波導(dǎo)管的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于波導(dǎo)管制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及波導(dǎo)管的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]半固態(tài)加工是20世紀(jì)70年代美國(guó)麻省理工學(xué)院的Flemings教授提出的一種金屬成形方法。所謂半固態(tài)加工，就是將金屬加熱到固相線和液相線之間的溫度，保溫一定時(shí)間，以獲得球形或者近球形的晶粒，然后再對(duì)其進(jìn)行成形的工藝技術(shù)，而半固態(tài)擠壓工藝是指將半固態(tài)坯料加熱到有50%左右體積液相的半固態(tài)狀態(tài)后放到經(jīng)過(guò)預(yù)熱的模具型腔內(nèi)，隨后合模，實(shí)現(xiàn)金屬熔體充填流動(dòng)，并且施加較高的機(jī)械壓力使金屬熔體在高壓條件下凝固并發(fā)生少量塑性變形的工藝，其成形過(guò)程中，球形或者近球形的半固態(tài)漿料具有流動(dòng)性好、成形力低及成形后的零件性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此該工藝受到越來(lái)越多的重視。
[0003]波導(dǎo)管是一種空心的、內(nèi)壁十分光潔的金屬導(dǎo)管或內(nèi)敷金屬的管子，用來(lái)傳送超高頻電磁波，通過(guò)它脈沖信號(hào)可以以極小的損耗被傳送到目的地，因此，波導(dǎo)管被廣泛應(yīng)用于通信、衛(wèi)星地面站、微波測(cè)量等領(lǐng)域。隨著科技和軍工的發(fā)展，電子工業(yè)和高性能新型雷達(dá)等對(duì)波導(dǎo)管提出了越來(lái)越高的要求，因此，波導(dǎo)管的精密制造工藝成為研宄的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外常見波導(dǎo)管主要有矩形波導(dǎo)管，圓形波導(dǎo)管，半圓形波導(dǎo)管，雷達(dá)波導(dǎo)管和光線波導(dǎo)管等，其制造工藝主要有:(I)拉制波導(dǎo)管，采用較大體積的圓空金屬管用拉模在波導(dǎo)拉深機(jī)上經(jīng)過(guò)多次拉深變形而成，成本低、精度也高，但是存在壁厚不均、偏心、表面橘皮、滑傷等缺陷，其質(zhì)量問(wèn)題尤其是表面粗糙度問(wèn)題長(zhǎng)期困擾該領(lǐng)域；(2)電鑄波導(dǎo)管，電鑄波導(dǎo)管是用電解法電鑄而成，先做一個(gè)芯胎，芯胎的外徑尺寸就等于所需要波導(dǎo)管的內(nèi)徑尺寸，然后放入電鍍槽內(nèi)，進(jìn)行電解，其過(guò)程與電鍍相同，芯胎作為陰極，另一端懸掛所需波導(dǎo)管材料的金屬板，作為陽(yáng)極。通以一定時(shí)間的電流，鍍層達(dá)到一定厚度后，從電鍍槽內(nèi)取出，外形經(jīng)過(guò)光潔加工后，再把金屬層與芯胎分開即可。該方法的優(yōu)點(diǎn)是:容易做成準(zhǔn)確、精度高、光潔度好的波導(dǎo)管。缺點(diǎn)是:因電解過(guò)程中需要消耗大量的電能，故制造成本較高；(3)焊接拼制波導(dǎo)管，是指利用銅板焊接或拼接而成，在沒(méi)有拉深設(shè)備拉制波導(dǎo)管的條件下，經(jīng)常采用焊接波導(dǎo)管來(lái)制造波導(dǎo)元件，但是大多情況下僅供實(shí)驗(yàn)室研宄、試驗(yàn)使用；(4)鑄造成形波導(dǎo)管，主要包括失蠟鑄造、水銀模鑄造、石膏型或陶瓷模鑄造等，尤其是失蠟鑄造成本低、工藝簡(jiǎn)單，因而應(yīng)用較廣，但是鑄造成形波導(dǎo)管存在晶粒粗大、組織分布不均勻，而且存在縮松、氣孔等缺陷，產(chǎn)品力學(xué)性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供波導(dǎo)管的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，通過(guò)該工藝，可制備出具有非枝晶細(xì)小均勻球狀微觀組織的波導(dǎo)管。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]波導(dǎo)管的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，包括以下步驟:
[0008]I)棒料初步變形:先準(zhǔn)備用于成形波導(dǎo)管的銅合金、鋁合金或鎂合金材質(zhì)的金屬棒料I ;然后對(duì)金屬棒料I預(yù)熱并進(jìn)行反復(fù)的鐓粗、拔長(zhǎng)，以獲得存貯畸變能的畸變態(tài)金屬棒料2 ；
[0009]2)棒料徑向鍛造:利用余熱對(duì)步驟I)中得到的畸變態(tài)金屬棒料2進(jìn)行徑向鍛造，具體為利用徑向鍛機(jī)在坯料周圍對(duì)稱分布的四個(gè)錘頭7，對(duì)畸變態(tài)金屬棒料2沿徑向進(jìn)行高頻率往復(fù)鍛打，同時(shí)利用機(jī)械手帶動(dòng)畸變態(tài)金屬棒料2邊做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)邊做軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使坯料在多頭螺旋式延伸變形情況下拔長(zhǎng)變細(xì)，以獲得徑向鍛造畸變態(tài)坯料3，且保證該徑向鍛造畸變態(tài)坯料3的徑向斷面的收縮率達(dá)到40%以上，隨后，對(duì)徑向鍛造畸變態(tài)坯料3進(jìn)行淬火處理；
[0010]3) 二次重熔:按照成形波導(dǎo)管所需坯料體積大小將步驟2)中得到的經(jīng)過(guò)淬火處理的徑向鍛造畸變態(tài)坯料3分割為合適大小后放入電爐或者中頻感應(yīng)加熱爐中進(jìn)行加熱及保溫處理，控制加熱溫度為金屬棒料I的半固態(tài)溫度區(qū)間范圍內(nèi)，保溫時(shí)間為5?30min，獲得固相分?jǐn)?shù)在40%?60%之間且具有細(xì)小、均勻、球狀微觀組織的波導(dǎo)管半固態(tài)坯料4 ;
[0011]4)半固態(tài)擠壓工藝:先將步驟3)獲得的波導(dǎo)管半固態(tài)坯料4放入半固態(tài)擠壓模具的型腔后進(jìn)行合模；接著，推動(dòng)半固態(tài)擠壓模具的壓頭擠壓波導(dǎo)管半固態(tài)坯料4，從而完成波導(dǎo)管半固態(tài)坯料4在半固態(tài)擠壓模具型腔內(nèi)的充型，待充型完成后，繼續(xù)施加較高的壓力進(jìn)行保壓直至該波導(dǎo)管半固態(tài)坯料4完全凝固為止，則獲得波導(dǎo)管半固態(tài)擠壓毛坯件5;隨后，開模取出波導(dǎo)管半固態(tài)擠壓毛坯件5并切去其澆口及溢流槽處多余的坯料，則獲得波導(dǎo)管成形件6，完成波導(dǎo)管的半固態(tài)擠壓，波導(dǎo)管成形件6是圓形波導(dǎo)管或矩形波導(dǎo)管。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了波導(dǎo)管的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1.金屬半固態(tài)成形的特殊成形機(jī)理決定了成形產(chǎn)品的良好的內(nèi)部組織和整體性能。與傳統(tǒng)鑄造成形工藝相比，利用本發(fā)明提供的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝制備的波導(dǎo)管成形件具有微觀組織晶粒細(xì)小，分布均勻且不存在縮松、氣孔等缺陷，產(chǎn)品力學(xué)性能好的特點(diǎn)。
[0014]2.本發(fā)明提供的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝中對(duì)波導(dǎo)管半固態(tài)坯料的制備采用了應(yīng)變誘發(fā)法，而應(yīng)變誘發(fā)法的工藝效果主要取決于兩個(gè)關(guān)鍵的階段，即較大的變形量以及二次重熔，在本發(fā)明中為產(chǎn)生較大的變形量，在對(duì)坯料進(jìn)行徑向鍛之前，就已經(jīng)通過(guò)對(duì)金屬棒料的反復(fù)“鐓粗-拔長(zhǎng)”來(lái)使坯料整體產(chǎn)生較大的變形量，隨后再利用徑向鍛造工藝使坯料產(chǎn)生更大的變形量，從而滿足應(yīng)變誘發(fā)法中對(duì)較大變形量的需求。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0016]圖2是本發(fā)明中利用余熱對(duì)步驟I)中得到的畸變態(tài)金屬棒料2進(jìn)行徑向鍛造以獲得徑向鍛造畸變態(tài)坯料3的原理示意圖，圖2(a)是主視圖；圖2(b)是側(cè)視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中提供的波導(dǎo)管半固態(tài)擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中波導(dǎo)管的半固態(tài)擠壓工藝過(guò)程中進(jìn)行擠壓充型、保壓凝固時(shí)的原理示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中波導(dǎo)管的半固態(tài)擠壓工藝過(guò)程中進(jìn)行開模取件時(shí)的原理示意圖。
[0020]圖6_(a)是本發(fā)明實(shí)施例1的圓形波導(dǎo)管初步成形件5示意圖；圖6_(b)實(shí)施例1的圓形波導(dǎo)管成形件6的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7-(a)是本發(fā)明實(shí)施例2的矩形波導(dǎo)管初步成形件5示意圖；圖7_(b)實(shí)施例2的矩形波導(dǎo)管成形件6的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例1，
[0024]參照?qǐng)D1，波導(dǎo)管的徑向鍛造式應(yīng)變誘發(fā)半固態(tài)擠壓工藝，