RU2232450C1 - Method for producing waveguide sections - Google Patents

Method for producing waveguide sections Download PDF

Info

Publication number
RU2232450C1
RU2232450C1 RU2003112912/09A RU2003112912A RU2232450C1 RU 2232450 C1 RU2232450 C1 RU 2232450C1 RU 2003112912/09 A RU2003112912/09 A RU 2003112912/09A RU 2003112912 A RU2003112912 A RU 2003112912A RU 2232450 C1 RU2232450 C1 RU 2232450C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
flange
metal
mandrel
sections
Prior art date
Application number
RU2003112912/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003112912A (en
Inventor
М.М. Миронов (RU)
М.М. Миронов
Ю.Н. Кузнецов (RU)
Ю.Н. Кузнецов
Ф.С. Маслов (RU)
Ф.С. Маслов
Original Assignee
Тульский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тульский государственный университет filed Critical Тульский государственный университет
Priority to RU2003112912/09A priority Critical patent/RU2232450C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232450C1 publication Critical patent/RU2232450C1/en
Publication of RU2003112912A publication Critical patent/RU2003112912A/en

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of complex-shape waveguide sections for microwave, millimetric, and submillimetric wavebands.
SUBSTANCE: proposed method includes pressing of mandrel-mounted round billet by electromagnetic pulse applied in several cycles until desired shape of waveguide channel is attained, this procedure including vacuum annealing at t = 650 - 700 °C for minimum 30 minutes, etching of round billet during spaces between cycles, and fixation of flange on waveguide by using electromagnetic pulse applied upon shaping waveguide channel and flange seating. Depth of magnetic field penetration in metal is found from expression given in description of invention.
EFFECT: enlarged functional capabilities of method.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области техники СВЧ и может быть использовано при изготовлении волноводных секций сложной конфигурации миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн.The invention relates to the field of microwave technology and can be used in the manufacture of waveguide sections of complex configuration of the millimeter and submillimeter wave ranges.

В известном способе изготовления волноводных секций сложной конфигурации по авторскому свидетельству №176964, Н 01 Р 11/00, опубликованному в 1966 г., БИ №24, процесс изготовления П- и Н-бразных волноводов основан на гальваническом осаждении металла с высокой электропроводностью на алюминиевый составной керн с его последующим химическим вытравливанием.In the known method of manufacturing waveguide sections of complex configuration according to the copyright certificate No. 176964, Н 01 Р 11/00, published in 1966, BI No. 24, the manufacturing process of P- and H-shaped waveguides is based on the galvanic deposition of metal with high electrical conductivity on aluminum composite core with its subsequent chemical etching.

Недостатком известного способа является низкая производительность вследствие больших затрат времени на гальванопластическое осаждение металла на составной керн, изготовленный холодным прессованием полых алюминиевых заготовок с внутренними каналами, и его химическое вытравливание. Кроме того, изготовление большого количества кернов связано со значительными затратами средств и времени.The disadvantage of this method is the low productivity due to the large time spent on the plating of metal on a composite core made by cold pressing of hollow aluminum billets with internal channels, and its chemical etching. In addition, the manufacture of a large number of cores is associated with significant costs and time.

В известном способе гальванопластического изготовления сложных волноводных узлов по авторскому свидетельству N 145099, Н 01 Р 11/00, опубликованному в 1962 г., БИ №4, стенки волноводов изготавливают двухслойными: первый слой образуют из металла электроосаждением на оправку, а второй слой - из эпоксидных смол или других пластмасс.In the known method for the electroforming of complex waveguide assemblies according to the copyright certificate N 145099, H 01 P 11/00, published in 1962, BI No. 4, the walls of the waveguides are made of two layers: the first layer is formed of metal by electrodeposition on a mandrel, and the second layer is made of epoxy resins or other plastics.

Известный способ также имеет низкую производительность, связанную с электроосаждением металла; кроме того, процесс снятия волноводной секции с оправки является сложной технологической задачей, а полученная волноводная секция не обладает достаточной механической прочностью.The known method also has a low productivity associated with electrodeposition of metal; in addition, the process of removing the waveguide section from the mandrel is a complex technological task, and the resulting waveguide section does not have sufficient mechanical strength.

Таким образом, рассмотренные способы изготовления волноводных секций характерны низкой производительностью, связанной с гальванопластическим осаждением металла на керн-оправку, и недостаточной механической прочностью изготовленных волноводов.Thus, the considered methods of manufacturing waveguide sections are characterized by low productivity associated with the galvanoplastic deposition of metal on a core mandrel, and insufficient mechanical strength of the fabricated waveguides.

Отмеченные недостатки способов могут быть устранены путем замены операции гальванопластического осаждения металла на керн-оправку на альтернативные технологические операции изготовления стенки волновода.The noted drawbacks of the methods can be eliminated by replacing the operation of galvanoplastic metal deposition with a core mandrel with alternative technological operations of manufacturing the waveguide wall.

Так, например, в известном способе изготовления волноводного элемента по авторскому свидетельству №1179488, Н 01 Р 11/00, опубликованному в 1985 г., БИ №34, образование стенки волновода осуществляют путем заливки в зазор между оправкой с профилированной рабочей поверхностью и стаканом расплавленного свинца; затем оправку вытравливают горячим раствором щелочи.So, for example, in the known method of manufacturing a waveguide element according to copyright certificate No. 1179488, Н 01 Р 11/00, published in 1985, BI No. 34, the formation of the waveguide wall is carried out by pouring into the gap between the mandrel with a profiled working surface and a glass of molten lead then the mandrel is etched with a hot alkali solution.

Известный способ обеспечивает более высокую производительность процесса, однако точность изготовления волноводных секций СВЧ-диапазона не соответствует техническим условиям на изделия.The known method provides higher process performance, however, the accuracy of the manufacture of waveguide sections of the microwave range does not meet the technical conditions for the product.

В известном способе изготовления волноводных секций переменного прямоугольного поперечного сечения по авторскому свидетельству №680089, Н 01 Р 11/00, опубликованному в 1979 г., БИ №30, волноводные секции получают путем предварительного деформирования круглой заготовки трубы, установленной на оправку-модель, до получения требуемых параметров во всех сечениях с сохранением круглой формы, а затем окончательно обжимают на оправке до получения заданного прямоугольного поперечного сечения. При этом достигается более высокая производительность процесса по сравнению с гальванопластическим методом получения стенки волновода и методом заливки металла в форму. Однако известный способ не обеспечивает получения заданной точности изготовления волноводной секции СВЧ-диапазона из-за упруго-пластических деформаций во время обжима заготовки волноводной секции на оправке.In the known method of manufacturing waveguide sections of variable rectangular cross-section according to the copyright certificate No. 680089, Н 01 Р 11/00, published in 1979, BI No. 30, the waveguide sections are obtained by preliminary deformation of a circular tube blank mounted on a model mandrel to obtaining the required parameters in all sections with maintaining a circular shape, and then finally crimp on the mandrel to obtain a given rectangular cross-section. At the same time, a higher productivity of the process is achieved in comparison with the galvanoplastic method of obtaining the waveguide wall and the method of pouring metal into the mold. However, the known method does not provide the desired accuracy in the manufacture of the waveguide section of the microwave range due to elastic-plastic deformations during crimping the workpiece of the waveguide section on the mandrel.

В известном способе изготовления волноводных секций СВЧ-диапазона по статье С.П.Яковлева, Ю.Г.Нечипуренко, Е.С.Маленичева и др. Новая технология изготовления волноводных секций СВЧ-диапазона, журнал “Кузнечно-штамповочное производство”, 1993, №5-6, с.19-20, принятом авторами за прототип, как наиболее близкий по своей технической сущности и достигаемому эффекту, способ изготовления волноводных секций включает обжим трубчатой заготовки, установленной на оправке, электромагнитным импульсом в несколько циклов до получения заданной формы канала волновода с вакуумным отжигом при t=650... 700° С в течение менее 30 мин, травление трубчатой заготовки между циклами и формирование фланцев путем механической обработки внешней поверхности трубчатой заготовки.In a known method for the manufacture of waveguide sections of the microwave range according to the article of S.P. Yakovlev, Yu.G. Nechipurenko, E.S. Malenicheva and others. New technology for the manufacture of waveguide sections of the microwave range, magazine "Forging and stamping", 1993, No. 5-6, p.19-20, adopted by the authors for the prototype, as the closest in its technical essence and the achieved effect, the method of manufacturing the waveguide sections includes crimping the tubular workpiece mounted on the mandrel with an electromagnetic pulse in several cycles to obtain a given channel shapewaveguide with vacuum annealing at t = 650 ... 700 ° C for less than 30 min, etching the tubular billet between cycles and forming flanges by machining the outer surface of the tubular billet.

Известный способ по сравнению с типовым технологическим процессом позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления детали (примерно в десять раз) при сохранении заданной точности и шероховатости поверхности, практически исключить брак и снизить себестоимость изготовления волноводной секции за счет получения фланцев из одной заготовки с корпусом волновода и повышения износостойкости моделей-оправок.The known method in comparison with a typical technological process can significantly reduce the complexity of manufacturing the part (about ten times) while maintaining the specified accuracy and surface roughness, virtually eliminate the marriage and reduce the cost of manufacturing the waveguide section by obtaining flanges from one workpiece with the waveguide body and increase wear resistance mandrel models.

Однако серьезным недостатком известного способа являются его узкие технологические возможности, так как изготовить волноводную секцию можно только с фланцем, высота которого не превышает размеры заготовки волновода.However, a serious drawback of the known method is its narrow technological capabilities, since it is possible to produce a waveguide section only with a flange whose height does not exceed the dimensions of the waveguide blank.

В случае, если высота фланца превышает размера заготовки, то для его формирования последующей механической обработкой внешней поверхности трубчатой заготовки можно увеличить размеры заготовки волновода, но это увеличение размеров приведет к увеличению расхода цветного металла или к изготовлению волноводной секции из заготовки с предварительно образованным фланцем. При этом значительно снизится точность формообразования канала из-за неравномерного обжатия заготовки волноводной секции на оправке по длине канала, особенно в области предварительно образованного фланца.If the height of the flange exceeds the size of the workpiece, then for its formation by subsequent machining of the outer surface of the tubular workpiece, it is possible to increase the dimensions of the waveguide workpiece, but this increase in size will lead to an increase in the consumption of non-ferrous metal or to the manufacture of the waveguide section from the workpiece with a preformed flange. In this case, the accuracy of channel shaping will significantly decrease due to uneven compression of the blank of the waveguide section on the mandrel along the length of the channel, especially in the area of the preformed flange.

В производственных условиях соединение предварительно изготовленного фланца с корпусом волновода осуществляют методом пайки серебряным припоем, причем установку фланца осуществляют с гарантированным зазором по контуру, а процесс пайки осуществляют вручную газовой горелкой. В этом случае расходуется дорогостоящий серебряный припой, а качество пайки и производительность процесса не отвечают современным техническим условиям.In production conditions, the connection of the prefabricated flange with the waveguide body is carried out by silver soldering, moreover, the installation of the flange is carried out with a guaranteed clearance along the contour, and the soldering process is carried out manually by a gas burner. In this case, expensive silver solder is consumed, and the quality of the solder and the performance of the process do not meet modern technical conditions.

Кроме того, в процессе высокотемпературного нагрева в паяном шве образуются мелкие поры с остатками флюса, который в условиях эксплуатации изделия вызывает коррозию поверхностей канала волновода и фланца.In addition, in the process of high-temperature heating, small pores with flux residues are formed in the brazed joint, which, under the operating conditions of the product, causes corrosion of the surfaces of the waveguide channel and the flange.

Таким образом, и вариант изготовления волноводной секции из заготовки с увеличенными размерами и вариант изготовления волноводной секции путем пайки фланца на корпусе волновода ограничивают использование известного способа и, тем самым, сужают его технологические возможности.Thus, both the manufacturing option of the waveguide section from the workpiece with increased dimensions and the manufacturing option of the waveguide section by soldering a flange on the waveguide body limit the use of the known method and, thereby, narrow its technological capabilities.

Изобретение направлено на расширение технологических возможностей способа изготовления волноводных секций. Это достигается тем, что в известном способе изготовления волноводных секций, включающем обжим трубчатой заготовки, установленной на оправке, электромагнитным импульсом в несколько циклов до получения заданной формы канала волновода с вакуумным отжигом при t=650...700°С в течение не менее 30 мин, травление трубчатой заготовки между циклами и крепление фланца на волноводе, крепление фланца на волноводе осуществляют электромагнитным импульсом после формирования канала волновода и посадочного места фланца, причем глубину проникновения магнитного поля в металл определяют из соотношенияThe invention is aimed at expanding the technological capabilities of a method for manufacturing waveguide sections. This is achieved by the fact that in the known method of manufacturing waveguide sections, including crimping a tubular billet mounted on a mandrel, with an electromagnetic pulse in several cycles to obtain a given shape of the waveguide channel with vacuum annealing at t = 650 ... 700 ° C for at least 30 min, etching the tubular workpiece between cycles and mounting the flange on the waveguide, fixing the flange on the waveguide is carried out by an electromagnetic pulse after the formation of the waveguide channel and the seat of the flange, and the depth of penetration of magnesium field in the metal is determined from the relation

h1<Δ <h1+h2,h 1 <Δ <h 1 + h 2 ,

где

Figure 00000002
- глубина проникновения магнитного поля в металл, где h1 - толщина стенки фланца; h2 - толщина стенки волновода; ρ - удельное электрическое сопротивление металла; μ a - магнитная проницаемость; f - частота разряда источника на систему: "индуктор-заготовка".Where
Figure 00000002
- the depth of penetration of the magnetic field into the metal, where h 1 is the wall thickness of the flange; h 2 is the wall thickness of the waveguide; ρ is the electrical resistivity of the metal; μ a is the magnetic permeability; f is the frequency of the discharge of the source to the system: "inductor-billet".

При закреплении фланца, высота которого превышает размеры заготовки волновода, на корпусе волновода, установленного на оправке, электромагнитным импульсом после формообразования канала волновода точность предварительно полученного канала не ухудшается, а использование электромагнитного импульса с глубиной проникновения магнитного поля в металл выбранного из соотношенияWhen fixing a flange, the height of which exceeds the dimensions of the waveguide preform, on the waveguide body mounted on the mandrel with an electromagnetic pulse after shaping the waveguide channel, the accuracy of the previously obtained channel does not deteriorate, and the use of an electromagnetic pulse with the penetration depth of the magnetic field into the metal selected from the relation

h1<Δ <h1+h2 h 1 <Δ <h 1 + h 2

позволяет образовать надежное соединение деталей за счет оплавления контактирующих микровыступов в зоне сопряжения и совместной пластической деформации сопряженных поверхностей, чем и достигается расширение технологических возможностей способа, то есть возможность изготовления волноводных секций с фланцем, высота которого превышает размеры заготовки волновода.allows you to create a reliable connection of parts due to the fusion of the contacting microprotrusions in the mating zone and the joint plastic deformation of the mating surfaces, thereby expanding the technological capabilities of the method, that is, the possibility of manufacturing waveguide sections with a flange whose height exceeds the dimensions of the waveguide blank.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема закрепления фланца на волноводе; на фиг. 2 - сечение А-А волноводной секции; на фиг. 3, 4, 5 - кривые распределения напряженности магнитного поля в стенках фланца, волновода и оправки толщиной h1, h2, h3, соответственно, в плоскости сечения А-А волноводной секции.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the mounting of the flange on the waveguide; in FIG. 2 - section aa of the waveguide section; in FIG. 3, 4, 5 - distribution curves of the magnetic field in the walls of the flange, the waveguide and the mandrel with a thickness of h1, h2, h3, respectively, in the plane of section AA of the waveguide section.

Позиции на чертеже обозначают:The positions in the drawing indicate:

фланец - 1; волновод - 2; канал волновода - 3; оправка волновода - 4; индуктор - 5.flange - 1; waveguide - 2; waveguide channel - 3; waveguide mandrel - 4; inductor - 5.

Крепление фланца 1 на волноводе 2 осуществляется следующим образом (фиг. 1).The fastening of the flange 1 on the waveguide 2 is as follows (Fig. 1).

После формообразования канала 3 в корпусе волновода 2 на оправке 4 на волновод 2 устанавливается фланец 1, и волноводная секция помещается внутри полости индуктора 5, число витков которого выбирается в зависимости от частоты разряда источника питания на систему: "индуктор-заготовка" при заданной глубине проникновения магнитного поля в металл, при этом мощность в импульсе разряда источника питания должна также обеспечивать заданную величину деформации фланца. При разряде источника питания на индуктор 5 под действием вихревых токов происходит разогрев сопряженных поверхностей фланца 1 и волновода 2 до расплавления контактирующих микровыступов и одновременная пластическая деформация фланца 1 в направлении волновода 2 до образования надежного соединения деталей.After the channel 3 is formed in the waveguide body 2, a flange 1 is mounted on the waveguide 2 on the waveguide 2, and the waveguide section is placed inside the cavity of the inductor 5, the number of turns of which is selected depending on the frequency of the discharge of the power source to the system: “inductor-billet” at a given penetration depth magnetic field into the metal, while the power in the discharge pulse of the power source should also provide a given value of the deformation of the flange. When the power source is discharged to the inductor 5 under the influence of eddy currents, the mating surfaces of the flange 1 and the waveguide 2 are heated until the contacting microprotrusions melt and plastic deformation of the flange 1 in the direction of the waveguide 2 occurs simultaneously until a reliable connection of the parts is formed.

Механизм процесса закрепления фланца 1 на корпусе волновода 2 под действием электромагнитного импульса от индуктора 5 (фиг. 2) можно показать рассматривая фланец 1, волновод 2 и оправку 4 в сечении А-А, как три коаксиально расположенных короткозамкнутых витка электрически развязанных между собой переходным контактным сопротивлением в электромагнитном поле индуктора 5 с переменной глубиной проникновения магнитного поля в металл в радиальном направлении.The mechanism of the process of fixing the flange 1 on the waveguide body 2 under the influence of an electromagnetic pulse from the inductor 5 (Fig. 2) can be shown by considering the flange 1, the waveguide 2 and the mandrel 4 in section AA, as three coaxially located short-circuited turns electrically isolated from each other by a transition contact resistance in the electromagnetic field of the inductor 5 with a variable depth of penetration of the magnetic field into the metal in the radial direction.

При закреплении фланца 1 на корпусе волновода 2 (фиг. 3) электромагнитным импульсом с глубиной проникновения магнитного поля в металл на величинуWhen fixing the flange 1 on the body of the waveguide 2 (Fig. 3) with an electromagnetic pulse with a depth of penetration of the magnetic field into the metal by

h1<Δ <h1+h2.h 1 <Δ <h 1 + h 2 .

Магнитное поле через стенку фланца 1 толщиною h1 проникает в стенку волновода 2 на глубину менее h2 и наводит в них вихревые токи, которые вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости будут протекать в тонких поверхностных слоях фланца 1 и волновода 2 и нагревать их, снижая механическую прочность окисных пленок, на сопряженных поверхностях деталей и увеличивать вязкость металла с частичным оплавлением микровыступов на контактируемых поверхностях фланца 1 и волновода 2.A magnetic field through the wall of flange 1 with a thickness h1 penetrates the wall of waveguide 2 to a depth less than h2 and induces eddy currents in them, which due to the surface effect and proximity effect will flow in the thin surface layers of flange 1 and waveguide 2 and heat them, reducing the mechanical strength of oxide films on the mating surfaces of parts and increase the viscosity of the metal with partial melting of microprotrusions on the contacting surfaces of the flange 1 and the waveguide 2.

Одновременно, под действием электромеханических (пондеромоторных) сил, величина которых пропорциональна разности напряженности магнитного поля на наружной Н1 и внутренней Н2 поверхности стенки фланца и волновода Н3 происходит пластическая деформация фланца 1 в направлении корпуса волновода 2, причем при совместной пластической деформации контактирующих поверхностей деталей происходит их эффективная самозачистка от окисных пленок с объединением оплавленных зон, которые после остывания образуют плотный сварной шов, чем и обеспечивается надежное закрепление фланца 1 на корпусе волновода 2.At the same time, under the action of electromechanical (ponderomotive) forces, the magnitude of which is proportional to the difference in the magnetic field strength on the external H1 and internal H2 surface of the flange wall and waveguide H3, plastic deformation of the flange 1 occurs in the direction of the waveguide body 2, and when plastic parts come into contact together, they deform effective self-cleaning of oxide films with the union of fused zones, which, after cooling, form a dense weld, which ensures I reliable fastening of the flange 1 to the waveguide body 2.

При закреплении фланца 1 на корпусе волновода 2 (фиг.4) электромагнитным импульсом с глубиной проникновения магнитного поля в металл на величинуWhen fixing the flange 1 to the body of the waveguide 2 (Fig. 4) with an electromagnetic pulse with a depth of penetration of the magnetic field into the metal by an amount

Δ 2>h1+h2 Δ 2 > h 1 + h 2

магнитное поле через стенку фланца 1 толщиной h1 и стенку волновода 2, толщиной h2 проникает в металлическую оправку 4 и наводит в них вихревые токи, которые протекают в тонких поверхностных слоях сопряженных поверхностей фланец-волновод и волновод-оправка, нагревая их.a magnetic field through the wall of flange 1 with a thickness of h1 and the wall of a waveguide 2 with a thickness of h2 penetrates into the metal mandrel 4 and induces eddy currents in them, which flow in the thin surface layers of the mating surfaces of the flange-waveguide and the waveguide-mandrel, heating them.

Однако нагрев поверхностей фланца 1, волновода 2 и оправки 4 будет осуществляться до более низкой температуры, недостаточной для оплавления контактируемых поверхностей, а степень пластической деформации фланца 1 в направлении корпуса волновода 2 будет меньше за счет уменьшения электромеханических сил взаимодействия между фланцем 1 и волноводом 2 и увеличения электромеханических сил взаимодействия между волноводом 2 и оправкой 4, величина которых пропорциональна разности напряженности магнитного поля на наружной и внутренней поверхностях стенки фланца H1-Н2; на наружной и внутренней поверхностях стенки волновода, на наружной поверхности оправки Н3, препятствующих этим деформациям.However, the heating of the surfaces of the flange 1, waveguide 2 and mandrel 4 will be carried out to a lower temperature, insufficient to melt the contacted surfaces, and the degree of plastic deformation of the flange 1 in the direction of the waveguide 2 body will be less due to a decrease in the electromechanical forces of interaction between the flange 1 and the waveguide 2 and an increase in the electromechanical forces of interaction between the waveguide 2 and the mandrel 4, the value of which is proportional to the difference in the magnetic field strength on the outer and inner surfaces x H1-H2 flange wall; on the outer and inner surfaces of the waveguide wall, on the outer surface of the mandrel H3, preventing these deformations.

В результате этого взаимодействия будет получено неплотное закрепление фланца 1 на волноводе 2 без образования сварного шва в зоне сопряженных поверхностей деталей.As a result of this interaction, a loose fastening of the flange 1 on the waveguide 2 will be obtained without the formation of a weld in the area of the mating surfaces of the parts.

При увеличении мощности в импульсе разряда источника питания на индуктор произойдет оплавление микровыступов на сопряженных поверхностях фланец-волновод и волновод-оправка, которые после остывания образуют плотный сварной шов и тогда из полученной волноводной секции будет невозможно извлечь оправку 4.When the power in the discharge pulse of the power source to the inductor increases, microprotrusions will melt on the mating surfaces of the flange-waveguide and the waveguide-mandrel, which, after cooling, form a dense weld and then it will be impossible to remove the mandrel 4 from the obtained waveguide section.

При закреплении фланца 1 на корпусе волновода 2 (фиг. 5) электромагнитным импульсом с глубиной проникновения магнитного поля в металл на величинуWhen fixing the flange 1 on the body of the waveguide 2 (Fig. 5) with an electromagnetic pulse with a depth of penetration of the magnetic field into the metal by

Δ 2<h1 Δ 2 <h 1

нагрева сопряженных поверхностей фланца и волновода 2 практически не происходит, однако степень пластической деформации фланца 1 в направлении корпуса волновода 2 будет максимальной за счет отсутствия электромеханических сил взаимодействия между волноводом 2 и оправкой 4.heating of the mating surfaces of the flange and waveguide 2 practically does not occur, however, the degree of plastic deformation of the flange 1 in the direction of the body of the waveguide 2 will be maximum due to the absence of electromechanical forces of interaction between the waveguide 2 and the mandrel 4.

В результате будет получено плотное с большим числом микрораковин в зоне сопряжения поверхности фланца и корпуса волновода соединение без образования сварного шва, не обеспечивающее надежное закрепление фланца 1 на корпусе волновода 2.As a result, a dense connection with a large number of micro-shells in the mating zone of the surface of the flange and the waveguide body will be obtained without the formation of a weld, which does not provide reliable fastening of the flange 1 on the waveguide body 2.

Пример выполнения способаAn example of the method

Изготавливались волноводные секции СВЧ-диапазона. Изготовление волноводных секций осуществлялось на магнитноимпульсной установке типа МИУ-20/2 ХПИ (С0=90 мкФ, L0=78 нГн, f0=60 кГц, W0=20 кДж) в индукторе, изготовленном из бериллиевой бронзы БрБ2. В качестве источника питания использовался блок конденсаторов с мощностью в импульсе разряда на индуктор 20 кДж при начальном напряжении 4,5 кВ.The waveguide sections of the microwave range were made. The waveguide sections were fabricated on a MIU-20/2 KhPI magnetic pulse setup (С 0 = 90 μF, L 0 = 78 nH, f 0 = 60 kHz, W 0 = 20 kJ) in an inductor made of BrB2 beryllium bronze. A block of capacitors was used as a power source with a power in the discharge pulse to the inductor of 20 kJ at an initial voltage of 4.5 kV.

Использовались трубчатые заготовки с наружным диаметром 12,5 мм из меди M1 с отверстием, близким к профилю волновода в продольном сечении, полученные методом штамповки. Формообразование канала волновода осуществлялось на стальной оправке с переменным прямоугольным сечением, соответствующим форме канала волновода с размерами 8,1× 5,9 мм и 1,6× 0,8 мм на длине 63 мм.We used tubular billets with an outer diameter of 12.5 mm made of M1 copper with a hole close to the waveguide profile in longitudinal section, obtained by stamping. The waveguide channel was shaped on a steel mandrel with a variable rectangular cross section corresponding to the shape of the waveguide channel with dimensions of 8.1 × 5.9 mm and 1.6 × 0.8 mm over a length of 63 mm.

Заготовка волновода на оправке помещалась на специальном приспособлении внутри индуктора с числом витков, равным 10, где осуществлялся ее обжим до получения заданной формы канала тремя электромагнитными импульсами с вакуумным отжигом при t=680° С в течение 30 минут и травлением заготовки в растворе химического пассивирования меди и ее сплавов (по ТТП АЕЩ 5.071.0.271 в соответствии с ОСТ 107.460.092.001-86) между импульсами.The waveguide blank on the mandrel was placed on a special device inside the inductor with a number of turns equal to 10, where it was crimped to obtain the desired channel shape with three electromagnetic pulses with vacuum annealing at t = 680 ° C for 30 minutes and etching the workpiece in a copper passivation chemical solution and its alloys (according to TTP AESh 5.071.0.271 in accordance with OST 107.460.092.001-86) between pulses.

Затем обрабатывалась наружная поверхность и на наружной поверхности заготовки волновода в его концевой части со стороны канала меньшего сечения обрабатывалась ступенька диаметром 9 мм на длине 5,5 мм с кольцевым фасонным пазом на цилиндрической поверхности ступеньки. На образованную ступеньку волновода устанавливался фланец из меди Ml с наружным диаметром 17 мм и толщиной 5,5 мм. Базовые цилиндрические поверхности деталей изготавливались по 8 квалитету с шероховатостью поверхности 1,6 мкм.Then the outer surface was machined and on the outer surface of the waveguide blank in its end part from the side of the smaller channel, a step was machined with a diameter of 9 mm over a length of 5.5 mm with an annular shaped groove on the cylindrical surface of the step. A copper flange Ml with an outer diameter of 17 mm and a thickness of 5.5 mm was installed on the formed step of the waveguide. The base cylindrical surfaces of the parts were made according to the 8th grade with a surface roughness of 1.6 microns.

Закрепление фланца на волноводе, установленном на оправке и помещенным в индуктор, осуществлялось электромагнитным импульсом индуктора с энергией в импульсе 20 кДж.The flange was mounted on the waveguide mounted on the mandrel and placed in the inductor by an electromagnetic pulse of the inductor with an energy of 20 kJ per pulse.

Были изготовлены три партии волноводных секций по 15 штук в каждой при разном напряжении источника питания, которые определялись по известной зависимости величины проникновения магнитного поля в металл от частоты разряда источника на систему "индуктор-заготовка".Three batches of waveguide sections of 15 pieces each were made at different voltage of the power source, which were determined by the known dependence of the magnitude of the magnetic field penetration into the metal on the frequency of the discharge of the source on the inductor-workpiece system.

Для первой партии волноводных секций глубина проникновения магнитного поля в металл составила 6 мм, что соответствовало условиюFor the first batch of waveguide sections, the depth of penetration of the magnetic field into the metal was 6 mm, which corresponded to the condition

h1<Δ <h1+h2.h 1 <Δ <h 1 + h 2 .

Для второй партии волноводных секций глубина проникновения магнитного поля в металл составила 8,5 мм, что соответствовало условиюFor the second batch of waveguide sections, the depth of penetration of the magnetic field into the metal was 8.5 mm, which corresponded to the condition

Δ2&γτ;h1+h2.Δ 2 &gt; h 1 + h 2 .

Для третьей партии волноводных секций глубина проникновения магнитного поля в металл составила 3 мм, что соответствовало условию Δ3<h1.For the third batch of waveguide sections, the depth of penetration of the magnetic field into the metal was 3 mm, which corresponded to the condition Δ 3 <h 1 .

Контроль качества закрепления фланца на волноводе осуществлялся путем визуального контроля зоны соединения фланца и волновода со стороны фланца и контроль зоны соединения в продольном и поперечном сечениях на микроскопе БМИ - 2. Проводился также рентгеноструктурный анализ на дифрактометре ДРОН - 3 и растровая микроскопия на микроскопе РОМ-100У.The quality of fixing the flange to the waveguide was controlled by visual inspection of the flange and waveguide connection zone from the flange side and the connection zone in longitudinal and cross sections was checked using a BMI-2 microscope. X-ray diffraction analysis was also performed on a DRON-3 diffractometer and scanning electron microscopy on a ROM-100U microscope .

Проверка волноводных секций показала, что в первой партии после механической обработки торца волноводной секции линия соединения фланца и волновода визуально не просматривалась, а зоны соединения в продольном и поперечном сечениях на микроскопе просматривались как проплавленный тонкий слой металла.Inspection of the waveguide sections showed that in the first batch after machining the end of the waveguide section, the connection line between the flange and the waveguide was not visually visible, and the connection zones in the longitudinal and cross sections were viewed as a melted thin metal layer on the microscope.

Во второй партии волноводных секций после механической обработки торца волноводной секции линия соединения фланца и волновода визуально была хорошо различима, а на микроскопе просматривалось неплотное прилегание поверхностей фланца и волновода.In the second batch of waveguide sections, after mechanical processing of the end face of the waveguide section, the line of connection between the flange and the waveguide was visually clearly visible, and a loose fit of the surfaces of the flange and the waveguide was visible on the microscope.

В третьей партии волноводных секций линия соединения фланца и волновода со стороны торца визуально не просматривалась, а на микроскопе просматривались микрораковины и микропоры в продольном и поперечном сечениях соединения.In the third batch of waveguide sections, the line connecting the flange and the waveguide from the end side was not visually visible, and the microscope showed microracks and micropores in the longitudinal and transverse sections of the connection.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает изготовление волноводной секции с фланцем, превышающем размеры заготовки волновода, что расширяет технологические возможности способа изготовления волноводных секций, при этом повышается производительность труда и снижается расход цветного металла.Thus, the proposed technical solution provides the manufacture of a waveguide section with a flange exceeding the dimensions of the blank of the waveguide, which extends the technological capabilities of the method of manufacturing waveguide sections, while increasing labor productivity and reducing the consumption of non-ferrous metal.

Claims (1)

Способ изготовления волноводных секций, включающий обжим трубчатой заготовки, установленной на оправке, электромагнитным импульсом в несколько циклов до получения заданной формы канала волновода с вакуумным отжигом при t=650...700°С в течение не менее 30 мин, травление трубчатой заготовки между циклами и крепление фланца на волноводе, отличающийся тем, что крепление фланца на корпусе волновода осуществляют электромагнитным импульсом после формирования канала волновода и посадочного места фланца, причем глубину проникновения магнитного поля в металл определяют из соотношенияA method of manufacturing waveguide sections, including crimping a tubular billet mounted on a mandrel with an electromagnetic pulse in several cycles to obtain a given shape of the waveguide channel with vacuum annealing at t = 650 ... 700 ° C for at least 30 minutes, etching the tubular billet between cycles and mounting the flange on the waveguide, characterized in that the mounting of the flange on the body of the waveguide is carried out by an electromagnetic pulse after the formation of the waveguide channel and the seat of the flange, and the penetration depth of the magnetic for metal is determined from the ratio h1<Δ<h1+h2,h 1 <Δ <h 1 + h 2 , где
Figure 00000003
– глубина проникновения магнитного поля в металл;
Where
Figure 00000003
- the depth of penetration of the magnetic field into the metal;
h1 – толщина стенки фланца;h 1 - wall thickness of the flange; h2 – толщина стенки волновода;h 2 is the wall thickness of the waveguide; ρ – удельное электрическое сопротивление металла;ρ is the electrical resistivity of the metal; μа – магнитная проницаемость;μ a - magnetic permeability; f – частота разряда источника на систему “индуктор-заготовка”.f is the frequency of the discharge of the source to the system "inductor-billet".
RU2003112912/09A 2003-04-30 2003-04-30 Method for producing waveguide sections RU2232450C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003112912/09A RU2232450C1 (en) 2003-04-30 2003-04-30 Method for producing waveguide sections

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003112912/09A RU2232450C1 (en) 2003-04-30 2003-04-30 Method for producing waveguide sections

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2232450C1 true RU2232450C1 (en) 2004-07-10
RU2003112912A RU2003112912A (en) 2004-11-20

Family

ID=33414405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003112912/09A RU2232450C1 (en) 2003-04-30 2003-04-30 Method for producing waveguide sections

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2232450C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470421C1 (en) * 2011-07-11 2012-12-20 Открытое акционерное общество Завод "Красное знамя" Method of making corrugated waveguides

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО. 1993, №5-6, с.19-20. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470421C1 (en) * 2011-07-11 2012-12-20 Открытое акционерное общество Завод "Красное знамя" Method of making corrugated waveguides

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106944527B (en) A kind of pipe forming device and method based on electromagnetic attraction
US5826320A (en) Electromagnetically forming a tubular workpiece
EP0087911B1 (en) Method of making a male resistance welding electrode
CN105798262A (en) Production process for integrated type water-cooled motor shell of new energy automobile
CN109286056B (en) Terahertz metal coating hollow rectangular waveguide integral manufacturing method
RU2232450C1 (en) Method for producing waveguide sections
CN104723031A (en) Radial-forging type strain induction semi-solid state extrusion technology for waveguide tube
DE3361509D1 (en) Pressure casting process for manufacturing a heater nozzle
US3423819A (en) Method of forming relatively straight lengths of metal into elongated members
CN102909300B (en) Gear-shaped tubular column cold forging and shaping method and gear extruding and hole extruding mould
CN115608900B (en) Metal clad material wave-flat radial forging compound equipment and method thereof
JPH0521663B2 (en)
SU1431664A3 (en) Method of manufacturing semifinished items for forming of bimetallic pipes
CN110523899B (en) Precise hot processing method and die for flange type magnet yoke for electromagnetic brake clutch
US2373921A (en) Steel cartridge case
RU2220036C2 (en) Of consumable electrode and method for making it
US3316626A (en) Method of making an airfoil shaped electrode
RU2804236C1 (en) Method for manufacturing water-cooled piercing mill mandrel in form of two-layer hollow body and stamp for its implementation
RU2763714C1 (en) Method for making bimetallic pipes
CN201817557U (en) Mold for integrally electroforming three-dimensional sculpture
US3967484A (en) Method of manufacturing a low energy-loss waveguide circuit element
US3955274A (en) Method of manufacturing a low energy-loss waveguide circuit element
RU2228826C2 (en) Method for making die welded closed constructions of metallic sheet materials
FI83599B (en) Process for production of multi-hole metal profiles
IE56897B1 (en) Method for producing a composite center electrode for spark plug

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050501