JPS61281602A - Ｍｇ合金製導波管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明はＭｇ合金製導波管の製造方法に関する。

［発明の背景］ 導波管は、その内表面で電磁波を反射させながら電磁波
を電送するための管である。導波管における電送可能な
周波数範囲はその断面寸法によって著しく異なってくる
。また、断面寸法の精度が悪かったり、内表面の粗度が
大きいと、導波管の中に高次の姿態が併存し、損失が増
加したりインピーダンスが不良になったりしてしまう。

従って、導波管の断面寸法には厳格な精度が要求される
とともに、内表面には小さな粗度が要求される。

ところで、一般的に航空宇宙機器に対しては軽量化が要
求される。特に通信衛星等に搭載される航空宇宙機器に
対してはこの要求は一段と強い。

航空宇宙機器の一つとして通信機器があり、この通信機
器には各種の導波管が使用されている。

従って、かかる通信機器を軽量化するためには、導波管
をも軽量化しなければならない。

軽量化を目的とした導波管として現在Ａ１合金製の導波
管が多用されている。しかし、通信衛星等に搭載するこ
とを考えるとこれよりも一層軽量の導波管が望ましい、
そのためにはＡ１合金より軽量のＭｇ合金により導波管
を製造すればよい。

そこで、Ｍｇ合金製導波管の製造方法につき以下に述べ
るように数々の検討を加えた。

■冷開成形法 Ｍｇ合金は脆いため、冷間成形法によりＭｇ合合金金製
導波管製造することはほとんど不可能である。

■熱間成形法 熱間成形法によれば加工は可能ではある。しかし、この
方法では導波管に要求される寸法精度を満足する導波管
を製造することはできない。

■スロッタ切削加工法 本方法として、内寸法４．２８ｓ■×８．６層鵬、長さ
３００■■、肉厚１＋ｎｅ　ｔの導波管の製造を試みた
。

しかし、本方法においては、加工用バイトは４ｍｓ＋Ｘ
４■層以下で長さが３００■■以上となり、剛性がなく
、安定した切削ができず、切削により発生する切屑をか
みやすい、その結果１寸法精度、表面粗度が悪くなって
しまう、また、被切削物には切削力が加わり、被切削物
はヤング率の低いＭｇ合金製であるので、この切削力の
ため被切削物は肉厚方向に変形してしまう。

また、切削中に発生する切屑には発火の危険性があり、
工業的には十分な注意が要求される。

■ブローチ切削加工法 スロッタ切削加工法で行なったのと同様の導波管の製造
をブローチ切削加工法で試みたところ、工具の剛性が低
く安定な切削を行なえないこと、切屑の排除を十分には
行なえないため表面粗度、寸法精度が悪いこと、肉厚方
向の変形が生じること等の問題があった。　また、切削
中に発生する切屑には発火の危険性があり、工業的には
十分な注意が要求されることも同様である。

また、■、■のいずれの切削法においても、切削を行な
うと内部に存在する鋳造欠陥が内表面に露出し、これが
内表面の粗度を大にし、導波管としての特性を著しく劣
化せしめてしまう。

このように■〜■の方法では十分な特性を有したＭｇ合
金製導波管を製造することは困難であった。

一方、放電加工法は電極と被加工材との間に放電し、微
小部分の融解により加工する方法であるので切削加工の
ような切削力が被加工物に働くことはない、従って、Ｍ
ｇ合金のような脆い材料で薄肉材を製造するにはよい方
法である。放電加工性の目安として熱加工性が用いられ
る。熱加工性は熱伝導率λと融点θ■との積で示され、
この値が大きい程加工に要する最低エネルギー密度が高
く、この値が最低エネルギー密度以下であれば材料の温
度のみが上昇し、加工はできないことになる。第１表に
Ｍｇ合金、銅、鋼等の熱加工性を示す、Ｍｇ合金の熱加
工性は鋼の約１７２であり、放電加工によりＭｇ合金を
加工すれば少ないエネルギーで加工することができるこ
とを意味する。

このような利点を考慮してもＭｇ合金製の導波管の製造
方法として放電加工法が適していることがわかる。

かかる観点から、表面粗度、寸法精度に優れたＭｇ合金
製導波管を放電加工により製造する方法を模索した結果
本発明をなすにいたった。

第１表　各種材料の熱加工性 ［発明の目的］ 本発明は、従来品に比べ約６０％軽量で、かつ、表面粗
度と寸法精度に優れたＭｇ合金製導波管を、発火等の心
配をすることなく製造することができるＭｇ合金製導波
管の製造方法を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 上記目的は１Ｍｇ合金からなる素材の中心部に熱間押出
により貫通穴を作成した後、放電加工により所要形状に
成形することを特徴とするＭｇ合金製導波管の製造方法
によって達成される。

Ｍｇ合金は熱間押出が可能で、比重が小さいものならば
その組成には限定されない、たとえば、Ｍｇ−Ａ　ｌ系
合金、Ｍ　ｇ　−Ｍ　ｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ系合金ある
いはＭ　ｇ　−Ｚ　ｎ系合金にＺｒを添加した合金等が
用いられる。

熱間押出法としては各種のものが知られているが、どの
方法によってもよい、熱間静水圧押出法が好ましい、押
出に際しては１表面クラックが生じないように、Ｍｇ合
金の組成に応じて、素材加熱温度、押出速度等を適宜選
択すればよい、熱間押出により成形される中立押出棒の
中立部の断面形状は任意である。この熱間押出により素
材に存在する内部空隙間は圧着してしまう。

押出加工後、放電加工により所要の導波管形状に成形す
る。放電加工はワイヤカット放電加工、形彫り放電加工
（電極放電加工）のどちらでもよい。

導波管の形状は、電送可能な周波数範囲を考慮して、断
面形状をたとえば、円形、方形（短形、正方形等）、凹
形、だ円形等にすればよい。

［発明の実施例］ 以下に本発明の詳細な説明する。

（第１実施例） Ｚ　ｎ　：　５．４重量％、　Ｚ　ｒ　：　０．４５重
量％、Ｍｇ：残部の化学成分よりなるＭｇ合金製素材を
鋳造により作成した。この成分の素材を押出すに際して
の素材加熱温度を決定するため各種断面の中空押出棒を
種々の条件で押出した。その結果を第２表及び第３表に
示す。

第２表　Ｍｇ合金の熱間押出し実験結果第２表　Ｍｇ合
金の熱間押出し実験結果・ビレット外径６７層層φ、・
ビレット内径１０層■φ・押出速度（ステム速度）　１
０ｍｍ／ｓｅａ・製品形状　　外径２２麿■φ 内径３■層φ 第３表　Ｍｇ合金の熱間押出し実験結果・ビレット外径
８７層■φ、・ビレット内径ｌＯ鳳腸φ・押出速度（ス
テム速度）１０層濡／ｓｅｃ・製品形状　　外径２２．
５＋＋＋■Ｘ　２２．５ｍ■内径３．５腸■　×７．５
腸層 本例においては熱間押出を、２３０〜３００℃で行なっ
た。すなわち、第１図に示すように２３０〜３００℃に
おいて、素材４とコンテナｌＯとの間及び素材４とマン
ドレル６との間に圧媒を介在させて熱間静水圧押出しを
行ない、４０φＸ１００の中空押出丸棒２を成形した。

この中空押出丸棒の密度は成分に対応する理論密度を有
しており。

鋳造時Ω内部空隙は圧着していることが明らかとなった
。

この中空押出丸棒をＮＣワイヤーカット放電加工機によ
りワイヤカット放電加工し、外形２３ｍｍＸ２３■■（
肉厚０．７■腸）の導波管を成形した。中空押出丸棒は
中心が中空となっているのでワイヤカット放電加工がが
きわめて容易となる。

同様の方法で中空断面方形の導波管を成形し、この導波
管の適宜な断面における寸法を測定した。測定は２ケ所
で行なった。その結果を第２図に示す、肉厚は０．７ｍ
ｓであるが、第１の断面■における最小寸法は０６６８
８■■、最大寸法は０．７１５ｓ＋ｎでありバラツキ量
は２８ＪＬであった。一方断面■における最小寸法は（
Ｌ７０２層層、最大寸法は０．７２５薦腸でありバラツ
キ量は２３ＩＬであった。結局、要求精度が７±０．０
５腸腸であるのに対し、十〇。０２５〜−０．０１１　
ａｍの精度が得られた。なお、この導波管の内部コーナ
はＲｏ、２１〜Ｒ０−３２の丸みを有し、また、外部コ
ーナーも丸みを有し、シャープエッヂとはなっていなか
った。また、鋳造欠陥が内表面に露出することはなかっ
た。

一方、第３図に示すように表面粗度は、荒加工で約２０
〜３０ｇＲ層ａ！、その後任と加工をすればＩＯＪＬＲ
ｍａｘに仕上げることが可能である。もちろん表面粗度
をよりよくするためには３カツト、４カツトと行なえば
よい。

（第２実施例） 本例においては第１実施例に使用したワイヤカット放電
に代え、形彫り放電（電極棒法）を行なった。放電加Ｔ
の対象物である中空押出丸棒はその中心に中空部を有す
るので切屑の排出が良好となり、仕とり表面の表面粗度
１寸法精度も良いものとなる。

本例により作成した２つの導波管の寸法精度を第４図及
び第５図に示す、本例においても要求精度を十分に満た
している。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来品に比べ約６０％軽量で、かつ、
表面粗度と寸法精度の優れたＭｇ合金製導波管を、発火
等の心配をすることなく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を説明するための断面図である。第
２図は第１実施例により製造した導波管の寸法精度を示
すための左右側面図及び部分拡大図である。第３図は第
１実施例により製造した導波管の表面粗度を示すグラフ
である。第′４図は第２実施例により製造した導波管の
寸法精度を示すための左右側面図及び正面図である。第
５図は第２実施例により製造した導波管の寸法精度を示
すための正面図及び正面図のｘ−ｘ断面図、Ｙ−Ｙ断面
図である。 ２・・・・・・中空押出棒（中空押出丸棒）、４・・・
・・・素材、６・・・・・・マンドレル、８・・・・・
・圧媒、１０・・・・・・コンテナ。 第１図 第３図 放電加工後の面あらさくＪ波管） Ｘ１０００．　　ＸＩ！ＯＡ　０．１ （仕上加工） 第４図 第５図 （ａｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｍｇ合金からなる素材を熱間押出しをすることにより
   中空押出棒成形をし、次いで、該中空押出棒を放電加工
   により所要の導波管形状に成形することを特徴とするＭ
   ｇ合金製導波管の製造方法。