重庆大学

2015

矩形截面铝合金波导管是一种位于信号收发单元之间的波导物质边界装置,是雷达、遥测、遥控和远距离通讯等领域用于收集或反射波导束的重要器件。当今的雷达技术正在向更高的频段发展,应用毫米波技术研制高灵敏度雷达可以实现超低空探测和跟踪目标,使其具有分辨力高,抗干扰能力强,系统体积小,重量轻等一系列优点。而矩形波导管是其关键零部件,因此矩形波导管的精密制造工艺成为研究的难点与热点。在各种规格的矩形波导管中,多道次拉拔变形强化技术已经被广泛采用,但普遍遇到的问题是壁厚不均,偏心,表面橘皮,划伤,粗糙等,其质量问题尤其是表面粗糙问题长期困扰该领域。 国内外常见的成型工艺有三种：一是多道次冷拉拔后化学抛光,光亮退火,电解研磨等,如研究高精度波导管已有近100年历史的美国生产半导体设备所用的高清洁不锈钢管的方法：管坯经冷拔后进行光亮退火,再电解研磨。但这种方法明显具有环境污染、增加成本、降低效率等弊端。二是开发效果更佳的润滑剂或磷化技术,改进润滑方式。管坯与模具表面的接触属于高压应力状态,此时很容易因润滑剂逃逸而形成“混合摩擦区”和“干摩擦区”因此减少摩擦力可以减少模具磨损,提高制品表面质量。现阶段国内大部分厂家采用磷化-皂化的处理方法,多孔状态的磷化膜吸附皂化液,干燥后进行拉拔。但这种近固态的润滑膜在高压应力下很快逃逸而形成局部干摩擦区,又因为高速拉拔时由于变形及摩擦生热而造成局部高温,最终导致拉拔成形后的管材表面有划痕及局部烧伤。三是从成形方式、变形规划及模具等方面入手来实现多道次拉制的平滑性能,上世纪90年底,日本住友金属公司采用带台阶的芯头的拔制法,研制出内表面粗糙度Rmax<1μm的半导体用高情节性BaⅡ不锈钢管,该方法取代了光亮退火及电解研磨法,制造成本随之降低很多,但可见技术资料几乎没有。 本发明涉及一种多道次滚动拉拔加工矩形截面管材的方法,该方法吸取了两种常规变形工艺即轧制和拉拔的优点而形成的一种新型塑性成形工艺。它利用带孔型的多组滚轮轧制金属,低成本的制造具有高精度形状和尺寸及良好内部质量的铝合金波导管。本发明采用柔性滚轮组替代了传统模具,来成型矩形铝合金波导管,并引入流函数法对滚轮所组成的三维型腔进行光顺化处理,以降低坯料变形过程中的接触摩擦力,并提高了坯料变形过程的稳定性。利用此种新型加工方法,金属变形较固定模拉拔变形量大,拉拔力小,且可省去润滑,减少工序,降低了能耗,并且易于加工难变形的金属。力系不封闭而降低滚轮与管坯的接触面力,同时使传统滑动摩擦形式改进为滚动摩擦形式,有效防止润滑剂逃逸而形成干摩擦区,从而避免波导管成形过程中的划伤、龟裂。 本发明采用的技术方案为：多道次滚动拉拔加工矩形铝合金波导管的方法,其特征在于,采用三道次滚式拉拔方法生产矩形波导管,圆形铝合金波导管通过由传动的多组滚轮形成的孔型进行拉伸,使管坯在拉拔过程中形状变化缓慢进行,逐渐形成矩形;其中,第一道次为圆管坯滚拔过渡为椭圆形,第二道次为利用带流线型的滚动模将椭圆形管滚拔过渡为近似矩形,第三道次为带长芯杆的滚拔使近似矩形管定型为矩形管。 相比现有技术,本发明具有如下有益效果： 本发明通过由传动的多组滚轮形成的孔型进行拉伸,使管坯在拉拔过程中形状变化缓慢进行,逐渐形成矩形,减弱了不均匀变形的各种弊端,工序集中,效率高。吸取现有常规变形工艺即轧制和拉拔的优点而形成的一种新型塑性成形工艺,将一系列带有特定型面的滚轮组成光顺滑的型面来替代传统的模具型腔,实现处处滚动接触,从而拉制出质量较好,表面光滑的矩形铝合金波导管;它利用带孔型的多组辊轧制金属,低成本的制造具有高精度形状和尺寸及良好内部质量的铝合金波导管。 本发明提出基于“变形量的多道次均匀化、协调、安全分配,降低拉拔过程中的摩擦副作用,累积缺陷的矫正”的全面超平滑调控技术。所述变形量多道次均匀化,即三个工步中,每步的变形量大致相等,从而使变形均匀,更容易得到较好的成品。本发明采用柔性滚轮组替代了传统模具,来成型矩形铝合金波导管,并引入流函数法对滚轮所组成的三维型腔进行光顺化处理,以降低坯料变形过程中的接触摩擦力,并提高了坯料变形过程的稳定性。利用此种新型加工方法,金属变形较固定模拉拔变形量大,拉拔力小,且可省去润滑,减少工序,降低了能耗,并且易与加工难变形的金属。