浅谈铜与铝波导管的折弯加工方法改进

孙龙

摘要：波导管是雷达系统中的重要组成部分，由于加工困难，波导管的弯曲加工一直是微波器件加工的难题。本文通过对波导管弯曲成型的特点及变形机理的分析，经过理论计算及实践操作后总结一些经验，在提高生产效率和产品质量方面有很好的效果。

关键字：铜;铝波导管;折弯加工难点;改进方法

前言：在我厂生产的雷达产品中，要用到大量的铜或铝弯波导管，它是用来传输电磁波的一种微波元器件，随着对微波元件加工的要求越来越精密，特别是毫米波在雷达通信，电子对抗，仪器测量上的应用，使微波元件的尺寸更小，形状更复杂，精密要求更高。作为传输电磁波的波导管是微波元件中的重要组成部分，其中各种形状的弯波导管的加工则是波导管加工中的难点，要确保弯曲处横截面要与直波导处横截面保持一致。

一、波导管弯曲成形特点及问题解决措施

（一）所要达到的主要技术指标：

a.可进行宽面及窄面的弯曲，其弯曲角度为30°-150°，弯曲精度为±10′。

b.宽面弯波导最小弯曲半径达20mm。

c.窄面弯波导最小半径达40mm。

d.波导管弯曲内腔表面粗糙度Ra小于或等于0.8um。

e.弯曲波导管满足电磁波性能指标。

（二）波导管弯曲成形的特点：

波导管在弯曲加工时，不仅会产生横截面形状的改变，而且壁厚也会发生变化，因此波导管弯曲的关键在于如何尽量减小内腔尺寸的变形量。波导管弯曲时，其内侧面受压变形，厚度增加，宽度增大;外侧面受拉变形，壁厚变薄，侧面宽度减小。因此波导管弯曲时必须对截面畸形变进行严格控制。

（三）90°弯波导管的加工方法

90°弯波导加工中我厂常用填料有钢带和低熔点合金，填钢带弯曲波导管是较常用的一种弯波导管加工方法，适合小批量的生产类型，所用设备及工装有油压机，凹凸模夹板垫片，抽钢带机等。

下面分析弯曲中的缺陷及改进措施：

1.弯曲后尺寸不准确

弯曲后尺寸不准确的主要原因是油压机的压力值选取不当，或是弯模角度不对，改进措施：调整油压机的压力值。压力过小，角度偏小，压力过大时零件容易发生开裂。工作中我们一般选择：铜波导5-6吨，铝波导选择2-4吨;运用加工中心精修弯模角度，考虑回弹量，弯模角度实际值比理论值小0.5°-1°。

2.外侧管壁开裂

a.热处理不当，材料塑性差，不能使管壁产生充分弯形。

b.波导管在模具中受到的夹紧力均匀或变形太快。

c.改进措施：

严格控制热处理退火温度，把零件放在500摄氏度的炉中恒温2小时后随炉冷却。经过这样热处理后材料塑性极好，可有效防止开裂;在压紧夹板前打一些润滑油在夹板上，夹紧波导管时两边螺栓用力均匀扭紧，启动油压机时速度缓慢均匀向下。

3.内管壁起皱

由于内管壁受挤压，所以存在起皱现象，但可通过改变传统的加工方法人为降低起皱程度，就拿90度的弯波导来举例：把一次压到底改分三次压的“三步分压法”，第一次压约30度，这时起皱不严重，把波导管拿出来放在平板上垫上胶木用锤子把起皱处锤平整;第二次再压到约60度，再拿出用同样的方法锤平，第三次才把零件压到90度。经过三次分压后使波导管的内侧壁产生了充分均匀的变形，消除了起皱现象，如果直接压到90度，那么起皱叠加极为严重，波导管直接报废。

4.拉伤内腔表面

在抽取钢带时极易把内腔拉伤造成零件报废，因为波导管内腔表面光洁度要求很严，为了解决好这个难题，通过多次试验后最终确定在填入钢带前在内腔贴膜的方法来解决拉伤难题，把油性牛皮纸割成长条形放入波导管中，两端用胶水粘住以固定油性牛皮纸，弯宽面就贴窄面，弯窄面就贴宽面，充分利用油性牛皮纸韧性来保护内腔不被钢带划伤，弯好的波导管可得到100%保护，极好的提高了产品质量。

三、对小口径复杂弯波导的折弯方法研究

下图1为我厂的另外一种产品的铜弯波导，此波导管由两次不同方向的90度折弯而成，很显然用钢带填充不可能，针对这种类型的波导管，可以选择用低熔点合金作为填充材料。低熔点合金又称易熔合金，是指含有锡（sn），铅笔（pb），镉（cd ），铋（Bi），铟（In）为主要成分的合金的统称。按熔点特性分为：共晶合金和非共晶合金。我厂用的是熔点为70摄氏度的共晶合金低熔点，因为此低熔点合金在凝固后和熔化时的体积几乎不变，线性变形很低，具有良好强度和韧性，折弯前先把液态低熔点灌入波导管内，待低熔点凝固后再把波导管放在

模具中先折弯出一个方向的90度角，然后划好线后再折弯另一个方向的90度角，折弯成型后用油浴法即可熔化低熔点合金。用灌低熔点的方法可有效保护波导管内腔的光洁度，所以此法是折弯小口径复杂弯波导管的优选填充料。

四、弯曲模设计

根据所加工弯波导的不同，弯曲模可分为单弯模，复合模（例如S型模，U型模）等。在加工U型弯波导时，如果两个弯之间的中心距足够大，可以用單弯模分两次弯曲的方法来实现;如中心距小，需用U型模弯曲，分多次进行弯曲，避免一次弯曲变形过大，造成开裂或起皱，先用单弯模弯出一道弯，再用U形模弯曲成型。加工批量弯波导管的弯曲模材料选模具钢，而一些仅加工几件的特殊形状的弯曲模，一般单用40cr合金钢或45#钢等。弯曲模设计时，凹模厚度比波导管外径小0.15-0.2mm，使凹模在夹板中可以活动，夹板压住波导管调整中心位置;凸模厚度比凹模小0.05-0.1mm。弯曲时，凸凹模与波导管之间垫壁厚1mm的垫片，以防止凸凹模在运动时对波导管外壁造成损伤。这样在计算凸凹模的弯曲半径时要加上垫片厚度，避免弯曲过程中损伤与凹模接触的波导管外表面。考虑回弹量，波导管的折弯角实际值比理论值小0.5°-1°。

结束语：通过采用填充钢带和低熔点合金的方法去应对不同的铜铝弯波导管，解决了采用传统工艺产生的不足和缺陷，特别是采用“三步分压法”和“内腔贴膜法”解决了波导弯曲过程中常见的缺陷，提高了波导管成型的加工效率及波导内表面粗糙度，口径尺寸的控制、波导管内表面的平整度等质量问题得到很大改善，加工一致性好，经调试合格率达100%，为弯波导的加工提供了一种新的途径。

参考文献：

（1）谢朝云  张文。180度E弯波导管成型技术研究【J】.雷达与对抗.

（2）鄂大辛  宁汝新  胡新平。管材弯曲中壁厚度变化引起截面变化的实验研究【J】。航空制造技术。

（3）李学春  杨玉英  包军。弹性模量与塑性变形关系的探讨【J】，哈尔滨工业出版社2000。