專利名稱：一種行波管螺旋線夾持裝置及其裝配工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及螺旋線行波管領域，具體涉及一種行波管螺旋線夾持裝置及其裝配工藝。
背景技術：
行波管是一種利用高速電子注與微波信號互作用將電子注的動能轉化為微波能量的功率放大器件。行波管的應用范圍十分廣闊，幾乎所有的衛(wèi)星通訊都使用行波管作為末級放大器。在大多數(shù)雷達系統(tǒng)中都要使用一只或若干只行波管作為產生高頻發(fā)射脈沖的大功率放大器。此外，行波管還可以用作某些大功率放大器如正交場放大器的激勵級。行波管高頻電路結構主要有兩類，一種是在寬帶場合使用的螺旋線，另一種是在大功率場合使用的耦合腔。行波管的螺旋線結構相當精密，其在行波管結構中必須有可靠的支撐?，F(xiàn)代螺旋線行波管中，為防止金屬材料發(fā)熱對高頻電路的影響，一般通過在行波管真空管殼與螺旋線之間設置陶瓷圓柱介質筒來為螺旋線提供優(yōu)良的支撐和散熱。因為所能使用的陶瓷介質筒的材料介電常數(shù)都比較高，為了盡可能降低陶瓷材料對螺旋線的加載作用，許多的行波管也使用薄的楔形夾持桿。由于夾持桿與螺旋線的交界處存在較大的溫度落差，為了降低夾持桿對應高頻電路的影響，螺旋線與夾持桿的裝配必須采用能最大限度減小接觸熱阻的技術。目前，螺旋線與夾持桿的裝配通常有三種方法一是三角夾持法，二是擠壓夾持法或熱膨脹夾持法，三是焊接法，這三種方法裝配后結構示意圖如圖1(a)、圖1(b)及圖1(c)所示。利用三角夾持法裝配夾持裝置時，首先用外力使包圍螺旋線的金屬管殼略微出現(xiàn)三角形畸變；然后將等距放置有三根夾持桿的螺旋線插入筒內，再移去使金屬管殼畸變的外力，在裝配的過程中，螺旋線會受到擠壓，為了增加螺旋線的強度，通常螺旋線的制作材料為鎢或鉬。三角夾持法一般使用較薄的金屬筒作為管殼，在插入螺旋線之后還要在管殼外安裝活動的磁極靴片，因此金屬筒與磁極靴片之間的熱傳導能力會比較差，另外在這一夾持方法中也難以應用銅制螺旋線，因此也在一定程度上降低了整個慢波結構的導熱性能。采用擠壓夾持法裝配夾持裝置時，在插入螺旋線和夾持桿之前，要將金屬筒加熱使其略微膨脹，在螺旋線和夾持桿插入后，金屬筒溫度下降，就將夾持桿和螺旋線夾緊。在裝配的過程中，螺旋線同樣會受到擠壓，其螺旋線所用的材料也是鎢或鉬。擠壓夾持法與三角夾持法類似，這種結構界面的溫升更加決定于材料的強度、表面情況、壓力大小、材料的導熱能力和導熱途徑的長短，因此擠壓夾持法對過盈量及材料和工藝的要求較高。采用焊接夾持法裝配夾持裝置時，首先將夾持桿與螺旋線焊接為一體，然后裝入真空管殼內。焊接夾持法裝配過程中，螺旋線不會受到擠壓，螺旋線材料的選擇范圍要比三角夾持法和壓力夾持法多，除鎢和鉬外還可以使用銅，銅的導熱能力大于鎢和鉬。同時由于在焊接結構中螺旋線與介質夾持桿已連為一體，能大大降低螺旋線因過熱而燒壞的可能
3性，同時也減小了螺旋線與介質間熱接觸引起的損耗。特別當夾持桿的材料為熱導率很好的氧化鈹時，焊接結構可以大幅度提高螺旋線的功率承受能力。以上三種方案，焊接方案相比較而言更具有吸引力，但其實施起來非常困難。如為了焊接，需將夾持桿的表面金屬化，由于材料間膨脹系數(shù)的不一致，會遇到熱膨脹問題，很容易引起材料的變形和開裂等。此外每根夾持桿須與螺旋線的每一匝都進行焊接，每一根夾持桿都與螺旋線有幾十個接觸點；為了保護螺旋線，每一根夾持桿的每一個接觸點都必須焊牢，因而焊接裝配工藝十分復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種夾持裝置的裝配工藝簡單、能保證為螺旋線提供良好的支撐、保證螺旋線具有好的導熱能力的行波管螺旋線夾持裝置及其裝配工藝。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為所述行波管螺旋線夾持裝置，包括真空管殼，所述螺旋線設于真空管殼內部中心位置，在所述真空管殼與螺旋線之間設有夾持桿，所述的夾持桿一側與螺旋線焊接，另一側緊貼真空管殼內壁。所述真空管殼內截面為正方形，所述真空管殼正方形內截面四角為圓角；所述夾持桿設于所述真空管殼內部圓角處，且所述夾持桿半徑與真空管殼內部圓角半徑相等。所述的行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，具體包括以下步驟(1)選取鎢或鉬材料制成的螺旋線，在螺旋線的外表面鍍銅層；(2)選取氧化鈹材料制成的夾持桿，首先在與螺旋線接觸的夾持桿一側表面進行金屬化處理，然后在夾持桿的金屬化層上鍍銅層，最后在夾持桿的銅層外鍍金層；(3)制作真空管殼及與真空管殼配合的薄壁圓筒；(4)將夾持桿及螺旋線放入真空管殼內；再將裝有夾持桿及螺旋線的真空管殼壓入薄壁圓筒內部；然后加熱至650°C 700°C ；夾持桿的金層及銅層與螺旋線的銅層之間進行擴散焊，在真空管殼的擠壓作用下，夾持桿與螺旋線穩(wěn)定焊接，同時真空管殼在薄壁圓筒的作用下向內膨脹，夾持桿緊貼真空管殼內壁實現(xiàn)定位；最后取下薄壁圓筒。所述步驟(1)中銅層的厚度為3 6微米。所述步驟(2)中采用鉬錳膏劑金屬化法對夾持桿表面進行金屬化處理。所述步驟(2)中，銅層的厚度為1 3微米；金層的厚度為3 6微米。所述步驟(3)中，真空管殼的材料為蒙耐爾合金；薄壁圓筒的材料為可伐4J34或蒙耐爾合金。本發(fā)明的有益效果在于所述行波管螺旋線夾持裝置及其裝配工藝，將真空管殼內截面設置為正方形，正方形內截面四角設置為圓角，夾持桿外徑設置成與真空管殼內截面圓角半徑相等，夾持桿一側與真空管殼圓角處配合，另一側與螺旋線焊接，這樣的結構能夠保證為螺旋線提供良好的支撐；夾持裝置采用焊接擠壓的方式裝配，螺旋線與夾持桿間焊接、夾持桿與真空管殼件的定位在一步完成；不僅能保證夾持桿為螺旋線提供可靠的支撐，極大的簡化了夾持桿的裝配工藝；同時，由于在夾持桿與螺旋線表面均鍍有金屬層，采用擴散焊的焊接方式以后，一方面受熱膨脹及受冷收縮引起的材料變形和開裂問題能有效避免，另一方面能夠保證螺旋線具有好的導熱能力。


下面對本發(fā)明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明圖1為現(xiàn)有技術中行波管螺旋線夾持裝置結構示意圖；圖2為本發(fā)明中行波管螺旋線夾持裝置結構示意圖；上述圖中的標記均為1、螺旋線，2、夾持桿，3、真空管殼，4、薄壁圓筒。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對最優(yōu)實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。如圖2所示，所述行波管螺旋線夾持裝置，包括真空管殼3，螺旋線1設于真空管殼 3內部中心位置，在真空管殼3與螺旋線1之間設有夾持桿2，夾持桿2 —側與螺旋線1焊接，另一側緊貼真空管殼3內壁。真空管殼3內截面為正方形，真空管殼3正方形內截面四角為圓角；夾持桿2設于所述真空管殼3內部圓角處，且所述夾持桿2半徑與真空管殼3內部圓角半徑相等。夾持桿2 —側與真空管殼3內部圓角配合，夾持桿2另一側與螺旋線1焊接；這樣的結構能夠為螺旋線1提供良好的支撐，同時這種結構的裝配工藝相對簡單。所述行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，包括以下實施例實施例一選取鎢或鉬材料制成的螺旋線，在螺旋線的外表面鍍3微米銅層；選取氧化鈹材料制成的夾持桿，首先運用鉬錳膏劑金屬化法在與螺旋線接觸的夾持桿一側表面進行金屬化處理，其次在夾持桿的金屬化層上鍍3微米銅層，最后在夾持桿的銅層外鍍3微米金層；利用蒙耐爾合金材料制作真空管殼和與真空管殼配合的薄壁圓筒，薄壁圓筒作為行波管螺旋線夾持裝置裝配時的輔助部件；將夾持桿及螺旋線放入真空管殼內，夾持桿與真空管殼通過自身的尺寸精度進行自定位；再將裝有夾持桿及螺旋線的真空管殼壓入薄壁圓筒內部；然后加熱至650°C，熱膨脹作用下，螺旋線、夾持桿、真空管殼及薄壁圓筒相互之間施加壓力，使各部分之間緊密接觸；夾持桿的金層及銅層與螺旋線的銅層之間進行擴散焊，在真空管殼的擠壓作用下，夾持桿與螺旋線穩(wěn)定焊接，同時真空管殼在薄壁圓筒的作用下向內膨脹，夾持桿緊貼在真空管殼內壁；最后取下薄壁圓筒，裝配工藝完成。實施例二選取鎢或鉬材料制成的螺旋線，在螺旋線的外表面鍍6微米銅層；選取氧化鈹材料制成的夾持桿，首先運用鉬錳膏劑金屬化法在與螺旋線接觸的夾持桿一側表面進行金屬化處理，其次在夾持桿的金屬化層上鍍1微米銅層，最后在夾持桿的銅層外鍍6微米金層；利用蒙耐爾合金材料制作真空管殼和與真空管殼配合的薄壁圓筒，薄壁圓筒作為行波管螺旋線夾持裝置裝配時的輔助部件； 將夾持桿及螺旋線放入真空管殼內，夾持桿與真空管殼通過自身的尺寸精度進行自定位；再將裝有夾持桿及螺旋線的真空管殼壓入薄壁圓筒內部；然后加熱至700°C，熱膨脹作用下，螺旋線、夾持桿、真空管殼及薄壁圓筒相互之間施加壓力，使各部分之間緊密接觸；夾持桿的金層及銅層與螺旋線的銅層之間進行擴散焊，在真空管殼的擠壓作用下，夾持桿與螺旋線穩(wěn)定焊接，同時真空管殼在薄壁圓筒的作用下向內膨脹，夾持桿緊貼在真空管殼內壁；最后取下薄壁圓筒，裝配工藝完成。實施例三選取鎢或鉬材料制成的螺旋線，在螺旋線的外表面鍍4. 5微米銅層；選取氧化鈹材料制成的夾持桿，首先運用鉬錳膏劑金屬化法在與螺旋線接觸的夾持桿一側表面進行金屬化處理，其次在夾持桿的金屬化層上鍍2微米銅層，最后在夾持桿的銅層外鍍4. 5微米金層；利用蒙耐爾合金材料制作真空管殼，采用可伐4J34材料制成與真空管殼配合的薄壁圓筒，薄壁圓筒作為行波管螺旋線夾持裝置裝配時的輔助部件；將夾持桿及螺旋線放入真空管殼內，夾持桿與真空管殼通過自身的尺寸精度進行自定位；再將裝有夾持桿及螺旋線的真空管殼壓入薄壁圓筒內部；然后加熱至675°C，熱膨脹作用下，螺旋線、夾持桿、真空管殼及薄壁圓筒相互之間施加壓力，使各部分之間緊密接觸；夾持桿的金層及銅層與螺旋線的銅層之間進行擴散焊，在真空管殼的擠壓作用下，夾持桿與螺旋線穩(wěn)定焊接，同時真空管殼在薄壁圓筒的作用下向內膨脹，夾持桿緊貼在真空管殼內壁；最后取下薄壁圓筒，裝配工藝完成。以上實施例一至實施例三中，采用鉬錳膏劑金屬化法對夾持桿表面進行金屬化處理；鉬錳膏劑金屬化參數(shù)法使用的材料配比按下表執(zhí)行
成份(％)適用瓷種涂層厚度金屬化溫度(° C),MoMnAl2O3SiO2CaO(μ m)保溫時間(ιι η)719127199%BcO40 5014000C, 30min所述行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，采用焊接擠壓的方式，螺旋線與夾持桿間焊接、夾持桿與真空管殼件的定位在一步完成；極大的簡化了夾持桿的裝配工藝，能保證夾持桿為螺旋線提供可靠的支撐，同時本發(fā)明所述的夾持裝置，可利用夾持桿和真空管殼自身的尺寸精度進行精確的定位；這種定位結構在擴散焊接結束后，不會因受冷收縮而導致夾持桿與螺旋線焊接點之間裂開；能夠保證螺旋線具有好的導熱能力。上面對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制， 只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種行波管螺旋線夾持裝置，包括真空管殼(3)，螺旋線(1)設于真空管殼(3)內部中心位置，其特征在于在所述真空管殼(3)與螺旋線(1)之間設有夾持桿(2)，所述的夾持桿(2) —側與螺旋線(1)焊接，另一側緊貼真空管殼(3)內壁。
2.按照權利要求1所述的行波管螺旋線夾持裝置，其特征在于所述真空管殼(3)內截面為正方形，所述真空管殼(3)正方形內截面四角為圓角；所述夾持桿(2)設于所述真空管殼(3)內部圓角處，且所述夾持桿(2)半徑與真空管殼(3)內部圓角半徑相等。
3.—種權利要求1和2任一項所述的行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，其特征在于 具體包括以下步驟(1)選取鎢或鉬材料制成的螺旋線，在螺旋線的外表面鍍銅層；(2)選取氧化鈹材料制成的夾持桿，首先在與螺旋線接觸的夾持桿一側表面進行金屬化處理，其次在夾持桿的金屬化層上鍍銅層，最后在夾持桿的銅層外鍍金層；(3)制作真空管殼及與真空管殼配合的薄壁圓筒；(4)將夾持桿及螺旋線放入真空管殼內；再將裝有夾持桿及螺旋線的真空管殼壓入薄壁圓筒內部；然后加熱至650°C 700°C ；夾持桿的金層及銅層與螺旋線的銅層之間進行擴散焊，在真空管殼的擠壓作用下，夾持桿與螺旋線穩(wěn)定焊接，同時真空管殼在薄壁圓筒的作用下向內膨脹，夾持桿緊貼真空管殼內壁實現(xiàn)定位；最后取下薄壁圓筒。
4.按照權利要求3所述的行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，其特征在于所述步驟 (1)中銅層的厚度為3 6微米。
5.按照權利要求3或4所述的行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，其特征在于所述步驟(2)中采用鉬錳膏劑金屬化法對夾持桿表面進行金屬化處理。
6.按照權利要求3或4所述的行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，其特征在于所述步驟(2)中，銅層的厚度為1 3微米；金層的厚度為3 6微米。
7.按照權利要求6所述的行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，其特征在于所述步驟 (3)中，真空管殼的材料為蒙耐爾合金；薄壁圓筒的材料為可伐4J34或蒙耐爾合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種行波管螺旋線夾持裝置及其裝配工藝；所述行波管螺旋線夾持裝置，包括真空管殼，所述螺旋線設于真空管殼內部中心位置，在所述真空管殼與螺旋線之間設有夾持桿，所述的夾持桿一側與螺旋線焊接，另一側緊貼真空管殼內壁；所述行波管螺旋線夾持裝置的裝配工藝，采用焊接擠壓的方式，螺旋線與夾持桿間焊接、夾持桿與真空管殼件的定位在一步完成。本發(fā)明行波管螺旋線夾持裝置及其裝配工藝，極大簡化了夾持桿的裝配工藝，能保證夾持桿為螺旋線提供可靠的支撐，能夠避免受熱膨脹及受冷收縮引起的材料變形和開裂問題，同時能夠保證螺旋線具有好的導熱能力。
文檔編號B25B11/02GK102324355SQ20111024833
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者吳華夏, 方衛(wèi), 江祝苗, 沈旭東, 肖兵 申請人:安徽華東光電技術研究所