淺談銅與鋁波導(dǎo)管的折彎加工方法改進(jìn)

孫龍

摘要：波導(dǎo)管是雷達(dá)系統(tǒng)中的重要組成部分，由于加工困難，波導(dǎo)管的彎曲加工一直是微波器件加工的難題。本文通過對波導(dǎo)管彎曲成型的特點(diǎn)及變形機(jī)理的分析，經(jīng)過理論計(jì)算及實(shí)踐操作后總結(jié)一些經(jīng)驗(yàn)，在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面有很好的效果。

關(guān)鍵字：銅;鋁波導(dǎo)管;折彎加工難點(diǎn);改進(jìn)方法

前言：在我廠生產(chǎn)的雷達(dá)產(chǎn)品中，要用到大量的銅或鋁彎波導(dǎo)管，它是用來傳輸電磁波的一種微波元器件，隨著對微波元件加工的要求越來越精密，特別是毫米波在雷達(dá)通信，電子對抗，儀器測量上的應(yīng)用，使微波元件的尺寸更小，形狀更復(fù)雜，精密要求更高。作為傳輸電磁波的波導(dǎo)管是微波元件中的重要組成部分，其中各種形狀的彎波導(dǎo)管的加工則是波導(dǎo)管加工中的難點(diǎn)，要確保彎曲處橫截面要與直波導(dǎo)處橫截面保持一致。

一、波導(dǎo)管彎曲成形特點(diǎn)及問題解決措施

（一）所要達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)：

a.可進(jìn)行寬面及窄面的彎曲，其彎曲角度為30°-150°，彎曲精度為±10′。

b.寬面彎波導(dǎo)最小彎曲半徑達(dá)20mm。

c.窄面彎波導(dǎo)最小半徑達(dá)40mm。

d.波導(dǎo)管彎曲內(nèi)腔表面粗糙度Ra小于或等于0.8um。

e.彎曲波導(dǎo)管滿足電磁波性能指標(biāo)。

（二）波導(dǎo)管彎曲成形的特點(diǎn)：

波導(dǎo)管在彎曲加工時(shí)，不僅會產(chǎn)生橫截面形狀的改變，而且壁厚也會發(fā)生變化，因此波導(dǎo)管彎曲的關(guān)鍵在于如何盡量減小內(nèi)腔尺寸的變形量。波導(dǎo)管彎曲時(shí)，其內(nèi)側(cè)面受壓變形，厚度增加，寬度增大;外側(cè)面受拉變形，壁厚變薄，側(cè)面寬度減小。因此波導(dǎo)管彎曲時(shí)必須對截面畸形變進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（三）90°彎波導(dǎo)管的加工方法

90°彎波導(dǎo)加工中我廠常用填料有鋼帶和低熔點(diǎn)合金，填鋼帶彎曲波導(dǎo)管是較常用的一種彎波導(dǎo)管加工方法，適合小批量的生產(chǎn)類型，所用設(shè)備及工裝有油壓機(jī)，凹凸模夾板墊片，抽鋼帶機(jī)等。

下面分析彎曲中的缺陷及改進(jìn)措施：

1.彎曲后尺寸不準(zhǔn)確

彎曲后尺寸不準(zhǔn)確的主要原因是油壓機(jī)的壓力值選取不當(dāng)，或是彎模角度不對，改進(jìn)措施：調(diào)整油壓機(jī)的壓力值。壓力過小，角度偏小，壓力過大時(shí)零件容易發(fā)生開裂。工作中我們一般選擇：銅波導(dǎo)5-6噸，鋁波導(dǎo)選擇2-4噸;運(yùn)用加工中心精修彎模角度，考慮回彈量，彎模角度實(shí)際值比理論值小0.5°-1°。

2.外側(cè)管壁開裂

a.熱處理不當(dāng)，材料塑性差，不能使管壁產(chǎn)生充分彎形。

b.波導(dǎo)管在模具中受到的夾緊力均勻或變形太快。

c.改進(jìn)措施：

嚴(yán)格控制熱處理退火溫度，把零件放在500攝氏度的爐中恒溫2小時(shí)后隨爐冷卻。經(jīng)過這樣熱處理后材料塑性極好，可有效防止開裂;在壓緊夾板前打一些潤滑油在夾板上，夾緊波導(dǎo)管時(shí)兩邊螺栓用力均勻扭緊，啟動油壓機(jī)時(shí)速度緩慢均勻向下。

3.內(nèi)管壁起皺

由于內(nèi)管壁受擠壓，所以存在起皺現(xiàn)象，但可通過改變傳統(tǒng)的加工方法人為降低起皺程度，就拿90度的彎波導(dǎo)來舉例：把一次壓到底改分三次壓的“三步分壓法”，第一次壓約30度，這時(shí)起皺不嚴(yán)重，把波導(dǎo)管拿出來放在平板上墊上膠木用錘子把起皺處錘平整;第二次再壓到約60度，再拿出用同樣的方法錘平，第三次才把零件壓到90度。經(jīng)過三次分壓后使波導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)壁產(chǎn)生了充分均勻的變形，消除了起皺現(xiàn)象，如果直接壓到90度，那么起皺疊加極為嚴(yán)重，波導(dǎo)管直接報(bào)廢。

4.拉傷內(nèi)腔表面

在抽取鋼帶時(shí)極易把內(nèi)腔拉傷造成零件報(bào)廢，因?yàn)椴▽?dǎo)管內(nèi)腔表面光潔度要求很嚴(yán)，為了解決好這個(gè)難題，通過多次試驗(yàn)后最終確定在填入鋼帶前在內(nèi)腔貼膜的方法來解決拉傷難題，把油性牛皮紙割成長條形放入波導(dǎo)管中，兩端用膠水粘住以固定油性牛皮紙，彎寬面就貼窄面，彎窄面就貼寬面，充分利用油性牛皮紙韌性來保護(hù)內(nèi)腔不被鋼帶劃傷，彎好的波導(dǎo)管可得到100%保護(hù)，極好的提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

三、對小口徑復(fù)雜彎波導(dǎo)的折彎方法研究

下圖1為我廠的另外一種產(chǎn)品的銅彎波導(dǎo)，此波導(dǎo)管由兩次不同方向的90度折彎而成，很顯然用鋼帶填充不可能，針對這種類型的波導(dǎo)管，可以選擇用低熔點(diǎn)合金作為填充材料。低熔點(diǎn)合金又稱易熔合金，是指含有錫（sn），鉛筆（pb），鎘（cd ），鉍（Bi），銦（In）為主要成分的合金的統(tǒng)稱。按熔點(diǎn)特性分為：共晶合金和非共晶合金。我廠用的是熔點(diǎn)為70攝氏度的共晶合金低熔點(diǎn)，因?yàn)榇说腿埸c(diǎn)合金在凝固后和熔化時(shí)的體積幾乎不變，線性變形很低，具有良好強(qiáng)度和韌性，折彎前先把液態(tài)低熔點(diǎn)灌入波導(dǎo)管內(nèi)，待低熔點(diǎn)凝固后再把波導(dǎo)管放在

模具中先折彎出一個(gè)方向的90度角，然后劃好線后再折彎另一個(gè)方向的90度角，折彎成型后用油浴法即可熔化低熔點(diǎn)合金。用灌低熔點(diǎn)的方法可有效保護(hù)波導(dǎo)管內(nèi)腔的光潔度，所以此法是折彎小口徑復(fù)雜彎波導(dǎo)管的優(yōu)選填充料。

四、彎曲模設(shè)計(jì)

根據(jù)所加工彎波導(dǎo)的不同，彎曲?？煞譃閱螐澞?，復(fù)合模（例如S型模，U型模）等。在加工U型彎波導(dǎo)時(shí)，如果兩個(gè)彎之間的中心距足夠大，可以用單彎模分兩次彎曲的方法來實(shí)現(xiàn);如中心距小，需用U型模彎曲，分多次進(jìn)行彎曲，避免一次彎曲變形過大，造成開裂或起皺，先用單彎模彎出一道彎，再用U形模彎曲成型。加工批量彎波導(dǎo)管的彎曲模材料選模具鋼，而一些僅加工幾件的特殊形狀的彎曲模，一般單用40cr合金鋼或45#鋼等。彎曲模設(shè)計(jì)時(shí)，凹模厚度比波導(dǎo)管外徑小0.15-0.2mm，使凹模在夾板中可以活動，夾板壓住波導(dǎo)管調(diào)整中心位置;凸模厚度比凹模小0.05-0.1mm。彎曲時(shí)，凸凹模與波導(dǎo)管之間墊壁厚1mm的墊片，以防止凸凹模在運(yùn)動時(shí)對波導(dǎo)管外壁造成損傷。這樣在計(jì)算凸凹模的彎曲半徑時(shí)要加上墊片厚度，避免彎曲過程中損傷與凹模接觸的波導(dǎo)管外表面?？紤]回彈量，波導(dǎo)管的折彎角實(shí)際值比理論值小0.5°-1°。

結(jié)束語：通過采用填充鋼帶和低熔點(diǎn)合金的方法去應(yīng)對不同的銅鋁彎波導(dǎo)管，解決了采用傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的不足和缺陷，特別是采用“三步分壓法”和“內(nèi)腔貼膜法”解決了波導(dǎo)彎曲過程中常見的缺陷，提高了波導(dǎo)管成型的加工效率及波導(dǎo)內(nèi)表面粗糙度，口徑尺寸的控制、波導(dǎo)管內(nèi)表面的平整度等質(zhì)量問題得到很大改善，加工一致性好，經(jīng)調(diào)試合格率達(dá)100%，為彎波導(dǎo)的加工提供了一種新的途徑。

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