfeile 77 in Fig. 12A dargestellte Weise von beiden Seiten her einem plastischer Fließen unterworfen, so daß der V-förmige Spalt G an der Fuge zwischen den beiden Stoßkanten des Zylinders 41a sich allmählich schließt. Gemäß Fig. 12B werden weiterhin die beiden Endflächen bzw. Stoßkanten des Zylinderwerkstoffs längs des ümfangs des Zylinders 41a von der Seite der Innenumfangsfläche her zur Umfangsmittellinie in gegenseitige Berührung gebracht. Schließlich gelangen die Stoßkanten gemäß Fig. 12C über die gesamte axiale Länge des Zylinders 41a sowie über seine Dicke vollständig in gegenseitige Berührung. Durch die plastische Verformung wird außerdem eine Rückfederkraft verhindert.

Beim Kaltstreckvorgang erwärmt sich außerdem das Werkstück auf ziemlich hohe Temperatur, weshalb der Arbeitsgang 48 zur Abkühlung des Werkstücks auf eine Temperatur im Bereich der Raumtemperatur durch ölkühlung oder natürliche Kühlung vor den anschließenden Arbeitsgängen

durchgeführt wird.
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Falls ein gewisser Spalt G zurückbleibt oder eine Rückfederkraft auftritt, die einen Spalt G gemäß Fig. 12B sich bilden läßt, werden anschließend der Kaltstreckvorgang 51 oder der Formpreßvorgang 52 unabhängig davon durchgeführt, ob der erste Kaltstreckvorgang 47 das in einem Hub und einem Arbeitsgang erfolgende Reduktionsformen oder das in einem Hub und in mehreren Schritten erfolgende Reduktionsformen umfaßt.

Der zweite Streckformvorgang (Arbeitsgang 51) kann ein Einfachhub-, Einschritt-Reduktionsformen oder Zweischritt-Reduktionsformen gemäß Fig. 11 umfassen. Gemäß Fig. 13 kann darüber hinaus der Außendurchmesser des Zylinders mit einem einzigen Hub in vier aufeinanderfolgenden Schritten reduziert werden. In diesem Fall ist es ebenfalls wesentlieh, den Dickenreduktionsgrad in jedem einzelnen Schritt auf 3 % oder weniger zu begrenzen.

Gemäß Fig. 13 sind in unmittelbar aufeinanderfolgenden Schichten unter der Führung 70 vier Reduzierwerkzeuge (Ziehformen) 77, 78,79 und 80 mit fortlaufend abnehmendem Mlndest-Innendurchmesser angeordnet. Fig. 13 veranschaulicht den Zustand, in welchem der Außendurchmesser des Ausgangszylinders bzw. Werkstücks 41a in einem einzigen Hub in vier aufeinanderfolgenden Schritten verkleinert worden ist. Auf diese Weise kann die Stoßfuge zwischen den Stoßkanten des Zylinderwerkstoffs mit erhöhter Zuverlässigkeit vollständig geschlossen werden, so daß ein von einer Rückfederwirkung freier Anodenzylinder erhalten wird. Vorzugsweise ist der Dickenreduktionsgrad jedes Reduzierwerkzeugs 77 bis 80 auf 2 % oder weniger begrenzt.

Beim Preßform- bzw. Stauchvorgang 52 gemäß den Fig. 14 und 15 wird der Ausgangszylinder 41a zur plastischen Verformung einer axial gerichteten Druckkraft unterworfen. Dabei werden die beiden Endflächen bzw. Stoßkanten des Zylinderwerkstoffs unter Verhinderung einer Rückfederkraft in feste gegenseitige Anlage gebracht. Bei diesem Arbeitsgang können das Reduktionsformen sowie die Formgebung der offenen Stirnfläche des Anodenzylinders gleichzeitig vorgenommen werden. Die Fig. 14 und 15 veranschaulichen die Zustände der Preßformvorrichtung unmit-

^⁵ telbar vor bzw. nach dem Preßformen. Diese Vorrichtung umfaßt ein langgestrecktes Gesenk bzw. Ziehwerkzeug 82 mit einem Reduzierwerkzeugteil 81 unter der Führung 70 sowie einen Gesenk- und Ausstoßteil 83 innerhalb des

unteren Abschnitts des Werkzeugs 82. Der Werkzeugteil 83 umfaßt seinerseits einen oberen Aufnahmeteil 84, in welchen das hintere bzw. freie Ende des Stempels 69 mit engem Sitz eingepaßt ist, sowie eine Außenumfangskante 85 einer gewünschten Konfiguration zur Formung der offenen Stirnfläche des Anodenzylinders; der Werkzeugteil 83 dient außerdem als Auswerfer zum Ausstoßen des Zwischenzylinders 41b nach dem Formvorgang in Aufwärtsrichtung mittels eines Arbeitszylinders 86. Der Stempel 69 weist einen abgestuften Abschnitt 87 zur Formung der (anderen) offenen Stirnfläche des Anodenzylinders auf, der auch als Raum zur Aufnahme von überschüssigem Werkstoff dient.

Nach dem Aufsetzen auf den Stempel 69 wird der Ausgangszylinder bzw. das Vorwerkstück 41a abwärts bewegt, dabei durch den Reduzierwerkzeugteil 81 in seinem Außendurchmesser verkleinert und einer axialen Druckkraft unterworfen, wobei seine beiden offenen Stirnflächenabschnitte durch den Anschlagteil 75 des Stempels 69 bzw. die Außenumfangskante 85 des Werkzeugteils 83 begrenzt sind.

Durch die Druck- bzw. Preßformkraft wird im Werkstück ein derartiger plastischer Fließvorgang hervorgebracht, daß sich der Spalt G an der Stoßfuge auf die durch die Pfeile 97 in Fig. 12A und 12B angedeutete Weise schließen kann.

Bei diesem Arbeitsgang wird somit die Stoßfuge zwischen den beiden Stoßkanten des Zylinderwerkstoffs sicher vollständig geschlossen, während die beiden offenen Stirnflächen des Zylinders gleichzeitig vollkommen oder nahezu in die gewünschte endgültige Form gebracht werden können.

Da hierbei eine Rückfederkraft unterbunden wird, kann sich in keinem Fall die Naht bzw. Stoßfuge des Zwischenzylinders bzw. sekundären Werkstücks 41b öffnen. Ersichtlicherweise müssen die Hublänge des Stempels 69 sowie die Lagenbeziehung zwischen dem Stempel 69 und dem Gesenk- und Ausstoßwerkzeug 83 so bestimmt werden, daß das axiale Maß des Werkstücks der Größe bzw. Länge des herzustellenden Anodenzylinders entspricht und die sich nach außen wölbende bzw. durch Strecken verdrängte Materialmenge mög-

lichst klein bleibt.

In gewissen Fällen kann der Magnetron-Anodenzylinder an seiner Innenumfangsflache sowie am offenen End- bzw. Stirnflächenabschnitt eine das Einsetzen und Anlöten der Rippen erleichternde konische Fläche aufweisen oder aber an seiner Mantelfläche zur Erleichterung des Aufpressens und Befestigens eines Strahlers konisch ausgebildet sein. Es empfiehlt sich daher, diese konischen Flächen am Innen- und Außenumfang beim Kaltstreck- oder Preßformvorgang gleichzeitig auszubilden. Zu diesem Zweck kann das Werkstück einer Dickenreduzierung oder Preßformung mittels eines Gesenks bzw. Ziehwerkzeugs 82 unterworfen werden, das gemäß den Fig. 16 und 17 einen konisehen Abschnitt 88 aufweist. Unter Durchführung der Dickenreduktionsfunktion im Zusammenwirken mit dem Reduzierwerkzeugteil 81 trägt der konische Abschnitt 88 zu einer Verbesserung der Dichtheit der Stoßfuge zwischen den Stoßkanten des Zylinderwerkstoffs bei. Wahlweise kann der konische Abschnitt an der Mantelfläche des Stempels 69 vorgesehen sein. In jedem Fall muß der konische Abschnitt eine Dickenreduzierung des Werkstücks mittels der beschriebenen Reduzierfunktion oder der Preßformung erlauben. Anderenfalls würde sich nämlich die Fuge zwischen den Stoßkanten des Zylinderwerkstoffs in unerwünschter Weise teilweise oder vollständig in Form eines Spalts öffnen.

Wesentlich ist, daß der beschriebene zweite Kaltstreck-Vorgang 51 oder der Preßformvorgang 52 durchgeführt wird, nachdem der im ersten Kaltstreckvorgang 47 geformte Ausgangszylinder im Kühlschritt 48 auf Raumtemperatur abgekühlt worden ist. Durch Einfügung des Kühlschritts 48 kann der Dickenreduktionsgrad einwandfrei gesteuert werden, so daß eine kontinuierliche Formung mit hoher Genauigkeit und hoher Stabilität bzw. Wiederholbarkeit unabhängig von Abweichungen der verwendeten Werkstoffsorten gewährleistet wird.

Auf die beschriebene Weise können Anodenzylinder als Erzeugnisse mit untereinander gleichmäßigen Eigenschaften hergestellt werden. Die ünrundheit (Verhältnis von (D1-D2)/ D3 des Unterschieds (D1 - D2) zwischen größtem Durchmesser (D1) und kleinstem Durchmesser (D2) des Zylinder-Außenumfangs zum mittleren Durchmesser (D3)) beträgt dabei 0,15 % oder weniger; die Umfangsdicken-Abweichungsgröße (Verhältnis (t5 - t6)/t7 der Dickenabweichung (t5 - t6) bzw. der Unterschied zwischen der größten Dicke (t5) IQ und der kleinsten Dicke (t6) zur mittleren Dicke (t7)) beträgt 2 % oder weniger, und die Spaltbreite der Stoßfuge zwischen den beiden Stoßkanten des Zylinderwerkstoffs beträgt 0,15 mm oder weniger.

Gemäß den Fig. 18 oder 19 weist das sekundäre Werkstück 41b nach den Verfahrensschritten 47 oder 51 und 52 leichte Grate 91 oder überstände 92 aus Überschußmaterial an einer oder beiden offenen Stirnflächen auf. Diese unerwünschten Abschnitte müssen daher entfernt werden, um dem Werkstück die z.B. in der Fig. 20 dargestellten Endbzw. Stirnflächenkonfigurationen 93 und 94 des endgültigen Anodenzylinders sowie erforderlichenfalls konische Flächen 95 und 96 an Innen- bzw. Außenumfangsflache zu verleihen.

Für diesen Zweck ist der spanabhebende Bearbeitungsschritt 50 vorgesehen. Bei dem auf vorher beschriebene Weise hergestellten Anodenzylinder liegen die beiden Stoßkanten seines Ausgangswerkstoffs unter Eigenspannung aneinander an. Eine unvorsichtige maschinelle bzw. spanabhebende Bearbeitung hat somit zur Folge, daß an der Stoßfuge Höhenunterschiede auftreten oder die Stoßfuge sich in unerwünschter Weise öffnet, wodurch eine zufriedenstellende Präzisionsbearbeitung erschwert wird.

Erfindungsgemäß hat es sich herausgestellt, daß diese Schwierigkeiten dadurch vermieden werden können, daß nur die Außenumfangs- bzw. Mantelfläche des Anodenzylinders

mittels eines Spannfutters mit einem festgelegten Druck beaufschlagt und der Zylinder bei Drehung mit hoher Drehzahl um den Umfang herum abgedreht wird (vgl. Fig. 21 bis 24). Bei der in Fig. 21 bis 24 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung ist im vorderen Ende eines zylindrischen Halters 101 aus einem starren Werkstoff eine Ausnehmung 102 vorgesehen, von der aus eine konische Fläche bzw. Kegelfläche 103 zur vorderen Stirnseite des Halters 101 verläuft, so daß sich der Innendurchmesser des durch die Kegelfläche 103 umrissenen Raums in Richtung auf die vordere Stirnfläche allmählich vergrößert. Die Kegelfläche 103 nimmt die konische Außenumfangsflache eines Spannfutters 104 verschiebbar auf. Das Spannfutter 104 ist in drei Teile unterteilt, so daß das Werkstück 41a mittels der Innenumfangs- bzw. Spannflächen 104a dieser drei Teile verspannt werden kann. Ein Mittelteil 105 des Spannfutters 104 vermag sich elastisch nach außen aufzuspreizen, während ein zylindrischer Endabschnitt 106 an der rechten Seite gemäß Fig. 21 mittels einer Schraube oder dgl. an einem verschiebbaren Zylinder 107 befestigt ist. Im Inneren des Spannfutters 104 ist eine Ausnehmung 108 mit etwas vergrößertem Durchmesser vorgesehen. In die Ausnehmung 108 ist eine scheibenförmige Anlageplatte 109 eingesetzt, an welcher die eine End- bzw. Stirnfläche des Ausgangszylinders 41a anliegt und welche mittels einer Schraube 110 am einen Ende einer zentralen Stange 111 befestigt ist, die in den zylindrischen Mittelteil 105 des Spannfutters 104 eingesetzt ist. Das andere Ende der Stange 111 ist in einer im verschiebbaren Zylinder 107 vorgesehenen Bohrung 112 verschiebbar geführt und wird durch eine Druckfeder 113 ständig nach außen bzw. gemäß Fig. 21 nach links und vom Zylinder 107 hinweg gedrängt. Das Spannfutter 104 und der Zylinder 107 sind somit durch einen nicht dargestellten Kolbenmechanismus des Zylinders 107 in Längsrichtung gegen den Halter 101 verschiebbar. Die mit dem Spannfutter 104 und dem Zylinder 107 mitbewegbare Anlageplatte 109 wird durch die Feder 113 so beauf-

schlagt, daß sie sich stets an die eine Flanke der Ausnehmung 108 anlegt. Die Gesamtanordnung mit diesen Teilen ist mit hoher Drehzahl in Drehung versetzbar.

Diese Bearbeitungs- bzw. Drehvorrichtung arbeitet wie folgt: Fig. 21 veranschaulicht den Zustand der Vorrichtung unmittelbar vor dem Einsetzen des Werkstücks 41a. Zunächst wird der verschiebbare Zylinder 107 nach links vorgeschoben, wobei sich das Spannfutter 104 längs der Kegelfläche verschiebt und dabei aufweitet, worauf das Werkstück 41a eingesetzt wird, bis seine eine Stirnfläche an der Anlageplatte 108 anstößt (vgl. strichpunktierte Linien in Fig. 21). Danach wird der Zylinder 107 nach rechts zurückgezogen, so daß sich die Spannflächen 104a des Spannfutters 104 an die Mantelfläche des Werkstücks anlegen und dieses somit durch eine Zylinderfläche, die durch die drei Spannflächen 104a gebildet wird, genau konzentrisch verspannt ist. Wenn die eine Stirnfläche des Werkstücks 41a nicht genau senkrecht zur Anlageplatte 109 steht, liegt nur ein (vorderer) Teil dieser Stirnfläche an der Anlageplatte 109 an. Durch die Spannflächen 104a werden somit die zentralen Achsen des Werkstücks 41a und der Bearbeitungsvorrichtung sicher in Flucht miteinander gebracht. Die Spannkraft des Spannfutters 104 gegen das Werkstück 41a kann mittels der Zugkraft des verschiebbaren Zylinders 107 eingestellt werden. Nachdem das Werkstück 41a auf diese Weise eingespannt ist, wird die Vorrichtung mit hoher Drehzahl angetrieben, worauf ein Zerspanungswerkzeug (Drehstahl) 114 gemäß Fig. 22 gegen das Werkstück 41a zugestellt und letzteres dabei in die vorgesehene Form gedreht wird.

Auf die vorstehend beschriebene Weise kann das zylindrische Werkstück bzw. der Anodenzylinder mit Stoßfuge lediglich von der äußeren Mantelfläche her im Spannfutter zusammengepreßt und für die Bearbeitung eingespannt werden, so daß der Spanndruck am Werkstück konstant bleibt und das

Werkstück mit hoher Genauigkeit und hohem Wiederholbarkeitsgrad ohne jede Verformung des Werkstücks selbst oder seinergeöffneten Stoßfuge bearbeitet bzw. abgedreht werden kann. Wenn keine der offenen Stirnflächen des Werkstücks als Bezugsebene benutzt werden kann, wird zunächst die eine dieser Stirnflächen mittels dieser Bearbeitungsvorrichtung abgedreht. Hierauf wird die bearbeitete, genau senkrecht zur Werkstückachse liegende Stirnfläche in Anlage an die Anlageplatte 109 gebracht. Da letztere stets gegen die (gemäß Fig. 22 linke) Flanke der Ausnehmung im Spannfutter 104 angedrückt wird, kann die Axialabmessung für das Drehen anhand dieser Stirnfläche festgelegt werden.

Auf die vorstehend beschriebene Weise kann das zylindrische Werkstück bzw. der Anodenzylinder gleichmäßig um den Gesamtumfang herum, einschließlich der Stoßfuge, abgedreht werden, ohne daß sich die Stoßfuge in unerwünschter Weise öffnet oder zusammendrückt.

Der beschriebene Bearbeitungsvorgang kann nach dem Verschließen der Stoßfuge durch Hartlöten oder Schweißen durchgeführt werden. In diesem Fall vergrößert sich jedoch die Zahl der Arbeitsgänge, oder es können sich an der Mantelfläche des Werkstücks unerwünschte Vorsprünge bilden, oder es können sich Änderungen in der Art des Kristallgefüges des Werkstücks am Stoßfugen- bzw. Nahtabschnitt ergeben. Durch diese Umstände wird eine gleichmäßige Präzisionsbearbeitung erschwert. Zur Vereinfachung des Vorgehens sowie zur Gewährleistung verbesserter Genauigkeit empfiehlt es sich daher, nach dem Schließen der Stoßfuge beim Rollvorgang bzw. Streckformvorgang unmittelbar auf den spanabhebenden Bearbeitungsvorgang überzugehen, wie dies beim erfindungsgemäßen Verfahren geschieht.

Das auf vorstehend beschriebene Weise geformte sekundäre Werkstück 41a für den Anodenzylinder wird hierauf zu einem Arbeitsgang überführt, bei dem die Stößfuge 45a durch Ausfüllung mit Hartlot oder Schweißmaterial luftdicht verschlossen wird. Hierbei wird in jedem Fall die Stoßfuge gemäß Fig. 25 zur Entfettung etwas geöffnet, durch Einsprühen eines schnelltrocknenden Lösungsmittels oder dgl. gereinigt und getrocknet. Beim Hartlöten wird beispielsweise ein Hartlötmetall-Füllstreifen 121 mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2 mm (vgl. Fig. 26) auf die in Fig. 27 dargestellte Weise in die Stoßfuge eingeführt, worauf zu einem Zeitpunkt, zu dem das Hartlot mittels eines entsprechenden, nicht dargestellten Werkzeugs geschmolzen worden ist, von außen her eine Druckkraft auf das Werkstück ausgeübt wird. Auf diese Weise kann die Stoßfuge zufriedenstellend über ihre Gesamtlänge und -breite hinweg ohne nennenswerte Durchmesseränderung des Werkstücks mit einer blasenfreien bzw. luftdichten Hartlötverbindung ausgefüllt werden.

Wenn in der Stoßfuge bzw. Naht der Spalt G gemäß Fig. SC oder 6D zurückbleibt, können sich in diesem Spalt G Luftblasen oder Hartlötmaterial ansammeln, wodurch das durchgehend . gleichmäßige Hartlöten verhindert wird. Die Dichtheit der Stoßfuge ist aus diesem Gru;.d sehr wesentlich. Nach diesem Hartlötvorgang ist der Magnetron-Anodenzylinder 41 fertiggestellt. Beim Hartlöten der Stoßfuge oder anschließend werden die Anoden-Rippen durch Hartlöten oder dgl. an der Innenwandfläche des Zylinders befestigt, um die Magnetronanode gemäß Fig. 1 und 2 fertigzustellen.

Bei der Herstellung des Anodenzylinders durch Rollen der Kupferplatte 45 und Reduktionsformen des so erhaltenen Werkstücks, wie beim beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung, können hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit bzw. Wiederholbarkeit gewährleistet werden, wenn für die Metallplatte 4 5 ein Werkstoff mit einer Vickers-Härte von 70 bis 95 verwendet wird.

Beim Rollen und Reduktionsformen ist es wesentlich, daß die Schnittflächen des Platten-Werkstücks einer verminderten Scherabkröpfung (shear droop) ausgesetzt sind, daß die Stoßfuge zwischen den Stoßkanten des Werkstoffs nach dem Rollen nicht zu weit geöffnet ist und daß beim Reduktionsformen ein mäßiges, umfangsmäßig gerichtetes plastisches Fließen (des Materials) hervorgerufen wird, um die Bildung eines Spalts an der Stoßfuge zu verhindern. Außerdem ist es erforderlich, daß die Roll- und Reduktionsformvorgänge keine übermäßigen Formkräfte oder -drücke erfordern und daß das Bearbeiten (Abdrehen) der offenen Stirnflächen mit hoher Genauigkeit durchführbar ist. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, daß Werkstoffe mit den oben angegebenen Härtegraden diese verschiedenen Erfordernisse zu erfüllen vermögen und sich daher besonders vorteilhaft für die Erfindungszwecke eignen.

Im folgenden sind die Ergebnisse verschiedener Untersuchun-²^ gen bezüglich der Herstellung einer Anode für ein Magnetron aus sauerstoffreiem Kupfer und mit einer Nennleistung von 100 Watt bis zu mehreren Kilowatt bei Frequenzen von 2450 MHz und 915 MHz beschrieben.

Zunächst wurde festgestellt, daß der Längungsgrad des Materials 45, sowohl axial als auch umfangsmäßig, nicht weniger als 15 % betragen soll, um eine Rißbildung beim Rollen und Reduktionsformen zu vermeiden. Dieser Längungs- oder Dehnungsgrad wird anhand eines Zugversuchs gemäß

JIS-Z2241 und 2201 ermittelt.

Die Härte des Werkstoffs 45 besitzt einen ausgesprochen großen Einfluß auf den Zustand der Schnittflächen, die dann entstehen, wenn das Flachmaterial gemäß Fig. 3 auf vorgegebene Länge geschnitten wird. Sodann wurden die Zustände der Schnittflächen mit verschiedenen Größen der Vickers-Härte in einem Fertigungsverfahren untersucht,

bei dem das Flachmaterial beim Schneiden von Ober- und Unterseite her verspannt ist; um Materialverluste möglichst klein zu halten, wurden diese Schnittflächen unmittelbar als die Stoßkanten der Stoßfuge des Anoden-Zylinders benutzt. Fig. 28 verdeutlicht die Ergebnisse dieser Untersuchungen. In der graphischen Darstellung von Fig. 28 sind auf der Abszisse die Vickers-Härte des Werkstoffs und auf der Ordinate das Verhältnis (h/t) des Scherabkröpfungsgrads (h) zur Plattendicke (t) aufgetragen. Wenn die Scherabkröpfung mehr als etwa 8 % beträgt, wird die Dichtheit der Stoßfuge zwischen den Stoßkanten verschlechtert, so daß an Innen- oder Außenumfang des Zylinders der Spalt G gemäß Fig. 6C verbleibt. Wenn die Reduktions- und Preßformvorgänge wiederholt werden, bis der Spalt G vollständig geschlossen ist, kann die vorgeschriebene Wanddicke des Anodenzylinders nicht eingehalten werden. Aus diesen Gründen wurde die bevorzugte Vickers-Härte des Werkstoffs mit etwa 70 oder mehr ermittelt.

Die nach den Vorschriften gemäß JIS-Z2244 ermittelte Vickers-Härte ist eine Größe, die durch Dividieren einer Belastung, die auf eine untersuchte Fläche bei pyramidenförmiger Eindrückung derselben mittels eines Druckkörpers oder einer vierflächigen Pyramide aus Diamant mit einem Flächenwinkel von 13 6° ausgeübt wird, durch die Oberfläche der Pyramide, berechnet auf der Grundlage der Länge der Diagonale einer bleibenden Eindrückung, ermittelt wird. Die Vickers-Härte kann wie folgt berechnet werden:

Hv =

2Psin|

In obiger Gleichung bedeuten:

Hv = Vickers-Härte (kg/mm²),
P = Belastung (kg),

d = mittlere Länge der Diagonale einer Eindrückung

(mm) OC- = Flächenwinkel

Die Werkstoffhärte hat auch einen Einfluß auf die Spaltgröße (groove size) S der Stoßfuge, die zwischen den beiden Stoßkanten des Werkstoffs durch die nach dem Rollen erzeugte Rückfederkraft hervorgerufen wird. Mittels der Rollvorrichtung gemäß Fig. 7 wurden Werkstoffe unterschiedlicher Vickers-Härtezahlen bei festliegenden Größen der Abmessungen, der Elastizität sowie des Rolldrucks der Kernrolle und der ümfangsrolle gerollt; die dabei erhaltenen Spaltgrößen S wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Fig. 29 angegeben. Wie aus Fig. 29 hervorgeht, vergrößert sich die Spaltgröße S praktisch exponentiell mit einer Zunahme der Werkstoffhärte. Bei dem in Fig.29 veranschaulichten Fall betragen Außendurchmesser und Plattendicke etwa 44 mm bzw. 2,5 mm. Wenn die Spaltgröße S mehr als etwa 2 mm übersteigt, wird es aufgrund der Rückfederwirkung schwierig, beim Formungs-Arbeitsgang gemäß Fig. 9 die Größe des Spalts zur Verbesserung der Rundheit des ZylinderS^u verkleinern. In diesem Fall kann außerdem die Rückfederkraft bei der Reduktionsformung nicht ausgeschaltet werden, oder es werden zusätzliche Arbeitsgänge für das Einführen des Zylinders in das Reduzierwerkzeug erforderlich. In diesem Fall wird also ein zusätzlicher Arbeitsgang für ein Nachrollen nötig. Die Vickers-Härte des Werkstoffs sollte daher vorzugsweise bei etwa 95 oder darunter liegen.

Die Fig. 30 und 31 veranschaulichen im Zusammenhang hiermit die Ergebnisse von Messungen der Breite g des Spalts G an der Stoßfuge zwischen den beiden Stoßkanten des Anodenzylinder-Werkstoffs nach dem Reduktionsformen bei Verwendung von Werkstoffen verschiedener Vickers-Härtezahlen. Hierbei wurde festgestellt, daß bei einer zu großen Vickers-Härte die Stoßfuge nicht vollständig geschlossen ist, sondern einen breiten Spalt zeigt. Wenn

³^ dagegen die Härte zu niedrig ist, wird der axiale Materialfluß zu groß, um ein ausreichendes umfangsmäßiges Fließen des Werkstoffs zu gewährleisten, so daß sich der Spalt G

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an der Stoßfuge nicht vollständig schließen kann. Zur Gewährleistung der zuverlässigen und einfachen Durchführung der Zerspanungs- und Hartlötarbeitsgänge sollte die Breite g des Spalts G vorzugsweise auf 0,15 mm oder weniger begrenzt sein. Der bevorzugte Vickers-Härtebereich des Werkstoffs liegt somit etwa im Bereich von 70 -

Obgleich vorstehend nur einige spezielle Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbar sind, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf Anodenzylinder für Magnetrons beschränkt, sondern auch auf Anodenzylinder einer Vielfalt von Elektronenröhren, ζ δ. Senderöhfen, Röntgenröhren, Klystrons usw., anwendbar.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Anodenzylinders einer Elektronenröhre, wobei eine rechteckige Platte mit einer vorgegebenen Dicke zu einem im wesentlichen zylindrischen primären bzw. Vorwerkstück mit einem bestimmten Außendurchmesser und einer Naht bzw. Stoßfuge (seam) gerollt wird und dieses Vorwerkstück einem ersten Reduktionsschritt zur Verkleinerung seines Außendurchmessers unterworfen wird, indem es durch ein erstes Gesenk bzw. (Zieh-) Werkzeug, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Vorwerkstücks, getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Reduktionsschritt (51,52) das zylindrische Vorwerkstück (41a), dessen Außendurchmesser im ersten Reduktionsschritt verkleinert worden ist, durch ein zweites Gesenk bzw. (Zieh-)Werkzeug

(73) mit kleinerem Innendurchmesser (d3) als dem des ersten

Werkzeugs (71) getrieben und dabei der Außendurchmesser des Vorwerkstücks (41a) unter Bildung eines zylindrischen sekundären Werkstücks (41b) mit geschlossener Stoßfuge weiter verkleinert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die (Wand-)Dicke des Vorwerkstücks (41a) in jedem Reduktionsschritt (47; 51, 52) mit einem Reduktionsgrad von 3 % oder weniger verkleinert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter Reduktionsschritt (47; 51, 52) nacheinander durchgeführt werden, wobei das Vorwerkstück (41a) zur kontinuierlichen Verringerung seiner (Wand-)Dicke nacheinander durch erstes und zweites Werkzeug (71, 73) getrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand-)Dicke des Vorwerkstücks (41a) in erstem und zweitem Reduktionsschritt (47; 51, 52) jeweils mit einem Reduktionsgrad von 3 % oder weniger verringert wird, so daß der Gesamtreduktionsgrad nach beiden Reduktionsschritten (47; 51, 52) 5 % oder weniger beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Werkstück (41b) nach der Dickenreduzierung in den Schritten (47, 51, 52) in einem Schritt (48) gekühlt, in einem Schritt (50) spanabhebend bearbeitet bzw. abgedreht und in einem Schritt (53) an seiner Stoßfuge (45a) luftdicht ausgefüllt, d.h. geschlossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Werkstück (41b) in einem Schritt (52) in ein Gesenk bzw. (Zieh-)Werkzeug (82) eingesetzt und in "35 diesem zum Preßformen oder Stauchen einer axialen Druckkraft unterworfen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Preßformschritt (52) als (Zieh-)Werkzeug (82) ein Werkzeug (81) zur Verkleinerung des Außendurchmessers des Vorwerkstücks (41a) im zweiten Reduktionsschritt

(52) verwendet wird, und daß der Preßformschritt unmittelbar auf den zweiten Reduktionsschritt folgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwerkstück (41a) zwischen erstem und zweitem Reduktionsschritt (47; 51, 52) in einem Schritt (48) gekühlt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (45) aus Kupfer verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (45) eine Vickers-Härte im Bereich von 70 95 besitzt.
2011. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (45) einer Längung bzw. Dehnung von nicht weniger als 15 % unterworfen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten (Dicken-)Reduktionsschritt das sekundäre Werkstück (41a) zur weiteren Durchmesserverkleinerung durch ein drittes Gesenk bzw. (Zieh-)Werkzeug getrieben wird, dessen Innendurchmesser kleiner ist als derjenige des zweiten Gesenks bzw. Werkzeugs, und daß sich der dritte Reduktionsschritt unmittelbar an den zweiten Reduktionsschritt anschließt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim dritten Reduktionsschritt in einem gleichzeitig er folgenden Schritt (50) eine konische Fläche (95, 96) am sekundären Werkstück (41a) angeformt wird.