книги из ГПНТБ / Бушминский, И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства учеб. пособие

В производстве деталей волноводов широко распро­ странено обратное выдавливание, позволяющее получать детали с более сложной конфигурацией полостей. Оно применяется для изготовления деталей волноводов, имеющих прямоугольные, Н и П-образное поперечные сечения канала.

Методом холодного выдавливания изготовляют дета-

лодного выдавливания волноводная труба с одним флан­ цем. Для такой конфигурации заготовку можно выбрать так, чтобы отходы при последующей обработке были ми­ нимальны. Также частично устраняется возможность деформации канала волновода в процессе сборки с флан­ цами.

Выбор диаметра и толщины фланца зависит от нор­ малей. Поскольку диаметр исходной заготовки обычно

110

выбирают равным диаметру фланца, то для получения детали той или иной конфигурации методом холодного выдавливания необходимо предварительно рассчитать один из важнейших параметров — степень деформации ср, величина которого зависит от формы и размеров сече­ ния волновода. Значение степени деформации, которая характеризует протекание процесса холодного выдавли­ вания, влияет на величину и плотность зерен металла детали волновода, характер течения металла и качество изготовляемых деталей. Она определяется в зависимости от соотношения площадей исходной заготовки F0 и попе­ речного сечения выдавливаемой детали F:

Для алюминия, меди и серебра степень деформации Ф не должна превышать 95%, для латуней Л62 и Л96 — 70 и 90% соответственно. Уменьшить степень деформа­ ции можно изменением формы поперечного сечения де­

При холодном выдавливании деталей волноводов в качестве исходной используются заготовки цилиндриче­ ской формы.

Размеры исходной заготовки определяют по объему изготовляемой детали. Поскольку диаметр заготовки за­ висит от размеров фланца, то объем детали определит высоту заготовки (объемы заготовки и детали равны).

В качестве материала заготовки используются медь или алюминий. Оба металла в отожженном состоянии (табл. 2.12) обладают высокой пластичностью и малым удельным сопротивлением.

В исходной цилиндрической заготовке должно быть получено центрально расположенное отверстие, форма и

111

размеры которого соответствуют форме и размерам ка­ нала волновода изготовляемой детали. Заготовку полу­ чают вырубкой.

Конструктивная особенность вырубного штампа за­ ключается в том, что на режущей кромке матрицы имеется скос под углом 45° на глубину 1 мм при вырубке

ность и чистоту поверхности канала волновода изготов­ ляемой детали. Для получения центральных отверстий используется прокалывание заготовки в специальном штампе (рис. 2.5).

При этом в отличие от пробивки процесс не заканчи­ вается отделением отхода от заготовки. На противопо­ ложной стороне заготовки образуется наплыв избыточ­ ного металла, который снимается последующим чисто­ вым фрезерованием. При прокалывании отверстия заго­ товка помещается в шаблон 2, который одновременно

112

служит направлением для направляющей 6 проклады­ вающего пуансона 3, закрепленного в пуансонодержателе 4. При опускании ползуна пресса верхний пуансон I через заготовку передает давление на направляющую 6, утапливая ее вместе с заготовкой внутрь штампа, втул­ ка 5 опускается, сжимая выталкиватель штампа. Одно­ временно пуансон 3 прокалывает отверстие в заготовке,

Для снятия внутренних напряжений после прокалы­ вания производится термообработка. Медные заготовки отжигаются либо в защитной, либо в нейтральной среде, алюминиевые — на воздухе.

Получение деталей волновода холодным выдавлива­ нием ведется по схеме обратного выдавливания. Это упрощает конструкцию штампа и облегчает удаление деталей из него после выдавливания. Схема обратного ьыдавливания детали волновода с прямолинейным кана­ лом дана на рис. 2.6. Предварительно смазанная исход­ ная заготовка укладывается в полость А разъемной матрицы 1, состоящей из двух частей, таким образом, что формующий вкладыш 2 входит в центральное отвер­ стие заготовки. При опускании ползуна пресса пуансон­

113

матрица 3 выдавливает деталь, при этом полость ее фор­ муется вкладышем 2.

По окончании процесса выдавливания (момент окон­ чания фиксируется упорами) и подъеме пуансона 3 де­ таль волновода остается в матрице из-за значительного сцепления стенок канала с формующим вкладышем 2. Включением нижнего выталкивателя 4 разъемная мат-

Рис. 2.7. Штамп для холодного выдавливания деталей волновода

рица 1 поднимается и одновременно готовое изделие снимается с формующего вкладыша 2.

Штамп для холодного выдавливания деталей волно­ водов с прямолинейным каналом показан на рис. 2.7. Блок штампа состоит из массивных верхней и нижней плит, двух направляющих колонок и втулок. В пакет штампа входят постоянные детали (нижняя 4 и верхняя 5 обоймы) и сменные (пуансон-матрица 1; формующий вкладыш 2, матрица 3 и упоры б). В процессе работы детали выталкивателя 7 соединяются с нижним вытал­ кивателем гидравлического 100-тонного пресса.

114

В связи с необходимостью получения заготовок, к точности размеров и чистоте внутренней поверхности которых предъявляются жесткие требования, а также вследствие возникновения высоких рабочих давлений, особое внимание необходимо уделить разработке конст­ рукции и изготовлению рабочих элементов и штампа в целом.

Рис. 2.8. Детали штампа холодного выдав­

ливания:

а — пуансон-матрица; б — формующий вкладыш

Основными рабочими элементами штампа являются пуансон-матрица (рис. 2.8, а) и формующий вкладыш (рис. 2.8,6). Пуансон-матрица передает рабочее усилие пресса на заготовку, непосредственно участвуя в дефор­ мации заготовки. Поскольку истечение металла проис­ ходит в полость пуансона-матрицы, входное отверстие должно быть выполнено строго концентрично конусной поверхности с основанием D. То же относится к направ­ ляющей шейке, предназначенной для предупреждения искривления волноводной части в процессе выдавлива­ ния. Диаметр направляющей шейки d на 0,02 + 0,03 мм больше диаметра du формующего пояска. Высоту пояска h[ можно принять равной 1,5—2 мм.

Поверхности конуса А и формующего пояска В долж­ ны обрабатываться особенно тщательно, это облегчает истечение металла при выдавливании.,

115

Пуансон-матрица, воспринимающая осевое усилие, равное рабочему, изготовляется из высоколегированных сталей марок ХВГ или Х12М. Термообработка, вклю­ чающая закалку и отпуск, должна обеспечить твердость

IIRC 56—58.

Формующий вкладыш (рис. 2.8, б) обеспечивает фор­ мование полости волновода, поэтому ж нему также предъявляются жесткие требования.

Особое внимание следует уделить центричности рас­ положения формующей части вкладыша и отделке ее поверхности на длине /. Значительные радиальные уси­ лия на поверхности формующей части вкладыша при­ водят к тому, что оптимальную длину I можно выбрать окончательно только после проведения поверочных рас­ четов на прочность. Для увеличения прочности формую­ щей части выполняется плавный переход с радиусом R — Зч-4 мм к цилиндрической части. В связи с этим необходимо предусмотреть припуск по толщине фланца для последующего удаления его части с конусным отвер­ стием.

выдавливания осложняется не только большим значе­ нием величин относительных деформаций, но и необхо­ димостью получения изделий с отношением высоты к диаметру порядка 20 и более. Это способствует воз­ растанию рабочих давлений и тем самым росту нагрузки на рабочие детали штампа. Для уменьшения растяги­ вающих усилий, действующих на формующую часть вкладыша, заготовку, рабочие части пуансона-матрицы и вкладыша смазывают, используя животные жиры.

Методом холодного выдавливания получают детали волноводов не только прямолинейные, но и с криволи­ нейным каналом. При этом истечение металла происхо­ дит в криволинейный канал пуансона-матрицы (рис. 2.9), которая делается разъемной для облегчения извлечения детали.

Процесс характеризуется тем, что по его окончании пуансон-матрица вместе с изогнутым волноводом остает­ ся в нижней части штампа. Нижний толкатель 4 подни­ мает разъемную матрицу 1, формующий вкладыш 2 вы­ ходит из канала заготовки 5, после чего осуществляется

116

разъем матрицы 1, пуансона-матрицы 3 и изделие уда­ ляется.

Этот метод применяется только для серийного произ­ водства, в связи с нерентабельностью изготовления ма­ лых партий волноводов из-за высокой стоимости инстру- ментально-штамповой оснастки.

Рис. 2.9. Схема процесса обратного выдавливания волноводных деталей с криволинейным каналом

При больших партиях он обеспечивает рост произво­ дительности труда, снижение трудоемкости изделий, уменьшение необходимой оснастки и инструмента.

§ 2.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРПУСОВ НАРАЩИВАНИЕМ МЕТАЛЛА

Метод гальванопластики или изготовления корпусов применяется недавно. Сущность его заключается в элект­ ролитическом осаждении слоя металла на оправку, кото­ рая по окончании процесса удаляется из готовой де­ тали.

Метод может быть осуществлен двумя способами: а) наращиванием корпусов на неразрушаемых (возврат­ ных) формах; б) на разрушаемых (невозвратных) фор­ мах.

К материалу н е р а з р у ш а е м ы х ф о р м предъяв­ ляются следующие требования: а) высокая коррозионная стойкость; б) хорошая обрабатываемость; в) малая сила сцепления с гальваническим осадком; г) износоустой­

117

чивость при многократных съемах изделия; д) низкая себестоимость.

Неразрушаемые формы изготавливаются как из не­ металлических материалов (стекло, пластмассы, кварц, поливинлхлорид), так и из металлов (хромоникелевые стали марок Х18Н9Т и Х18Н9, хромистые нержавеющие стали 4X13, 1X13, 2X13, 3X13, ЭИ-474, стали 10, 45, У7,

У8, 9ХС, титановые сплавы, например ИМП-1, сплавы типа инвар и т. д.). Так как поверхности формы должны точно воспроизводить внутреннюю поверхность изготав­ ливаемых волноводных корпусов, то при изготовлении формы необходимо обеспечить точность размеров в пре­ делах 2-го класса и чистоту поверхности не ниже V 10.

При конструировании форм нужно учитывать низкое качество гальванического осадка на ребрах формы. Причиной низкой плотности осадка на углах является то, что при точном прямом углу, напряженность электри­ ческого поля в его вершине равна нулю. Следует заме­ нить прямой угол на угол с малым радиусом скругления. Таким путем можно избежать расслоения без примене­ ния последующей пропайки волноводных корпусов по граням. Скругления незначительно влияют на электри­ ческие параметры полученного устройства. Особенно, если отношение длины волны к радиусу закругления велико.

Практика показала, что хорошее качество осадка в углах волноводных корпусов будет получено при вели­ чине радиуса закругления, приблизительно равной тол­ щине наращиваемой стенки.

При разработке конструкции формы кроме указанных требований необходимо учитывать и рентабельность тех­ нологического процесса.

В зависимости от конфигурации корпуса используют­ ся неразъемные и разъемные (состоящие из нескольких частей) неразрушаемые формы.

Неразъемные применяются в том случае, если их можно удалить за счет конусности или постоянства по­ перечного сечения по всей длине волноводного корпуса.

Разъемные формы необходимы, если наращенный волноводный корпус нельзя снять сразу со всей оп­ равки.

Неразрушаемые формы применяются в тех случаях, когда конфигурация волноводного корпуса позволяет удалить оправку целиком или по частям без нарушения

118

формы и размеров снятого узла и формы. Примером использования неразъемных форм является изготовле­

В приспособлении необходимо предусмотреть элемен­ ты, предохраняющие нерабочие части формы от воздей­ ствия электролита, для облегчения последующего удале­ ния частей формы из наращенного волноводного корпу-

3 2 1

Рис. 2.11. Плавный волноводный изгиб:

1 — пресс-материал ЛГ-4В; 2 — медное покрытие; 3 — серебряное покрытие

119