淺談銅與鋁波導管的折彎加工方法改進

孫龍

摘要：波導管是雷達系統中的重要組成部分，由于加工困難，波導管的彎曲加工一直是微波器件加工的難題。本文通過對波導管彎曲成型的特點及變形機理的分析，經過理論計算及實踐操作后總結一些經驗，在提高生產效率和產品質量方面有很好的效果。

關鍵字：銅;鋁波導管;折彎加工難點;改進方法

前言：在我廠生產的雷達產品中，要用到大量的銅或鋁彎波導管，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通信，電子對抗，儀器測量上的應用，使微波元件的尺寸更小，形狀更復雜，精密要求更高。作為傳輸電磁波的波導管是微波元件中的重要組成部分，其中各種形狀的彎波導管的加工則是波導管加工中的難點，要確保彎曲處橫截面要與直波導處橫截面保持一致。

一、波導管彎曲成形特點及問題解決措施

（一）所要達到的主要技術指標：

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

b.寬面彎波導最小彎曲半徑達20mm。

c.窄面彎波導最小半徑達40mm。

d.波導管彎曲內腔表面粗糙度Ra小于或等于0.8um。

e.彎曲波導管滿足電磁波性能指標。

（二）波導管彎曲成形的特點：

波導管在彎曲加工時，不僅會產生橫截面形狀的改變，而且壁厚也會發生變化，因此波導管彎曲的關鍵在于如何盡量減小內腔尺寸的變形量。波導管彎曲時，其內側面受壓變形，厚度增加，寬度增大;外側面受拉變形，壁厚變薄，側面寬度減小。因此波導管彎曲時必須對截面畸形變進行嚴格控制。

（三）90°彎波導管的加工方法

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

下面分析彎曲中的缺陷及改進措施：

1.彎曲后尺寸不準確

彎曲后尺寸不準確的主要原因是油壓機的壓力值選取不當，或是彎模角度不對，改進措施：調整油壓機的壓力值。壓力過小，角度偏小，壓力過大時零件容易發生開裂。工作中我們一般選擇：銅波導5-6噸，鋁波導選擇2-4噸;運用加工中心精修彎模角度，考慮回彈量，彎模角度實際值比理論值小0.5°-1°。

2.外側管壁開裂

a.熱處理不當，材料塑性差，不能使管壁產生充分彎形。

b.波導管在模具中受到的夾緊力均勻或變形太快。

c.改進措施：

嚴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小時后隨爐冷卻。經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，夾緊波導管時兩邊螺栓用力均勻扭緊，啟動油壓機時速度緩慢均勻向下。

3.內管壁起皺

由于內管壁受擠壓，所以存在起皺現象，但可通過改變傳統的加工方法人為降低起皺程度，就拿90度的彎波導來舉例：把一次壓到底改分三次壓的“三步分壓法”，第一次壓約30度，這時起皺不嚴重，把波導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。經過三次分壓后使波導管的內側壁產生了充分均勻的變形，消除了起皺現象，如果直接壓到90度，那么起皺疊加極為嚴重，波導管直接報廢。

4.拉傷內腔表面

在抽取鋼帶時極易把內腔拉傷造成零件報廢，因為波導管內腔表面光潔度要求很嚴，為了解決好這個難題，通過多次試驗后最終確定在填入鋼帶前在內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內腔不被鋼帶劃傷，彎好的波導管可得到100%保護，極好的提高了產品質量。

三、對小口徑復雜彎波導的折彎方法研究

下圖1為我廠的另外一種產品的銅彎波導，此波導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管，可以選擇用低熔點合金作為填充材料。低熔點合金又稱易熔合金，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稱。按熔點特性分為：共晶合金和非共晶合金。我廠用的是熔點為70攝氏度的共晶合金低熔點，因為此低熔點合金在凝固后和熔化時的體積幾乎不變，線性變形很低，具有良好強度和韌性，折彎前先把液態低熔點灌入波導管內，待低熔點凝固后再把波導管放在

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

四、彎曲模設計

根據所加工彎波導的不同，彎曲模可分為單彎模，復合模（例如S型模，U型模）等。在加工U型彎波導時，如果兩個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現;如中心距小，需用U型模彎曲，分多次進行彎曲，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。彎曲模設計時，凹模厚度比波導管外徑小0.15-0.2mm，使凹模在夾板中可以活動，夾板壓住波導管調整中心位置;凸模厚度比凹模小0.05-0.1mm。彎曲時，凸凹模與波導管之間墊壁厚1mm的墊片，以防止凸凹模在運動時對波導管外壁造成損傷。這樣在計算凸凹模的彎曲半徑時要加上墊片厚度，避免彎曲過程中損傷與凹模接觸的波導管外表面。考慮回彈量，波導管的折彎角實際值比理論值小0.5°-1°。

結束語：通過采用填充鋼帶和低熔點合金的方法去應對不同的銅鋁彎波導管，解決了采用傳統工藝產生的不足和缺陷，特別是采用“三步分壓法”和“內腔貼膜法”解決了波導彎曲過程中常見的缺陷，提高了波導管成型的加工效率及波導內表面粗糙度，口徑尺寸的控制、波導管內表面的平整度等質量問題得到很大改善，加工一致性好，經調試合格率達100%，為彎波導的加工提供了一種新的途徑。

參考文獻：

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