微波管总成工艺.pptx
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1、第四章第四章 微波管总成工艺微波管总成工艺l总成:总成:把微波管所有零部件组装起来,把微波管所有零部件组装起来,经过排气以及各种处理、测试,最终成经过排气以及各种处理、测试,最终成为合格产品的过程,简单地说,就是把为合格产品的过程,简单地说,就是把零件变成成品管的过程。零件变成成品管的过程。l微波管的总成工艺一般包括装配、排气、微波管的总成工艺一般包括装配、排气、调试、老练、测试步骤。调试、老练、测试步骤。4.1微波管的装配微波管的装配l装配:装配:根据零件材料、形状、结构不同根据零件材料、形状、结构不同采用各种连接,采用各种连接,按照设计图纸按照设计图纸将各零部将各零部件连接起来,组装成一个
2、微波冷测性能件连接起来,组装成一个微波冷测性能合格、整体气密不漏气的排气前整管。合格、整体气密不漏气的排气前整管。l装配包括:装架、冷测、焊接、检漏几装配包括:装架、冷测、焊接、检漏几个工序。个工序。l装架:装架:固定了管内各种零部件的相对位置;固定了管内各种零部件的相对位置;确定了电极间的尺寸;因而决定了微波管的性确定了电极间的尺寸;因而决定了微波管的性能。因此有严格的要求。能。因此有严格的要求。l冷测:冷测:管内阴极无电子发射,各电极不加工管内阴极无电子发射,各电极不加工作电压的情况下,由外界输送信号来测定微波作电压的情况下,由外界输送信号来测定微波管及零部件的冷态电参量的一种测试方法。管
3、及零部件的冷态电参量的一种测试方法。l冷测参量能冷测参量能大致地反映大致地反映管子在工作状态下的某管子在工作状态下的某些电性能,检验管体结构的装配和设计是否合些电性能,检验管体结构的装配和设计是否合理,以便进行必要的调整。理,以便进行必要的调整。l冷测是微波管制造中的重要关键工序之一。冷测是微波管制造中的重要关键工序之一。高频系统的高频系统的冷态冷态参量参量l磁控管:磁控管:振荡频率、调频范围、腔体损振荡频率、调频范围、腔体损耗和反射系数等。耗和反射系数等。l行波管:行波管:慢波结构的色散特性、输入输慢波结构的色散特性、输入输出的反射、衰减器反射等。出的反射、衰减器反射等。l高频系统的装配必须
4、建立在冷测控制参高频系统的装配必须建立在冷测控制参量合格的基础上。量合格的基础上。l焊接:焊接:利用各种连接方法,将装架好的利用各种连接方法,将装架好的零部件连接起来。零部件连接起来。l通常采用氢炉钎焊、高频集中焊、氩弧通常采用氢炉钎焊、高频集中焊、氩弧焊。焊。l检漏:检漏:对气密性焊接进行检查,是否焊对气密性焊接进行检查,是否焊接牢固、密封是否良好;防止不合格的接牢固、密封是否良好;防止不合格的零部件流入下工序,尤其是多级焊接的零部件流入下工序,尤其是多级焊接的零部件。零部件。l零部件在上述几个工序按一定的顺序零部件在上述几个工序按一定的顺序(工艺流程)流动,最后装配出冷测参(工艺流程)流动
5、,最后装配出冷测参数合格的待排气整管。数合格的待排气整管。4.1-1微波管装配的一般要求微波管装配的一般要求 l(1)严格按照设计图纸进行装配)严格按照设计图纸进行装配 l(a)各零部件的相对位置应符合设计图纸,)各零部件的相对位置应符合设计图纸,不能装错、遗漏,尤其不要遗忘装焊料或者用不能装错、遗漏,尤其不要遗忘装焊料或者用错焊料;错焊料;l(b)电极间距离、零件之间的相对尺寸应在)电极间距离、零件之间的相对尺寸应在允许的公差范围内,不仅要靠零件本身的结构允许的公差范围内,不仅要靠零件本身的结构形状和尺寸精度来保证,也要靠工模夹具来保形状和尺寸精度来保证,也要靠工模夹具来保证;证;l(c)零
6、件不应发生变形。电极的变形要到排)零件不应发生变形。电极的变形要到排气加热、烘烤或工作温度下,内应力消除才产气加热、烘烤或工作温度下,内应力消除才产生变形。所以不能使用过大的外力强行装配,生变形。所以不能使用过大的外力强行装配,必要时可以对不影响微波管性能的一些装配面必要时可以对不影响微波管性能的一些装配面进行一些轻微修整,以利装配。进行一些轻微修整,以利装配。l(2)固定和连接必须可靠)固定和连接必须可靠l(3)严格遵守真空卫生要求)严格遵守真空卫生要求l(4)必须严格进行检验)必须严格进行检验l(a)冷测参量检查)冷测参量检查l(b)电极间相对尺寸和外形检验)电极间相对尺寸和外形检验l(c
7、)连接牢固可靠检验)连接牢固可靠检验4.1-2微波管装配的特点微波管装配的特点 l微波管的工作频率高,电子枪、高频结构对尺微波管的工作频率高,电子枪、高频结构对尺寸精度的敏感性特别高(随频率升高而增高);寸精度的敏感性特别高(随频率升高而增高);因此微波管的装配要求比其它真空电子器件更因此微波管的装配要求比其它真空电子器件更高、更严格。高、更严格。l(a)微波管零件的连接大量采用钎焊,很多)微波管零件的连接大量采用钎焊,很多零部件需经过多次焊接。焊缝结构设计、多级零部件需经过多次焊接。焊缝结构设计、多级焊料的选择(焊料形状、规格、位置和量)至焊料的选择(焊料形状、规格、位置和量)至关重要。关重
8、要。l(b)普遍使用高精度模夹具。)普遍使用高精度模夹具。l(c)装配过程必须与测量、检漏和检验相结)装配过程必须与测量、检漏和检验相结合。合。l高频性能、气密性能检验高频性能、气密性能检验l(d)除了个别管型,都是单件手工操作生产。)除了个别管型,都是单件手工操作生产。人员高要求、专业化。人员高要求、专业化。4.1-2微波管装配的特点微波管装配的特点l(e)在装入阴极组件)在装入阴极组件 后,为避免阴极组后,为避免阴极组件受高温影响,皆采用局部加热焊接件受高温影响,皆采用局部加热焊接(大电流焊接、氩弧焊、高频焊集中焊、(大电流焊接、氩弧焊、高频焊集中焊、电子束焊)电子束焊)l(f)总装完成后
9、应检查气密性、电气性)总装完成后应检查气密性、电气性能(电极之间绝缘性,灯丝阻值),附能(电极之间绝缘性,灯丝阻值),附带钛泵、吸气剂绝缘等等,只有一切合带钛泵、吸气剂绝缘等等,只有一切合格后才可以转入下一道工序格后才可以转入下一道工序排气。排气。4.2排气设备和真空泵排气设备和真空泵l构成:构成:l真空抽气系统,真空抽气系统,l真空测量装置,真空测量装置,l加热去气设备,加热去气设备,l电源及控制机构等。电源及控制机构等。微波管的排气台微波管的排气台 l根据烘箱的种类分为:根据烘箱的种类分为:l普通排气台(单真空排气台)普通排气台(单真空排气台)l双真空排气台;双真空排气台;l根据所能达到的
10、真空度可分为根据所能达到的真空度可分为l高真空排气台高真空排气台l超高真空排气台。超高真空排气台。(一)真空系统(一)真空系统l真空系统是排气台的核心部分,器件内真空系统是排气台的核心部分,器件内部的空气依赖真空系统抽走并达到一定部的空气依赖真空系统抽走并达到一定真空度。真空度。l真空系统由真空泵、连接管道、真空阀真空系统由真空泵、连接管道、真空阀门以及辅助装置等组成。门以及辅助装置等组成。超高真空排气台真空系统示意图(1)对真空系统的要求)对真空系统的要求l(a)真空度要求)真空度要求l应满足器件对真空度的要求。应满足器件对真空度的要求。l极限真空度极限真空度:器件无漏气、放气时所能达到的:
11、器件无漏气、放气时所能达到的真空。真空。l工作真空度工作真空度:器件进行真空处理时所能维持的:器件进行真空处理时所能维持的真空。真空。l系统的极限真空主要取决于真空泵的极限真空系统的极限真空主要取决于真空泵的极限真空度,真空系统的密封性和去气的彻底。度,真空系统的密封性和去气的彻底。(b)抽气速率)抽气速率 l抽气速率:抽气速率:被抽器件中所获得的抽速。被抽器件中所获得的抽速。l系统应该具有所需要的抽气速率。系统应该具有所需要的抽气速率。l抽速的大小决定了器件排气的时间,提高抽速抽速的大小决定了器件排气的时间,提高抽速就可以缩短排气时间,提高劳动生产率。就可以缩短排气时间,提高劳动生产率。l微
12、波管在排气中会放出大量气体,也必须有足微波管在排气中会放出大量气体,也必须有足够的抽速及时把零件放出的气体排走,减少其够的抽速及时把零件放出的气体排走,减少其它零件再次吸附气体和引起阴极中毒的可能它零件再次吸附气体和引起阴极中毒的可能。l系统的抽速取决于真空泵的抽速、连接管道和系统的抽速取决于真空泵的抽速、连接管道和真空阀门等零件的导通能力。真空阀门等零件的导通能力。(c)真空系统结构)真空系统结构l真空系统应该结构简单、可靠,尽可能真空系统应该结构简单、可靠,尽可能操作维护方便,希望噪音低、无污染、操作维护方便,希望噪音低、无污染、成本低。成本低。(2)真空度单位与真空区域的划分)真空度单位
13、与真空区域的划分 l理想的真空是不存在的。理想的真空是不存在的。l真空:泛指低于一个标准大气压的气体状真空:泛指低于一个标准大气压的气体状态,即所谓稀薄的气体。态,即所谓稀薄的气体。l真空度:对气体稀薄程度的一个客观量度。真空度:对气体稀薄程度的一个客观量度。对应的物理量是每单位体积中的分子数。对应的物理量是每单位体积中的分子数。l实际采用真空内气体压强来度量。压强越实际采用真空内气体压强来度量。压强越低,真空度越高,反之压强越高,真空度低,真空度越高,反之压强越高,真空度越低。越低。(a)真空度单位)真空度单位l早期用毫米汞柱乇(早期用毫米汞柱乇(Torr)作为气压的)作为气压的单位单位l1
14、标准大气压标准大气压760毫米汞柱(毫米汞柱(mmHg)760乇(乇(Torr)l现在采用国际标准单位帕(现在采用国际标准单位帕(Pa)作为气)作为气压单位压单位l1标准大气压标准大气压1.013105帕(牛顿帕(牛顿/米米2)l1乇乇=1毫米汞柱毫米汞柱=133.322帕(帕(Pa)(b)真空区域的划分)真空区域的划分l气体真空程度用真空度大小来划分成若干气体真空程度用真空度大小来划分成若干真空区域。真空区域。l也可用某一压强下也可用某一压强下气体气体分子之间碰撞频率分子之间碰撞频率与与气体气体分子分子与与固体表面(器壁)碰撞的频固体表面(器壁)碰撞的频率率来描述。即用来描述。即用气体分子平
15、均自由程长度气体分子平均自由程长度与真空容器的主要尺寸之比与真空容器的主要尺寸之比 来描述。来描述。l即一个气体分子连续两次与其它分子碰撞即一个气体分子连续两次与其它分子碰撞所行进的距离;所行进的距离;l其中其中d为分子直径,为分子直径,P为压强,为压强,T为气体温为气体温度,度,k为玻耳兹曼常数。为玻耳兹曼常数。lD为真空容器与气体分子自由运动关系最为真空容器与气体分子自由运动关系最密切的尺寸。密切的尺寸。我国真空区域划分为:我国真空区域划分为:l粗真空粗真空l低真空低真空 l l高真空高真空l超高真空超高真空l极高真空极高真空一般电真空器件管内真空度如下:一般电真空器件管内真空度如下:白炽
16、灯泡白炽灯泡 10-2 10-3帕帕 高功率微波管高功率微波管 10-5 10-7帕帕 l25空气空气l当真空度当真空度6.710-4帕帕 =1000厘米厘米=10米。米。l当真空度当真空度1.3310-5帕帕 =5000厘米厘米=50米。米。l可见此时自由程已经远远大于器件的尺寸,这可见此时自由程已经远远大于器件的尺寸,这时气体分子相互之间的碰撞已经可以忽略,而时气体分子相互之间的碰撞已经可以忽略,而是以与器件壁碰撞为主。是以与器件壁碰撞为主。(二)去气设备、电源以及控制装置(二)去气设备、电源以及控制装置l(1)去气设备)去气设备l为了彻底去除器件内壁所吸附的气体,为了彻底去除器件内壁所吸
17、附的气体,电真空器件都采用加热烘烤的方法来去电真空器件都采用加热烘烤的方法来去气;气;l另外,真空系统的管道等也只有经过烘另外,真空系统的管道等也只有经过烘烤才能使系统的真空度达到额定极限真烤才能使系统的真空度达到额定极限真空值。空值。l烘烤去气设备也是排气台必要的组成部烘烤去气设备也是排气台必要的组成部分。分。l烘烤去气:烘箱加热,高频加热、石墨烘烤去气:烘箱加热,高频加热、石墨电极加热、燃烧煤气加热电极加热、燃烧煤气加热。l最常用的加热方式是烘箱加热,烘箱的种最常用的加热方式是烘箱加热,烘箱的种类很多,以电阻加热最为普遍。类很多,以电阻加热最为普遍。l结构形式:立式的、卧式的、开合式的;结
18、构形式:立式的、卧式的、开合式的;l开启方式:上下移动;用铰链开闭。开启方式:上下移动;用铰链开闭。l加热器安装位置:内热式烘箱、外热式烘加热器安装位置:内热式烘箱、外热式烘 箱。箱。l使用最多的是使用最多的是外热式双真空立式钟罩排气外热式双真空立式钟罩排气台。台。(2)电源)电源l真空系统:真空系统:各种真空泵电源,真空阀门各种真空泵电源,真空阀门控制电源,管道烘烤电源,真空计电源。控制电源,管道烘烤电源,真空计电源。l加热系统加热系统:烘箱运动、烘箱加热及控烘箱运动、烘箱加热及控制、冷却系统电源;制、冷却系统电源;l阴极处理:阴极处理:灯丝电源、阳极高压电源;灯丝电源、阳极高压电源;l其它
19、:其它:记录检测仪器、控制装置电源。记录检测仪器、控制装置电源。(3)控制与安全装置)控制与安全装置l排气台的重要组成部分,排气台的重要组成部分,l控制装置控制装置l比如烘箱温度传感器(比如热电偶)以及自动比如烘箱温度传感器(比如热电偶)以及自动调节;真空度测量以及电磁阀自动控制等;调节;真空度测量以及电磁阀自动控制等;l安全装置安全装置l断水报警以及自动切断加热电源;漏气(真空断水报警以及自动切断加热电源;漏气(真空度突然下降)报警以及自动关闭电磁阀;烘箱度突然下降)报警以及自动关闭电磁阀;烘箱移动限位控制,设备门开关等;确保在排气过移动限位控制,设备门开关等;确保在排气过程中设备、人身以及
20、被抽气器件的安全。程中设备、人身以及被抽气器件的安全。(三)排气台的分类(三)排气台的分类l排气台的分类以真空系统的不同来区分。排气台的分类以真空系统的不同来区分。l(a)双真空排气台与单真空排气台)双真空排气台与单真空排气台 l(b)动态排气台或动态真空系统与静态)动态排气台或动态真空系统与静态真空系统。真空系统。l(c)高真空排气台和超高真空排气台。)高真空排气台和超高真空排气台。l(d)玻璃系统和金属系统。)玻璃系统和金属系统。l(e)有油系统与无油系统。)有油系统与无油系统。l有油系统:包含有以油作为工作、润滑有油系统:包含有以油作为工作、润滑物质的真空泵,以油作密封的真空阀门物质的真
21、空泵,以油作密封的真空阀门的真空系统。存在油蒸汽的污染。的真空系统。存在油蒸汽的污染。4.3微波管排气微波管排气 l排气:就是将管子内部气体抽走,使之排气:就是将管子内部气体抽走,使之达到一定真空度的工艺过程。达到一定真空度的工艺过程。l是微波管制造中一个关键的综合性工序。是微波管制造中一个关键的综合性工序。l排气过程中,不仅要排除管子内部空间排气过程中,不仅要排除管子内部空间的气体,还应该去除管内零件所吸附或的气体,还应该去除管内零件所吸附或吸收的气体,还要对阴极进行必要的处吸收的气体,还要对阴极进行必要的处理,分解、激活,老练。对充气管还需理,分解、激活,老练。对充气管还需要充入指定种类和
22、气压的气体等等。要充入指定种类和气压的气体等等。4.3-1微波管排气的一般过程微波管排气的一般过程l微波真空器件排气过程都必须微波真空器件排气过程都必须严格按预严格按预先设定好的排气规范先设定好的排气规范进行。进行。l一般微波管排气过程主要包括以下一些一般微波管排气过程主要包括以下一些步骤:步骤:l(1)接管与检漏)接管与检漏l(2)去气)去气l(3)阴极处理)阴极处理l(4)封离)封离 (1)接管与检漏)接管与检漏l接管接管:将待排气的器件与排气台真空系将待排气的器件与排气台真空系统连接起来。统连接起来。l玻璃排气管:与排气台上的玻璃接口熔玻璃排气管:与排气台上的玻璃接口熔封;封;l金属排气
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