Файл: Бушминский, И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства учеб. пособие.pdf

Одним из важнейших параметров, определяющих ка­ чество обрабатываемой поверхности, является усилие раскатывания. При недостаточном усилии не происходит деформации исходных микронеровностей, а чрезмерно большое давление может вызвать разрушение (шелуше­

диаметра обрабатываемой полости 50 мм, подачи 0,175. При необходимости нанесения гальванических покрытий на токонесущую поверхность оптимальные результаты получаются, если операцию раскрывания проводить пос­ ле нанесения покрытия.

Подача также влияет на чистоту обрабатываемой по­ верхности. На рис. 2.29 дана зависимость шероховатости поверхности от величины подачи при раскатывании дюр­ алюминия Д 16, число оборотов п — 280 об/мин, ИСХОД-

164

пая чистота поверхности V5, диаметр обрабатываемой полости 50 мм, усилие 30 кГ.

Чистота, достигаемая в результате раскатывания, определяется чистотой исходной поверхности (рис. 2.30).

Процесс раскатывания обусловливает изменение раз­ мера заготовки в направлении деформации за счет за­ полнения впадин микрорельефа металлом выступов. Форма полости остается неизменной.

Рис. 2.32. Диаграмма сравнительной технологической себестоимости (Ст) и штучно-калькуляционного време­ ни (Г) на обработку волноводных полостей различными способами:

1 — растачиванием; 2 — развертыванием; 3 — шлифованием; 4 — раскатыванием; 5 — суперфиниш

На рис. 2.31 даны экспериментально полученные кри­ вые, характеризующие зависимость добротности полого резонатора от чистоты токонесущей поверхности и спо­ соба ее обработки. Из графиков видно, что при полиро­ вании (аналогично шлифовании, суперфинишировании, хонинговании) с уменьшением класса чистоты доброт­ ность резко падает. При обработке раскатыванием кри­ вые более пологи, т- е. при достижении требуе^рй доб­

16$

ротности процесс менее критичен к стабильности режи­ мов обработки. Различие в ходе кривых объясняется тем, что при обработке раскатыванием наиболее вероятный угол при вершине микронеровностей велик и изменяется незначительно с ростом их высоты. При других способах углы при вершине микронеровностей малы и коэффи­ циент шероховатости зависит от их высоты.

Высокая эффективность применения чистовой обра­ ботки раскатыванием определяется не только эксплуата­ ционными, но и экономическими показателями.

На рис. 2.32 дана диаграмма сравнительной техноло­ гической себестоимости и штучно-калькуляционного вре­ мени на обработку полостей различными способами.

Штучное время на пневматическое полирование токо­ несущей поверхности волноводных корпусов фетровым полировальником показано в табл. 2.27, а стальными ша­ риками— в табл. 2.28.

Механические способы полирования токонесущих по­ верхностей волноводных корпусов имеют ряд существен­ ных недостатков:

1) трудность, а иногда и невозможность полирования поверхностей, имеющих сложный профиль;

166

Т а б л и ц а 2.28

2)загрязнение токонесущих поверхностей полиро­ вальными пастами;

3)возможность деформации волноводных корпусов в процессе полирования.

Э л е к т р о х и м и ч е с к о е и х и м и ч е с к о е п о л и ­ р о в а н и е не имеет этих недостатков и хотя не может полностью заменить механического полирования, часто оказывается более экономичным и значительно расши­ ряет технологические возможности полирования.

Электролит для электрохимического полирования должен быть устойчив в работе и обладать достаточно широким рабочим интервалом плотности тока и темпе­ ратуры. Для каждого металла имеются специальные со­ ставы электролита.

Для электрополирования латуни и меди в качестве электролита используется 70%-ный раствор ортофосфор-

ставления должен быть проработан с медными анодами и катодами. Количество тока, прошедшего через него,

167

и н е с и м м е т р и ч н о в ы п р я м л е н н ы й т о к п р и р е ж и м а х :

Серебряные покрытия, обработанные электрополиро­ ванием, имеют повышенную устойчивость к коррозии и чистоту поверхности до 9—10-го класса шероховатости.

Электрополирование алюминия ведется с использова­ нием электролита следующего состава (в весовых про­ центах) :

ность тока 30—35 а/дм2, продолжительность электропо­ лирования 1—6 мин. Катодами служат свинцовые пла­ стины. Этот электролит целесообразно применять для обработки волноводных узлов из АО, АОО, АМг, АМц. Электролиты с повышенной концентрацией серной и фос­ форной кислот применяются для электрополирования волноводных узлов из дюралюминия, в частности спла­ ва Д16. Хорошие результаты дает применение реверсив­ ного тока при электрополировании алюминия — при этом устраняется питтинг на полированной поверхности и упрощается процесс, так как расширяется рабочий ин­ тервал режимов полирования.

Химическое полирование дает более низкую по срав­ нению с электрохимическим полированием чистоту токо­ несущих поверхностей, однако имеет достоинства:

1) не требуется специального источника тока и при­ способлений для создания качественного контакта

сузлом;

2)можно обрабатывать рабочие полости волновод­ ных узлов со сложной конфигурацией.

Кнедостаткам процесса относятся:

1)небольшой срок службы раствора;

2)вредность процесса и необходимость работы с вен­ тиляцией. Этот процесс применяется главным образом

для полирования волноводных узлов из алюминия. Для этого используются растворы, содержащие NaOH,

168

NaN03, NaN02 с различными добавками H3P 0 4, HN03,

H2S 0 4, Pb(N 03)2.

Скорость растворения металла при химическом по­ лировании увеличивают проведением процесса при по­ вышенных температурах раствора, введением в него со­ лей тяжелых металлов, а также деполяризаторов.

Трудоемкость электрополирования и химического по­ лирования близка по величине к трудоемкости электро­ литического оксидирования корпусов волноводных устройств. Значения штучного времени для этих процес­ сов можно взять из табл. 2.25.

Поверхностный эффект накладывает определенные требования не только на микрогеометрию, но и на струк­ туру металла токонесущей Поверхности. Величина актив­ ных потерь в волноводе определяется электрическим со­ противлением токонесущей поверхности. Это сопротивле­ ние поверхностного слоя металла зависит от метода обработки его токонесущей поверхности. Обычно оно вы­ ше, чем сопротивление «массивного» металла.

При выборе способа обработки токонесущей поверх­ ности необходимо учитывать, что механическая обработ­ ка резанием и давлением ведет к размельчению зерен металла до размеров 0,001—0,01 мкм, которые соизмери­ мы с длиной свободного пробега электрона. Электриче­ ское сопротивление поверхностного слоя повышается изза рассеяния электронов на границах зерен. Толщина слоя с размельченными зернами после чистовой обработ­ ки лежит в пределах от единиц до десятков мкм.

При механическом шлифовании и полировании на то­ конесущей поверхности образуется поверхностный слой со сложной структурой, который содержит частицы абра­ зива, полировальной пасты, окислы, размельченные и разориентированные кристаллы. Толщина этого слоя не­ велика— не более 0,1 мкм, а электрическое сопротивле­ ние выше, чем сопротивление слоя, имеющего только размельченные зерна. Граница раздела недеформированного и поверхностного слоев имеет сложную микрогео­ метрию, что вызывает появление межслойной «шерохова­ тости».

Поскольку электрическое сопротивление поверхност­ ного слоя в несколько раз выше электрического сопро­ тивления недеформированного слоя, то эффективное со­ противление на СВЧ будет в большой степени опреде­ ляться этой межслойной «шероховатостью», несмотря на

169