DE3200631C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Anodenzylinders einer Elektronenröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei einer solchen Elektronenröhre kann es sich beispielsweise um eine Senderöhre, ein Magnetron, eine Röntgenröhre oder ein Klystron handeln.

Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der JP-OS 55 22 477 bekannt.

Die Anode eines Magnetrons für beispielsweise einen Mikrowellenherd besteht bekanntlich aus einem Anodenzylinder, einer Anzahl von an dessen Innenfläche radial abstehenden Rippen und Resonanzräumen in einer Zahl entsprechend der Rippenzahl. Als Werkstoffe für den Anodenzylinder eignen sich z. B. Kupfer oder Aluminium, die eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzen. Im allgemeinen wird Kupfer wegen seiner größeren Wärmebeständigkeit bevorzugt. Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen eines Anodenzylinders wird dieser von einem längeren Zylinderstück abgeschnitten; Innen- und Außenflächen sowie die beiden offenen Stirnseiten des Anodenzylinders werden in eine vorbestimmte Form gebracht, und die Anodenrippen werden an der Innenumfangsfläche durch Hartlöten angebracht. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird ein Kupferwerkstück in einen Ziehring gepreßt, wobei ein Anodenzylinder mit den Rippen einstückig in einer Kaltverformung geformt wird. Beim zuerst genannten Verfahren gestaltet sich jedoch die Herstellung des Anodenzylinders arbeits- und kostenaufwendig, was sich in den Fertigungskosten niederschlägt. Außerdem erfordern Änderungen des Herstellungsverfahrens im Hinblick auf verschiedene Innen- und Außendurchmesser des Anodenzylinders stets verschiedene Ausgangswerkstücke: Beim zweitgenannten Verfahren fällt andererseits beim Kaltverformen ein großer Anteil an entferntem Werkstoff an, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Werkstoffausnutzung beeinträchtigt wird; außerdem ist der Ziehring für die Kaltverformung sehr abriebgefährdet, woraus sich eine Erhöhung der Fertigungskosten ergibt.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zum Herstellen einer Magnetronanode wird ein Anodenzylinder aus einer Platte gerollt, und die Rippen werden sodann mit der Innenfläche des Anodenzylinders verbunden. Dieses Verfahren vereinfacht Beschaffung und Fertigung des Werkstoffs, und es erlaubt ohne weiteres die Herstellung von Anodenzylindern mit verschiedenen Durchmessern und/ oder Wanddicken aus den gleichen Ausgangswerkstücken. Außerdem beträgt dabei der Materialnutzungsfaktor etwa 100%. 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, der an die eine luftdichte Schweißnaht enthaltende Zylinderwand grenzt, müssen nämlich jeweils im wesentlichen gleich sein. Demzufolge müssen Zylinder zufriedenstellender Rundheit und gleichmäßiger Wanddicke längs des Umfangs industriell mit hoher Maßhaltigkeit gefertigt werden, wobei die Stoßfuge zwischen den Stoßkanten der zu Zylindern gerollten Platten über ihre Gesamtlänge hinweg vollständig und mit hoher Gleichmäßigkeit geschlossen sein muß, um eine gute Luftdichtigkeit an dieser Stelle zu gewährleisten.

Bei dem aus der JP-OS 55 22 477 bekannten Verfahren wird der Außendurchmesser eines zylindrischen Ausgangswerkstücks durch Verformung ohne Rückfederwirkung in einem einzigen Durchgang mittels eines einzigen Ziehrings verkleinert, dessen axiale Länge kürzer ist als diejenige des zylindrischen Ausgangswerkstücks. Es hat sich jedoch bei den der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen gezeigt, daß dieses Verfahren nicht unmittelbar auf die Formung eines zylindrischen Werkstücks, wie eines Anodenzylinders für eine Magnetron, der aus einem vergleichsweise weichen und dicken Werkstoff besteht, übertragbar ist. Gemäß Fig. 6A besteht bei einem zylindrischen Ausgangswerkstück, das durch Rollen einer Kupferplatte geformt worden ist, aufgrund der großen Dicke der Kupferplatte unweigerlich ein Spalt G, der sich an den beiden Stoßkanten 45 a unter einem Winkel von 10 bis 30° öffnet, obgleich die Innenränder der Stoßkanten 45 a fest gegeneinander anliegen.

Wenn bei dem bekannten Verfahren der Außendurchmesser des zylindrischen Ausgangswerkstückes in einem einzigen Durchgang mit geringem Dickenreduktionsgrad reduziert wird, kann ein vollständiges Schließen der Stoßfuge an der Außenumfangsfläche nicht erreicht werden; vielmehr bleibt dabei gemäß Fig. 6C ein kurzer Spalt G zurück. Wenn bei dem bekannten Verfahren dagegen der Außendurchmesser des zylindrischen Ausgangswerkstücks in einem einzigen Durchgang mit einem hohen Dickenreduktionsgrad verringert wird, kann in einem Bereich zwischen der Mitte der Wanddicke des zylindrischen Werkstücks bis in die Nähe seiner Mantelfläche ein axial längsverlaufender, blasenförmiger Spalt G zurückbleiben, auch wenn die Stoßkanten 45 a des zylindrischen Werkstücks gemäß Fig. 6D an der äußeren Mantelfläche geschlossen sind. Auf die beschriebene Weise ist somit eine vollständig geschlossene Stoßfuge mit ausreichender Zuverlässigkeit schwierig zu erzielen. Bei dem bekannten Verfahren erweist es sich außerdem als schwierig, mit der angewandten Kaltverformung die an eine Magnetronanode gestellten Anforderungen bezüglich gleichmäßiger Rundheit und gleichmäßiger Wanddicke zu erfüllen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist damit die Schaffung eines einfachen, auch für Großserienfertigung geeigneten Verfahrens zum Herstellen eines Anodenzylinders einer Elektronenröhre, durch welches der Anodenzylinder eine gleichmäßige Wanddicke und einen praktisch kreisförmigen Querschnitt erhält sowie in seinem in die Elektronenröhre eingebauten Zustand zufriedenstellende elektrische Eigenschaften ergibt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Bei diesem Verfahren kann die Stoßfuge des zylindrischen Werkstückes bereits nach der plastischen Verformung des Werkstücks in zwei Reduktionsschritten vollständig geschlossen werden, wobei die Stoßkanten unter Eigenspannung aneinanderliegen.

Die Wanddicke des zylindrischen Werkstücks wird günstig bei jeder der beiden Durchmesserverkleinerungen mit einem Reduktionsgrad von 3% oder weniger verringert. Die beiden Ziehringe sind hintereinander geschaltet, so daß das zylindrische Werkstück die beiden Ziehringe in einem einzigen Durchgang passieren kann und die beiden Durchmesserverkleinerungen unmittelbar nacheinander erfolgen. Nach diesen zwei Durchmesserverkleinerungen ist die Wanddicke des zylindrischen Werkstücks vorzugsweise mit einem Gesamtreduktionsgrad von 5% oder weniger verringert.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer nach einem Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Magnetronanode,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Magnetronanode nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht von dem Abschneiden der Platten von einem Plattenmaterialblechstreifen,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer zugeschnittenen Platte,

Fig. 5 einen schematischen Ablaufplan für Beispiele des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 6A bis 6D in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansichten zylindrischer Werkstücke mit verschiedenen Formen der Stoßfuge,

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Ausführung eines Rollverfahrensschrittes,

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Beispiels für ein nach dem Verfahren gemäß Fig. 7 erhaltenes zylindrisches Werkstück,

Fig. 9 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Ausführung eines anderen Rollverfahrensschritts,

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

Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung eines Beispiels für eine Vorrichtung zur Ausführung von zwei Reduktionsverfahrensschritten,

Fig. 12A bis 12C Querschnittansichten verschiedener Beispiele für nach den Reduktionsverfahrensschritten gemäß Fig. 11 erhaltene zylindrische Werkstücke,

Fig. 13 einen Halbschnitt einer Vorrichtung für die Ausführung eines anderen Ausführungsbeispiels der Reduktionsverfahrensschritte,

Fig. 14 und 15 Halbschnitte einer Vorrichtung zur Ausführung eines Beispiels für einen Stauchverfahrensschritt,

Fig. 16 und 17 den Fig. 14 und 15 ähnliche Vorrichtungen zur Ausführung anderer Beispiele für Stauchverfahrensschritte,

Fig. 18 einen Querschnitt eines zylindrischen Werkstücks in dem Zustand des Herstellungsverfahrens, in dem die Stoßfuge des zylindrischen Werkstücks aufgeweitet und gereinigt worden ist,

Fig. 19 eine perspektivische Darstellung eines Hartlotmaterialstücks,

Fig. 20 einen Querschnitt des zylindrischen Werkstücks in dem Zustand vor dem Hartlöten,

Fig. 21 bis 23 Kennlinien der Beziehungen zwischen den jeweiligen, sich ergebenden Kaltverformungen und der Härte der verschiedenen Werkstoffe für das Werkstück und

Fig. 24 eine Teilschnittdarstellung einer Stoßfuge des zylindrischen Werkstücks bei ungünstiger Härte des Werkstoffs, die aus Fig. 23 zu entnehmen ist.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeichnet, besteht eine Anode eines Magnetrons beispielsweise aus einem Anodenzylinder 41, an dessen Innenfläche Anodenrippen 42 durch Hartlöten oder Schweißen befestigt sind. Der Anodenzylinder 41 wird aus sauerstofffreiem Kupfer (im folgenden einfach als "Kupfer" bezeichnet) hergestellt. Eine zwischen den beiden Stirnflächen des Anodenzylinders 41 axial verlaufende, von zwei parallelen Stoßkanten gebildete Stoßfuge 43 ist durch Hartlöten oder Schweißen über die Wanddicke des Anodenzylinders und über die Zylinderlänge gleichmäßig 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, die durch intermittierenden Betrieb hervorgerufen werden, luftdicht bleibt.

Gemäß den Fig. 3 und 4 wird der Anodenzylinder 41 aus einer Metallplatte 45 hergestellt, die durch Abschneiden von einem langgestreckten Kupferblechstreifen 44 a auf eine vorgegebene Länge l mittels eines entsprechenden Messers 44 b erhalten wird. Die Dicke tl der Metallplatte 45 ist nur geringfügig größer als die Wanddicke des fertigen Anodenzylinders 41. Die Länge l ist gleich groß oder etwas größer als die Umfangslänge 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, zuletzt werden die Rippen an der Innenfläche des Anodenzylinders 41 angebracht. Entsprechend Fig. 5 wird in einem Verfahrensschritt 46 durch Rollen der Metallplatte 45 ein im wesentlichen zylindrisches Ausgangswerkstück hergestellt. Nach diesem Arbeitsgang sind die beiden Stoßkanten 45 a des Ausgangswerkstücks noch nicht fest gegeneinander geschlossen. Nach der Kaltverformung in den Reduktionsschritten 47 wird das zylindrische Werkstück, das in Fig. 6B gezeigt ist, in einem Verfahrensschritt 48 bei Normaltemperatur abgekühlt. Wenn der Außendurchmesser des zylindrischen Werkstücks nach dem vollständigen Schließen der Stoßfuge zwischen den Stoßkanten 45 a durch Verformen in den Reduktionsschritten 47 in weiteren Verfahrensschritten reduziert wird (im folgenden einfach ebenfalls als "Reduktionsschritte" bezeichnet), kann anschließend das Verfahren längs eines Pfeils 49 a auf einen Arbeitsgang 50 übergehen, in welchem die beiden offenen Strinflächen sowie die Innen- und die Außenflächen des zylindrischen Werkstücks auf vorgesehene Form und Abmessungen spanabhebend bearbeitet werden. Wahlweise kann, wie durch einen Pfeil 49 b angedeutet ist, der Außendurchmesser des zylindrischen Werkstücks vor dem Übergang auf den Arbeitsgang 50 der Kaltverformung in weiteren Reduktionsschritten 51 unterworfen werden. Wie durch einen Pfeil 49 c angedeutet, kann außerdem der Arbeitsgang 50 nach einem Verfahrensschritt 52 zum axialen Stauchen des zylindrischen Werkstücks erfolgen. Im Verfahrensschritt 52 erfolgt sowohl ein Stauchen als auch ein Verformen zur Verringerung des Außendurchmessers des zylindrischen Werkstücks. Nach der Verkleinerung des Außendurchmessers des Ausgangszylinders in zwei Reduktionsschritten 47 und dem Stauchen in Verfahrensschritt 52 wird somit ebenfalls ein zylindrisches Werkstück erhalten, bei dem etwaige unerwünschte Grate oder dgl., die an den beiden offenen Strinflächen des zylindrischen Werkstücks auftreten können, im spanabhebenden Arbeitsgang 50 beseitigt werden, und das zylindrische Werkstück auf vorbestimmte Größe und Form gebracht wird. Bei dem Verfahrensschritt 52 wird ebenfalls der Reduktionsgrad für die Wanddickenreduktion auf 3% oder darunter begrenzt. Nachdem die Stoßfuge wieder abwärts geöffnet, entfettet und gereinigt worden ist, werden die beiden aneinanderstoßenden Stoßkanten des zylindrischen Werkstücks durch Hartlöten oder Schweißen in einem Arbeitsgang 53 luftdicht miteinander verbunden. Schließlich werden gleichzeitig oder nach dem Hartlöt- bzw. Schweißvorgang 53 die Anodenrippen 42 in einer vorgegebenen Zahl durch Hartlöten oder Schweißen an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Werkstücks 41 befestigt (vgl. Fig. 1 und 2). Danach ist die Magnetronanode fertiggestellt.

Im folgenden sind der Verfahrensablauf und die Arbeitsgänge im einzelnen erläutert.

Beim Verfahrensschritt 46 (Rollen) wird die Metallplatte 45 zwischen eine Kernrolle 61 und eine aus einem hochelastischen Werkstoff, wie Polyurethangummi, bestehende Umfangsrolle 62 eingeführt; diese Rollen stehen unter einem vorgewählten Druck in gegenseitiger Berührung und bilden eine in Fig. 7 gezeigte Rollvorrichtung. 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 Hartmetallrolle mit einem Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des herzustellenden Anodenzylinders. Die nicht angetriebene Kernrolle 61 wird von der Umfangsrolle 62 in Richtung des Pfeils 64 mitgenommen. Bei diesem Rollvorgang wird die Metallplatte 45, vgl. Fig. 8, zu einem im wesentlichen zylindrischen Werkstück geformt. Die beiden Stoßkantenteile des so hergestellten zylindrischen Werkstücks bleiben jedoch gerade. Wenn im Arbeitsgang gemäß Fig. 7, in dem sich die Metallplatte 45 eben auf die Mantelfläche der Kernrolle 61 aufzurollen beginnt, die Außenfläche der Metallplatte 45 mit einer Kraft in der Weise beaufschlagt wird, daß die Metallplatte 45 fest an die Kernrolle 61 angedrückt wird, können die beiden Stoßkantenteile in der Nähe der Stoßfuge der Metallplatte 45 stärker gerundet werden. Im allgemeinen wird indes die zu einem Zylinder geformte Metallplatte 45 weiterhin mittels der in Fig. 9 dargestellten Preßvorrichtung geformt, um die Stoßkantenteile an der Stoßfuge zu runden und damit die Rundheit des zylindrischen Werkstücks zu verbessern. Dabei wird das zylindrische Werkstück der Fig. 8 auf einen Kernstab 65 aufgeschoben, worauf zwei Druckblöcke 67 und 68 mit jeweils einer halbkreisförmigen Druckfläche 66 in einer Richtung gegeneinander gepreßt werden, welche durch die Stoßfuge zwischen den Stoßkanten 45 a und die zentrale Achse des Kernstabs 65 verläuft. Nach diesem Arbeitsgang wird ein in Fig. 10 dargestelltes zylindrisches Werkstück 41 a mit verbesserter Rundheit erhalten. Da im Werkstoff des gerundeten zylindrischen Werkstücks 41 a kaum eine Dehnung aufgrund einer plastischen Verformung an der Mantelfläche auftritt, bleibt im zylindrischen Werkstück 41 a ein einen V-förmigen Querschnitt besitzender Spalt G zurück, obgleich die Innenränder der Stoßkanten 45 a fest gegeneinander anliegen.

In den Reduktionsschritten 47 wird der Außendurchmesser des zylindrischen Werkstücks 41 a in einem einzigen Durchgang aber in zwei aufeinanderfolgenden Schritten beispielsweise mittels einer in Fig. 11 dargestellten Kaltverformungsvorrichtung reduziert. Bei dieser Vorrichtung ist im oberen Teil ein lotrecht bewegbarer Stempel 69 angeordnet, während in ihrem unteren Teil ein Führungsteil 70 zur Ausrichtung des zylindrischen Werkstücks 41 a, ein erster Ziehring 71, ein Führungs- und Abstandsteil 72, ein zweiter Ziehring 73 und ein Sockel 74 lagenweise aneinanderfolgend angeordnet sind. Der Außendurchmesser d l des Stempels 69 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des herzustellenden Anodenzylinders, während der kleinste Innendurchmesser d 3 des zweiten Ziehrings 73 kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser d 2 des ersten Ziehrings 71. Die Unterschiede zwischen den Mindest- Innendurchmessern d 2 und d 3 von erstem und zweitem Ziehring 71 bzw. 73 sind so festgelegt, daß die Größe der Dickenreduzierung des zylindrischen Ausgangswerkstücks 41 a, das auf den Stempel 69 aufgesetzt ist und durch einen Ziehring hindurchgetrieben wird, und zwar das Verhältnis der Dickenreduktion nach einem Durchgang durch einen Ziehring zur Dicke vor dem Durchgang, jedesmal 3% oder weniger beträgt. Vorzugsweise betragen die Dickenreduktionsgrade für den ersten und zweiten Ziehring 71 bzw. 73 etwa 2% bzw. 3%, so daß der nach dem Durchgang durch die beiden Ziehringe 71 und 73 erreichte Gesamtreduktionsgrad etwa 5% oder weniger beträgt. Der Stempel 69 ist mit Anschlagteilen 75 und 76 versehen. Das zylindrische Werkstück 41 a wird zunächst in den Führungsteil 70 eingesetzt, worauf der Stempel 69 abwärts in das zylindrische Werkstück 41 a hinein gefahren wird. Das zylindrische Werkstück 41 a wird dabei durch den Anschlagteil 75 in einem einzigen Durchgang nacheinander durch die beiden Ziehringe 71 und 73 hindurchgepreßt. Nach diesem Vorgang wird das in Fig. 11 in strichpunktierter Linie eingezeichnete kaltgestreckte zylindrische Werkstück 41 a 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 Verformung herausgedrückte Materialmenge.

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

Beim Kaltverformungsvorgang erwärmt sich das Werkstück auf eine ziemlich hohe Temperatur, weshalb in einem Arbeitsgang 48 zur Abkühlung des Werkstücks auf eine Temperatur im Bereich der Raumtemperatur eine Ölkühlung oder natürliche Kühlung vor den anschließenden Arbeitsgängen durchgeführt wird.

Falls ein gewisser Spalt G zurückbleiben oder eine Rückfederkraft auftreten sollte, die einen Spalt G gemäß Fig. 12B sich bilden läßt, werden anschließend weitere Reduktionsschritte 51 oder ein Verfahrensschritt 52 zum axialen Stauchen unabhängig davon durchgeführt, daß die Reduktionsschritte 47 die Dicke in einem Durchgang, aber in zwei Schritten reduzieren.

Die weiteren Reduktionsschritte 51 können in einem Durchgang, aber in zwei Schritten entsprechend Fig. 11 bestehen. Gemäß Fig. 13 kann darüber hinaus der Außendurchmesser des zylindrischen Werkstücks in einem einzigen Durchgang und in vier aufeinanderfolgenden Schritten reduziert werden. In diesem Fall ist es ebenfalls wesentlich, den Dickenreduktionsgrad in jedem einzelnen Schritt auf 3% oder weniger zu begrenzen.

Entsprechend Fig. 13 sind in unmittelbar aufeinanderfolgenden Lagen unter dem Führungsteil 70 vier Ziehringe 77, 78, 79 und 80 mit fortlaufend abnehmendem Mindest- Innendurchmesser angeordnet. Fig. 13 veranschaulicht den Zustand, in welchem der Außendurchmesser des zylindrischen Werkstücks 41 a in einem einzigen Durchgang und in vier aufeinanderfolgenden Schritten verkleinert worden ist. Auf diese Weise kann die Stoßfuge zwischen den Stoßkantenteilen des zylindrischen Werkstücks 41 a mit erhöhter Zuverlässigkeit vollständig geschlossen werden, so daß ein von einer Rückfederwirkung freier Anodenzylinder erhalten wird. Der Dickenreduktionsgrad jedes Ziehringes 77 bis 80 ist auf 2% oder weniger begrenzt.

Beim Stauchen im Verfahrensschritt 52 entsprechend den Fig. 14 und 15 wird das zylindrische Werkstück 41 a zur plastischen Verformung einer axial gerichteten Druckkraft unterworfen. Dabei werden die beiden Stoßkantenteile des zylindrischen Werkstücks unter Verhinderung einer Rückfederkraft in feste gegenseitige Anlage gebracht. Bei diesem Arbeitsgang können die Dickenreduktion sowie die Formgebung der beiden offenen Stirnflächen des zylindrischen Werkstücks gleichzeitig vorgenommen werden. Die Fig. 14 und 15 veranschaulichen die Zustände der Preßvorrichtung unmittelbar vor bzw. nach dem Stauchen. Diese Vorrichtung umfaßt einen langgestreckten Hohlzylinder 82 mit einem Ziehringteil 81 unter einem Führungsteil 70 sowie einen Ausstoßteil 83 innerhalb des unteren Teils des Hohlzylinders 82. Der Ausstoßteil 83 umfaßt seinerseits einen oberen Aufnahmeteil 84, in welchen das freie Ende des Stempels 69 mit engem Sitz eingepaßt ist, sowie eine Außenumfangskante 85 einer gewünschten Konfiguration zur Formung der einen offenen Stirnfläche des zylindrischen Werkstücks; der Ausstoßteil 83 dient auch als Auswerfer zum Ausstoßen des zylindrischen Werkstücks 41 b nach dem Formvorgang des Werkstücks mittels eines in Aufwärtsrichtung bewegbaren Kolbens 86. Der Stempel 69 weist an seiner Mantelfläche einen abgestuften Abschnitt 87 zur Formung der anderen offenen Stirnflächen des zylindrischen Werkstücks auf, der auch als Raum zur Aufnahme von überschüssiger Materialmenge dient.

Nach dem Aufsetzen auf den Stempel 69 wird das zylindrische Werkstück 41 a abwärts bewegt, dabei durch den Ziehringteil 81 in seinem Außendurchmesser verkleinert und einer axialen Druckkraft unterworfen, wobei die beiden offenen Stirnflächen des zylindrischen Werkstücks durch den Anschlagteil 75 des Stempels 69 bzw. die Außenumfangskante 85 des Ausstoßteils 83 begrenzt sind. Durch die Druckkraft wird im zylindrischen Werkstück ein derartiger plastischer Fließvorgang hervorgebracht, daß sich der Spalt G an der Stoßfuge auf die durch die Pfeile 77 in Fig. 12A und 12B angedeutete Weise schließen kann. Bei diesem Arbeitsgang wird somit die Stoßfuge zwischen den beiden Stoßkantenteilen des zylindrischen Werkstücks sicher vollständig geschlossen, während die beiden offenen Stirnflächen des zylindrischen Werkstücks gleichzeitig vollkommen oder nahezu in die gewünschte endgültige Form gebracht werden können. Da hierbei eine Rückfederkraft unterbunden wird, kann sich in keinem Fall die Stoßfuge des zylindrischen Werkstücks 41 b öffnen. Ersichtlicherweise müssen die Hublänge des Stempels 69 sowie die Lagenbeziehung zwischen dem Stempel 69 und dem Ausstoßteil 83 so bestimmt werden, daß das axiale Maß des zylindrischen Werkstücks der Länge des herzustellenden Anodenzylinders entspricht und die beim Verformen verdrängte Materialmenge möglichst klein bleibt.

In gewissen Fällen kann der Magnetron-Anodenzylinder an seiner Innenumfangsfläche sowie an einer offenen Stirnfläche eine das Einsetzen oder Anlöten der Rippen erleichternde konische Fläche aufweisen oder aber an seiner Mantelfläche zur Erleichterung des Aufpressens und Befestigens eines Kühlkörpers für die Strahlungskühlung konisch ausgebildet sein. Es empfiehlt sich daher, diese konischen Flächen am Innen- und Außenumfang gleichzeitig mit dem Preßvorgang auszubilden. Zu diesem Zweck kann das zylindrische Werkstück einer Stauchung und einer Dickenreduzierung mittels eines Hohlzylinders 82 unterworfen werden, der, vgl. Fig. 16 und 17, einen konischen Teil 88 aufweist. Bei der Durchführung der Dickenreduktion im Zusammenwirken mit dem Ziehringteil 81 trägt ein konischer Teil 88 zu einer Verbesserung der Dichtheit der Stoßfuge zwischen den Stoßkanten des zylindrischen Werkstücks bei. Wahlweise kann der konische Teil 88 an der Mantelfläche des Stempels 69 vorgesehen sein. In jedem Fall muß der konische Teil 88 ebenfalls eine Dickenreduzierung des zylindrischen Werkstücks bewirken. Anderenfalls würde sich nämlich die Stoßfuge zwischen den Stoßkanten des zylindrischen Werkstücks in unterwünschter Weise teilweise oder vollständig in Form eines Spalts öffnen.

Die beschriebenen weiteren Reduktionsschritte 51 oder der Verfahrensschritt 52 zum Stauchen werden durchgeführt, nachdem das in den (ersten) zwei Reduktionsschritten 47 geformte zylindrische Werkstück im Kühlschritt 48 auf Raumtemperatur abgekühlt worden ist. Durch Einfügung des Kühschritts 48 kann der Dickenreduktionsgrad einwandfrei gesteuert werden, so daß eine kontinuierliche Formung mit hoher Genauigkeit und hoher Wiederholbarkeit unabhängig von den verwendeten unterschiedlichen Werkstoffarten gewährleistet wird.

Auf die beschriebene Weise können Anodenzylinder mit untereinander gleichmäßigen Eigenschaften hergestellt werden. Die Unrundheit (Verhältnis von (D 1-D 2)/D 3 des Unterschieds (D 1-D 2) zwischen größtem Durchmesser (D 1) und kleinstem Durchmesser (D 2) des Außenumfangs zum mittleren Durchmesser (D 3) eines Anodenzylinders beträgt dabei 0,15% oder weniger; die Dickenabweichung (Verhältnis (t 5-t 6)/t 7 des Dickenunterschiedes (t 5-t 6) zwischen der größten Dicke (t 5) und der kleinsten Dicke (t 6) zur mittleren Dicke (t 7) des Anodenzylinders beträgt 2% oder weniger, und die Spaltbreite der Stoßfuge zwischen den beiden Stoßkanten des Anodenzylinders beträgt 0,15 mm oder weniger.

Bei dem auf vorstehend beschriebene Weise geformten zylindrischen Werkstück 41 a kann in einem Arbeitsgang die Stoßfuge 45 a durch Ausfüllung mit Hartlot- oder Schweißmaterial luftdicht verschlossen werden. Hierzu wird in jedem Fall die Stoßfuge gemäß Fig. 18 zu Entfettung etwas geöffnet, durch Einsprühen eines schnelltrocknenden Lösungsmittels gereinigt und getrocknet. Beim Hartlöten wird beispielsweise ein Hartlötmetall-Füllstreifen 121 mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2 mm (vgl Fig. 19) auf die in Fig. 20 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 zylindrische Werkstück ausgeübt wird. Auf diese Weise kann die Stoßfuge zufriedenstellend über ihre Gesamtlänge und -breite hinweg ohne nennenswerte Durchmesseränderung des zylindrischen Werkstücks mit einer blasenfreien luftdichten Hartlötverbindung ausgefüllt werden.

Wenn in der Stoßfuge ein Spalt G gemäß Fig. 6C oder 6D zurückbleiben würde, könnten sich in diesem Spalt G Luftblasen oder Hartlötmaterial ansammeln, wodurch das durchgehend gleichmäßige Hartlöten verhindert würde. Die Dichtheit der Stoßfuge ist aus diesem Grund sehr wesentlich. Beim Hartlöten der Stoßfuge oder anschließend werden dann noch die Anodenrippen durch Hartlöten oder Schweißen an der Innenwandfläche des zylindrischen Werkstücks befestigt, und die Magnetronanode der Fig. 1 und 2 ist dann fertiggestellt.

Bei der Herstellung des Anodenzylinders durch Rollen der Kupferplatte 45 und durch die Dickenreduzierung des so erhaltenen zylindrischen Werkstücks, wie sie in den Ausführungsbeispielen des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben ist, können hohe Genauigkeit bei großer Wiederholbarkeit gewährleistet werden, indem für die Kupferplatte 45 ein Werkstoff mit einer Vickers-Härte von 70 bis 95 verwendet wird.

Beim Rollen und Reduzieren der Dicke ist es wesentlich, daß die Schnittflächen des Ausgangswerkstücks eine verminderte Scherabkröpfung aufweisen, daß die Stoßfuge zwischen den Stoßkanten des zylindrischen Werkstücks nach dem Rollen nicht zu weit geöffnet ist und daß beim Verformen zur Reduktion der Dicke ein mäßiges, umfangsmäßig gerichtetes plastisches Fließen des Materials hervorgerufen wird, um die Bildung eines Spalts an der Stoßfuge zu verhindern. Außerdem ist es von erheblicher Bedeutung, daß die Roll- und die Reduktionsvorgänge keine übermäßigen Formkräfte oder -drücke erfordern und daß das Bearbeiten der offenen Stirnflächen des zylindrischen Werkstücks 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 eignen.

Im folgenden sind die Ergebnisse verschiedener Untersuchungen von nach Ausführungsbeispielen aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellten Anoden für ein Magnetron mit einer Nennleistung von 100 Watt bis zu mehreren Kilowatt bei Frequenzen von 2450 MHz und 915 MHz beschrieben.

Zunächst wurde festgestellt, daß der Dehnungsgrad der Kupferplatte 45, sowohl axial als auch umfangsmäßig, nicht weniger als 15% betragen soll, um eine Rißbildung beim Rollen und Reduzieren der Dicke zu vermeiden. Dieser Dehnungsgrad wird anhand eines Zugversuchs gemäß JIS-Z2241 und 2201 ermittelt.

Die Härte der Kupferplatte 45 besitzt einen ausgesprochen großen Einfluß auf den Zustand der Schnittflächen, die dann entstehen, wenn der langgestreckte Kupferblechstreifen entsprechend Fig. 3 auf vorgegebene Länge l geschnitten wird. Hierzu wurden die Zustände der Schnittflächen von Kupferplatten mit verschiedener Vickers-Härte untersucht, und zwar wurden langgestreckte Kupferblechstreifen verwendet, die beim Schneiden von der Ober- und der Unterseite her verspannt sind; um Materialverluste möglichst klein zu halten, wurden diese Schnittflächen selbst als die Stoßkanten der Stoßfuge des zylindrischen Werkstücks benutzt. Fig. 21 verdeutlicht die Ergebnisse dieser Untersuchungen. In dem Diagramm von Fig. 21 sind auf der Abszisse die Vickers-Härte verschiedener Werkstoffe 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 dem Innen- oder dem Ausßenumfang des zylindrischen Werkstücks ein Spalt G, wie in Fig. 6C gezeigt, verbleibt. Wenn die Reduktions- und Preßvorgänge wiederholt werden, bis der Spalt G vollständig geschlossen ist, kann die vorgeschriebene Wanddicke des Anodenzylinders nicht eingehalten werden. Aus diesen Gründen werden Metallplaten bevorzugt, deren Vickers-Härte etwa 70 oder mehr beträgt.

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 136° 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: In obiger Gleichung bedeuten:

Hv = Vickers-Härte (N/mm²), P = Belastung (N), d = mittlere Länge der Diagonale einer Eindrückung (mm), α = Flächenwinkel.

Die Werkstoffhärte hat auch einen Einfluß auf die Spaltbreite S der Stoßfuge, die zwischen den beiden Stoßkanten des zylindrischen Werkstücks durch die nach dem Rollen vorhandene Rückfederkraft hervorgerufen wird. Mittels der Rollvorrichtung nach der Fig. 7 wurden Werkstoffe unterschiedlicher Vickers-Härtezahlen bei festliegender Größe der Abmessungen, der Elastizität sowie des Rolldrucks der Kernrolle und der Umfangsrolle gerollt; die dabei erhaltenen Spaltbreiten S wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Fig. 22 angegeben. Wie aus Fig. 22 hervorgeht, vergrößert sich die Spaltbreite S praktisch exponentiell mit einer Zunahme der Werkstoffhärte. Bei dem in Fig. 22 veranschaulichten Fall betragen Außendurchmesser und Plattendicke etwa 44 mm bzw. 2,5 mm. Wenn die Spaltbreite S etwa 2 mm übersteigt, wird es aufgrund der Rückfederkraft schwierig, bei einem Verformungsarbeitsgang zur Rundung mit einer Preßvorrichtung nach Fig. 9 die Breite S des Spalts G zur Verbesserung der Rundheit zu verkleinern. In diesem Fall kann außerdem die Rückfederkraft nicht ausgeschaltet werden, und es werden zusätzliche Arbeitsgänge für das Einführen des zylindrischen Werkstücks in den Ziehring 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. 23 und 24 veranschaulichen im Zusammenhang hiermit die Ergebnisse von Messungen der Breite g des Spalts G an der Stoßfuge zwischen den beiden Stoßkanten des zylindrischen Werkstücks nach der Dickenreduzierung bei Verwendung von Werkstoffen verschiedener Vickers-Härtezahlen. Hierbei wurde festgestellt, daß bei einer zu großen Vickers-Härte die Stoßfuge nicht vollständig geschlossen ist, sondern noch einen Spalt zeigt. Wenn 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 an der Stoßstange nicht vollständig schließen kann. Zur Gewährleistung der zuverlässigen und einfachen Durchführung der spanabhebenden Bearbeitung und des Hartlötens sollte die Breite g des Spalts G auf 0,15 mm oder weniger begrenzt sein. Der bevorzugte Vickers-Härtebereich des Werkstoffs liegt somit etwa im Bereich von 70 bis 95.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen eines Anodenzylinders einer Elektronenröhre, bei dem eine rechteckige Platte mit vorgewählten Abmessungen zu einem im wesentlichen zylindrischen Ausgangswerkstück mit einem vorgesehenen Außendurchmesser und einer Stoßfuge gerollt wird und der Außendurchmesser dieses Ausgangswerkstücks in einem ersten Reduktionsschritt verkleinert wird, indem es durch einen ersten Ziehring, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Ausgangswerkstücks, getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück (41 a), dessen Außendurchmesser im ersten Reduktionsschritt verkleinert worden ist, in einem zweiten Reduktionsschritt durch einen zweiten Ziehring (73) mit kleinerem Innendurchmesser (d 3) als dem des ersten Ziehrings (71) getrieben und dabei der Außendurchmesser des Werkstücks (41 a) unter Bildung eines Zylinders mit geschlossener Stoßfuge weiter verkleinert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des zylindrischen Werkstücks (41 a) 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) unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, wobei das zylindrische Werkstück (41 a) zur fortgesetzten Verringerung seiner Wanddicke nacheinander durch den ersten und zweiten Ziehring (71, 73) getrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des zylindrischen Werkstücks (41 a) in dem ersten und in dem zweiten Reduktionsschritt (47) jeweils mit einem solchen Reduktionsgrad von 3% oder weniger verringert wird, daß der Gesamtreduktionsgrad nach beiden Reduktionsschritten (47) 5% oder weniger beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück (41 b) an der Stoßfuge geöffnet, dann gekühlt (Schritt 48), anschließend spanabhebend bearbeitet (Schritt 50) und schließlich an seiner Stoßfuge (45 a) durch Hartlöten oder Schweißen luftdicht geschlossen wird (Schritt 53).

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück (41 b) in eine Preßvorrichtung mit einem Hohlzylinder (82) eingesetzt und in diesem durch Einwirken einer axialen Druckkraft gestaucht wird (Schritt 52).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Stauchen (52) eine Preßvorrichtung verwendet wird, die einen Hohlzylinder (82) mit einem Ziehring (81) zur weiteren Verkleinerung des Außendurchmessers des zylindrischen Werkstücks (41 a) enthält, und daß das Stauchen unmittelbar auf den zweiten Reduktionsschritt (47) folgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück (41 a) nach dem ersten und dem zweiten Reduktionsschritt (47) gekühlt wird (Schritt 48).

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (45) aus Kupfer verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (45) einer Vickers-Härte im Bereich von 70 bis 95 verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (45) mit einem Dehnungsgrad von nicht weniger als 15% verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten Reduktionsschritt das zylindrische Werkstück (41 a) durch einen dritten Ziehring getrieben wird, dessen Innendurchmesser kleiner ist als derjenige des zweiten Ziehrings, und daß sich der dritte Reduktionsschritt unmittelbar an den zweiten Reduktionsschritt anschließt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim dritten Reduktionsschritt gleichzeitig mit der Durchmesserverkleinerung eine konische Fläche (95, 96) am zylindrischen Werkstück (41 a) angeformt wird.