15.2.2. Прессование и штамповка

а) Прессование. Некоторые методы изготовления основаны на профилировании металлических заготовок. Волноводные трубы прямоугольного и круглого поперечного сечения и трубы для гребневых волноводов обычно изготовляются путем вытяжки [17, 116] из цилиндрических заготовок. Для получения высокой механической прочности и хорошей электрической проводимости могут быть использованы различные материалы; например, волновод изготовляется из нержавеющей стали с внутренним покрытием из серебра. Такой метод изготовления используется для волноводов с поперечным сечением от до Для обеспечения приемлемого срока службы волочильных досок на внешних и внутренних углах радиусы закругления должны быть небольшими.

Сверхвысокочастотные узлы могут изготовляться из тонких металлических полос методом прессования -образных секций, которые затем спаиваются или склепываются, образуя волновод необходимой формы. Контактные прокладки могут изготовляться методом штамповки. Часто используется горячая штамповка из латуни и других немагнитных металлов; типичными примерами являются соединительные фланцы для волноводов с поперечным сечением от до

Горячая штамповка с выдавливанием производится при температуре, близкой к температуре пластического состояния металла; этот процесс используется для производства алюминиевых волноводных труб. Ударное прессование, при котором деталь формируется высоким давлением, может использоваться для изготовления деталей из металлов, подобных магнию. Небольшая цилиндрическая заготовка помещается под прессом на нижнюю половину каленого штампа, имеющего внутреннюю форму детали. Верхняя половина штампа имеет внешнюю форму детали. Заготовка и штамп предварительно нагреваются. Под нажимом пресса металл вытесняется и заполняет пустой объем, имеющий форму детали.

Рис. 15. 6. Штамповка металлической заготовки. На рисунке показаны линии деформации металла.

б) Штамповка. Процесс, который называют штамповкой, состоит в следующем: изготовляется приспособление из каленой стали, называемое пуансоном, размеры которого соответствуют внутренним размерам изготовляемой детали; пуансон под давлением медленно погружается в металлическую заготовку и затем извлекается из нее. Так как размеры и форма штампа соответствуют детали, то никакой дополнительной механической обработки не требуется. Для предотвращения разрыва матрицы штампа вокруг нее необходимо поставить соответствующие опоры, а сама матрица изготовляется из хромоникелевой или других соответствующих сортов стали. Типичное приспособление показано на рис. 15.6. Пресс для пуансона должен иметь поршень двойного действия и обладать соответствующей мощностью; было найдено, что для штамповки сверхвысокочастотных элементов вполне удовлетворительным является 200-тонный мостовой пресс с пневматическим управлением. Длина заготовки обычно превышает длину полости в готовом изделии и поэтому нет необходимости пропускать пуансон сквозь всю заготовку.

Микрофотографии разрезов отштампованных заготовок показывают [131], что при штамповке в металле возникают значительные пластические деформации в радиальном и осевом направлениях. Эти пластические деформации накладывают ограничения на

внутреннюю форму деталей, которые могут быть отштампованы; несмотря на это метод может быть использован для различных поперечных сечений от простых до очень сложных. Отштампованы могут быть только симметричные детали и во избежание поломки пуансонов длина полости не должна превышать размера поперечного сечения более, чем в восемь раз.

Хотя изделия могут быть отштампованы из железа и стали, но из-за пластической деформации более предпочтительны немагнитные материалы алюминий, латунь и медь. Чистый алюминий марок или можно использовать для холодной штамповки со смазкой минеральным маслом. Медь и латунь ввиду их быстрого затвердевания требуют нагрева перед штамповкой до 800° С. Этот нагрев лучше производить в электрической муфельной печи, откуда заготовка должна быстро подаваться в матрицу. После штамповки заготовка вместе с пуансоном охлаждается в воде, причем разрыв между окончанием штамповки и охлаждением не должен превышать 30 сек. Пуансон извлекается уже после охлаждения, вследствие чего обеспечиваются минимальная усадка, точные размеры и нужная чистота поверхности. Хорошими материалами являются бескислородная медь и латунь содержащая меди и олова. Латунь, содержащая свинец, растрескивается и поэтому не пригодна для штамповки.

Если полости не очень велики, то пуансоны мало изнашиваются и поэтому их размеры доводят до соответствующих внутренних размеров изделия и лишь несколько уменьшают для горячей штамповки. В целях предотвращения растрескивания и расщепления, обусловленных сосредоточенной нагрузкой, на всех внешних углах пуансона делаются небольшие фаски шириной около Обычно на пуансоне предусматривается большая плоская головка или переходная муфта, с помощью которой он укрепляется в прессе.

Сталь для пуансонов должна допускать глубокую закалку без деформаций и выдерживать давление до 30 т/см. Она не должна «схватывать» мягкий металл заготовки, что обеспечивает плавное и легкое извлечение пуансона. При горячей штамповке материал пуансона не должен отпускаться. Было найдено, что пригодным для холодной штамповки материалом является быстрорежущая инструментальная сталь с 18% содержанием вольфрама; кроме того, она содержит также 0,75% углерода, 4,5% хрома и 1,2% ванадия. После двух стадий термической обработки при температуре 400-500°С сталь цементируется при температуре 1300° С и закаливается в масле. Необходимый коэффициент твердости по Рокуеллу должен быть около а предельное сопротивление на разрыв 21 т/см.

Эта же сталь может быть также использована и для горячей штамповки в тех случаях, когда требуются максимальные усилия; для обычных же пуансонов, характеристики которых должны сохраняться в течение значительного периода эксплуатации в условиях высокой температуры, применяется специальная сталь для

штампов с содержанием вольфрама 8,5%, углерода 0,26%, хрома 3,0%, ванадия 0,25%, молибдена 0,5% и никеля 2,5%. После термической обработки при температуре 800—850° С сталь цементируется при температуре 1050—1100° С и закаливается в масле до твердости по Рокуеллу с предельным сопротивлением на разрыв

Рис. 15. 7. Типовые пуансоны (слева) и изготовленные детали (справа).

Штамповка находит широкое применение в производстве полых деталей с параллельными, ступенчатыми или сходящимися сторонами [93]. Необходимость легкого введения и извлечения пуансона из заготовки указывает на то, что детали, требующие по своей форме повторного введения пуансона, таким методом изготовляться не могут. Обработка внешних поверхностей заключается в удалении лишнего металла и устранении деформаций, возникших во время штамповки. Достигаемая точность зависит от сложности детали, однако легко обеспечивается точность с нижним пределом повторяемость размеров обычно находится в пределах Чистота поверхности зависит от материала заготовки; если металл не пористый, то чистота поверхности может быть доведена до и он будет выдерживать высокое давление и пригоден для вакуумных изделий.

На рис. 15.7, а показаны пуансон и изготовленный с его помощью анодный блок магнетрона с лопастеобразными резонаторами. Для получения прямоугольных уступов сечение пуансона уменьшается и он приваривается к держателю. Пуансон, показанный на рис. используется [135] для изготовления деталей, имеющих врезные полукруглые дроссельные канавки шириной глубиной и с радиусом канавки располагаются относительно прямоугольного отверстия с точностью Простой конический переход между прямоугольными

волноводами может быть сделан с помощью пуансона, показанного на рис. 15.7, в. На рис. 15.7, г представлено отверстие Н-образной формы; такое отверстие не может быть изготовлено никаким другим способом.