Способ изготовления ленточной спирали для линий замедления ламп бегущей волны Советский патент 1993 года по МПК B21F15/06 B21F21/00 

Изобретение относится к способам изготовления ленточных спиралей, использующихся в качестве замедляющих систем в лампах бегущей волны.

Традиционный метод навивки ленточной спирали заключается в том, что на вращающийся керн при помощи укладчика наматывается проволока, подающаяся с катушки, образуя спираль. Шаг спирали задается соотношением скорости вращения керна и поступательного движения укладчика. При этом внутренний диаметр спирали задается наружным диаметром керна, а наружный диаметр спирали равен наружному диаметру керна плюс удвоенная толщина наматываемой плющенки. Плющенку необходимых геометрических размеров получают плющением круглой проволоки. После навивки спираль заневоливают, при необходимости производят шлифовку наружной поверхности до получения размера необходимой точности, и подвергают термической обработке с целью снятия внутренних напряжений. Последнюю операцию снятия

спирали с керна производят либо вытравливая керн, либо скручивая спираль с керна.

Размеры готовой спирали должны удовлетворять требованиям по шагу, внутреннему и наружному диаметру, а цилиндричност ь наружной поверхности должна обеспечить в дальнейшем хороший тепловой контакт с обжимающими штабика- ми.

Недостатком существующего технологического процесса является то, что в результате упруго-пластической деформации происходит искажение поперечного сечения плющенки, при этом наружные слои плющенки растягиваются в продольном направлении и сжимаются в поперечном, а внутренние сжимаются в продольном и увеличиваются в поперечном. Кроме того.изве- сгно, что во время намотки спирали угол разворота плющенки относительно оси керна должен быть равен углу подъема витка спирали. Отклонение угла разворота плющенки от оптимального при навивке спирали приводит к непараллельности обел

с

00

IV

JO

(А)

;со

разующей витка по отношению к оси керна. Этот эффект возрастает с увеличением шага навивки и модуля упругости материала спирали. В результате увеличивается наружный диаметр спирали и резко ухудшается кон- такт в системе спираль-штабик, что приводит в дальнейшем к ре.зкому увеличению тепловой нагрузки на спираль. Данного недостатка можно в некоторых случаях избежать, увеличивая натяг ленты во время намотки спирали, однако внутренние напряжения в этом случае возрастают, что сказывается на температуре последующего отжига. Кроме того, величина натяга ограничена жесткостью керна на скручивание и с уменьшением диаметра керна допустимая величина резко уменьшается.

Известен способ изготовления ленточной спирали из проволоки, по которому формообразование ленточной спирали осу- ществляют плющением проволоки в ленту энергией ультразвуковых колебаний с одновременной навивкой ее на вращающийся керн. Плющение осуществляется в две стадии, причем на первой стадии создают уси- лие статического давлейия инструмента и осуществляют деформирование ленты со степенью обжатия 40-80% при урилии натяжения 10-60Н, на второй стадии снимают усилие статического давления инструмента и осуществляют калибровку поперечного сечения витков спирали со степенью обжатия 1-5% при усилии натяжения 5-40Н.

Устройство, реализующее данный способ изготовления ленточной спирали из проволоки, содержит инструмент-боек, закрепленный в концентраторе ультразвуковых колебаний и приводимой в колебательное движение магнитострикционным преобразователем. Проволока, накручиваясь на враща- ющийся керн, проходит в зоне деформации под бойком, где формируется в плющенку с требуемыми размерами,

Из сравнения точностных характеристик спиралей, полученных традиционным методом и с наложением ультразвуковых колебаний, установлено, что при изготовлении спиралей с ультразвуком точность по шагу сравнима с точностью навивки при традиционном методе.

Точность по наружному диаметру спиралей, полученных с наложением ультразвуковых колебаний, составляет менееt5 MKM, что значительно лучше, чем при традиционном методе навивки.

Ультразвуковое плющение спирали позволяет значительно уменьшить величину непараллельности образующей витка относительно оси керна по сравнению с традиционной технологией и добиться при-

легания витка спирали к керну практически по всей плоскости.

Однако данный способ содержит ряд существенных недостатков.

В результате воздействия бойка на материал спирали происходит деформация керна, на который навивается спираль. При этом заглубление витков спирали в керн в зависимости от степени обжатия может составлять для вольфрамовой спирали на молибденовом керне 20-30 мкм, а внутренний диаметр спирали уменьшается на соответствующую величину, что нивелирует достигнутую точность по наружному диаметру.

Для исключения этого недостатка необходимо применять керн с большей твердостью, чем материал спирали, например керамический. Это действительно дает результат, однако с уменьшением требуемого диаметра керна его прочность становится все меньшей, а при диаметре меньше одного миллиметра его прочность становится не- достаточной. Таким образом, для изготовления спиралей с диаметром мень- .ше одного .миллиметра данный способ неприемлем,

Целью изобретения является уменьшение остаточных напряжений и обеспечение точности заданных геометрических размеров, то есть разработка принципиально иного способа, который позволяет устранить указанные выше недостатки и на обычном оборудовании, используя керны диаметром до 0,3 мм, получать ленточные спирали с плоскостью образующей витка строго параллельной плоскости керна и геометрическими размерами не хуже, чем у аналогичных спиралей, навитых из круглой проволоки.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления ленточных спиралей линий замедления, содержащем операции изготовления ленты и навивки ленты на вращающийся керн, ленту изготавливают из материалов, обладающих разной пластичностью, при этом материал с меньшей пластичностью (например, вольфрам, молибден и др.) в виде двух и более проволок круглого поперечного сечения, расположенных параллельно и в определенной конфигурации относительно друг друга, соединяют между собой материалом, обладающим большей пластичностью и меньшим омическим сопротивлением (например, золото, серебро, медь) путем пропускания проволок круглого поперечного сечения через формообразую- щую фильеру, погруженную в расплав материала с большей пластичностью.

На фиг. 1 показана схема установки для получения ленты из двух и более проволок;

на фиг. 2 - форма фильеры для получения ленточной спирали из двух проволок; на фиг. 3 - продольный разрез ленточной спирали, полученной в соответствии с предложенным способом; на фиг. 4 - поперечный разрез ленты иной конфигурации, полученной из трех проволок; на фиг. 5 - форма фильеры для получения ленточной заготовки иной конфигурации из трех проволок.

Устройство для получения ленты из двух и более проводников состоит из катушек 1 (на чертеже две - по числу проводников) для проволок 2, направляющих роликов 3, 4, тигеля 5 с расплавом металла высокой пластичности, фильеры 6, приемной катушки 7.

Пример. Вольфрамовые проволоки диаметром 0,1 мм с двух катушек 1 одновременно подавали через направляющие ролики 3, 4 в тигель 5, в котором находился расплав материала с большой пластичностью (золото). В тигеле с расплавом золота проволоки проходят через формообразую- щую фильеру 6, расположенную в нижней части (см. фиг. 1, 2). На выходе была получена лента, ширина которой равна удвоенному диаметру исходной проволоки 0,2 мм, а высота диаметру исходной проволоки 0,1 мм, Форма поперечного сечения полученной ленты показана на фиг. 3. На ней буквой W (вольфрам) обозначен материал круглых проволок, а буквой Аи (золото) - материал, заполняющий пространство между круглыми проволоками и скрепляющий их в единую ленту. Полученная лента подавалась на приемную катушку 7, а с нее на станок И 4.017.0029М (на чертеже не показан), на котором навивали спираль на керне диаметром 0,5 мм. Так как жесткость ленты в поперечном сечении была значительно меньше, чем у ленты из однородного материала (плющенки), усилие, требуемое для того, чтобы образующая витка спирали была строго параллельной плоскости керна, уменьшилось и скручивание керна во время навивки спирали не происходило. Форма поперечного сечения витка (фиг. 3) соответствовала сечению, получаемому с помощью ультразвукового воздействия. Искажений формы поперечного сечения было значительно меньше, чем при навивке ленты из плющенки.

В результате была получена спираль с точностью геометрических размеров не хуже, чем при навивке спирали из круглой проволоки, а за счет материала покрытия (золота) -- с меньшим омическим сопротивлением, что благоприятно сказывается на параметрах ЛЕВ.

Применение предложенного способа не ограничивается изготовлением только

ленточных спиралей из плоской ленты. Применяя фильеры иной конфигурации, можно получить ленту с иным профилем поперечного сечения, например, с профилем (фиг. 4), значительно снижающим диэлектрические потери в линии замедления ЛБВ. Для получения ленты такого профиля были использованы три катушки вольфрамовой проволоки диаметром 60 мкм. Аналогично вышеописанному примеру их пропускали

через фильеру (фиг. 5). В результате была получена проволока (фиг. 4), из которой была навита спираль. Диэлектрические потери линии замедления с такой спиралью были меньше, чем со спиралью прямоугольного

или круглого сечения;

Использование предложенного способа позволит уменьшить разброс электрических параметров ЛБВ (напряжение взаимодействия, фазовые характеристики),

а также за счет стабилизации среднего радиуса спирали снизить брак по коэффициенту усиления.

Формула изобретения

Способ изготовления ленточных спиралей для линий замедления ламп бегущей волны, заключающийся в изготовлении ленты из проволоки круглого поперечного сечения и навивки ее в спираль на вращающемся керне, отличающийся тем, что, с целью повышения качества готового изделия за счет уменьшения остаточных упругих напряжений и обеспечения точности геометрических размеров и расширения технологических возможностей путем получения ленты с различной конфигурацией и с меньшим внутренним диаметром спирали, ленту изготавливают из двух элементов, материалы которых имеют р азную пластичность,

при этом в качестве элемента с меньшей пластичностью используют по меньшей мере две проволоки, которые располагают параллельно одна другой, а в качестве второго элемента используют соединяющий

проволоки расплав из материала с большей пластичностью и меньшим омическим сопротивлением по сравнению с материалом проволок путем пропускания через соединяющую проволоки в ленту фильеру

непосредственно после прохождения проволок через расплав.

Использование: в линиях замедления ламп бегущей волны. Сущность изобретения: ленту изготавливают из материала с разной пластичностью. При этом в качестве материала с меньшей пластичностью берут несколько проволок, которые соединяют между собой материалом с.большей пластичностью. Соединение проволок осуществляют в формообразующей фильере. 5 ил.