[發(fā)明專利]一種柵控行波管柵網的皮秒脈沖激光切割制備方法

有效

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• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103531414A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 吳亞琴;朱軍方;劉長彪;馬麗葉;楊陸堂;鄒雯婧
• 申請（專利權）人: 南京三樂電子信息產業(yè)集團有限公司
• 主分類號: H01J9/14
• 分類號: H01J9/14;H01J9/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊海軍

技術領域

本發(fā)明涉及一種行波管配件的制備方法，具體涉及一種柵控行波管柵網的皮秒脈沖激光切割制備方法。

背景技術

行波管是一種靠調制電子注的速度來實現(xiàn)放大功能的微波電子管，行波管的特點是頻帶寬、增益高、動態(tài)范圍大和噪聲低。柵網是柵控行波管的重要零件，但現(xiàn)有技術中球面柵網的加工方法為機床沖壓成球面毛坯再用電火花加工柵網，這種方法制備得到的柵網與電火花電極的精度以及裝夾有很大關系，存在輪輻柵的各輪的同軸度以及輪輻的寬度精度難以保證的缺點，且不對稱圖形的輪輻柵、多個球冠的柵網、絲徑小于0.05mm的柵網都難以加工，并且現(xiàn)有電火花加工柵網的一致性不高，從而導致裝配的行波管質量不穩(wěn)定。

因此很有必要在現(xiàn)有技術的基礎之上，設計研發(fā)一種工藝設計合理，可操作性強，制備得到的柵網尺寸精度高、一致性好的柵控行波管柵網的制備方法。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種操作性強，工藝設計合理，加工線寬窄、邊緣品質好，可以加工任意形狀和尺寸，制備得到的柵網尺寸精度高、一致性好的柵網皮秒脈沖激光切割制備方法。

技術方案：為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：

一種柵控行波管柵網的皮秒脈沖激光切割制備方法，它包括以下步驟：

a、取柵網材料用沖模落料后，清洗去除柵網材料表面的油污，然后將柵網材料置于燒氫爐燒氫退火處理，然后將柵網材料放置在凸起的球面模具上用沖床壓制成中心呈凸起的球面形圓塊，得到球面柵網毛坯；?

b、取步驟a得到的球面柵網毛坯進行清洗，然后將清洗后的球面柵網毛坯放置于燒氫爐燒氫退火處理，去除成型時產生的應力，得到去除應力的球面柵網毛坯，備用；

c、取步驟b得到的球面柵網毛坯進行皮秒激光切割，具體步驟為：首先將底座固定于皮秒激光加工設備的載物臺上，校正底座的中心，然后將球面柵網毛坯用螺帽和壓圈固定在底座上，底座的中心與球面柵網毛坯的中心重合，用CAD繪制需要加工的圖形，然后用脈沖為皮秒級的激光切割，得到柵控行波管柵網的成品。

作為優(yōu)選方案，以上所述的柵控行波管柵網的皮秒脈沖激光切割制備方法，步驟a所用到的柵網材料為厚度為0.03至0.25mm的鉬、鉬錸或無氧銅，本發(fā)明提供的柵網皮秒脈沖激光切割工藝，適用范圍廣泛，可以采用無氧銅、鉬或鉬錸等材料切割制備得到所需復雜形狀的柵網，可克服現(xiàn)有技術材料選擇有限的不足。

作為優(yōu)選方案，以上所述的柵控行波管柵網的皮秒脈沖激光切割制備方法，步驟a燒氫退火處理的溫度為650~950℃，燒氫退火時間為10~20分鐘。在用沖床壓制成型之前，本發(fā)明對柵網材料進行燒氫處理是為了更加徹底去除材料表面雜質，并且能夠有效去除柵網材料自身的應力，增加柵網材料的可成形性。

作為優(yōu)選方案，以上所述的柵控行波管柵網的皮秒脈沖激光切割制備方法，步驟b中的燒氫退火處理工藝為：柵網材料為鉬或鉬錸時，在950℃，燒氫退火15分鐘；柵網材料為無氧銅時，在650℃，燒氫退火15分鐘。經過再次燒氫處理，可有效去除成型時產生的應力，得到去除應力的球面柵網毛坯，保證柵網球冠曲率半徑的穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選方案，以上所述的柵控行波管柵網的皮秒脈沖激光切割制備方法，步驟c中皮秒級的激光切割參數(shù)為：脈沖寬度為8~12PS，光斑直徑為0.01~0.02mm，功率為0.8W~4W。行波管的控制柵柵網的精度要求高，并且成型的形狀復雜，采用現(xiàn)有技術的電火花加工方式難以加工，本發(fā)明通過大量實驗篩選，采用皮秒級的脈沖激光方式加工，優(yōu)選得到最佳的皮秒級的激光切割工藝參數(shù)，具有以下優(yōu)點：

（1）具有極高的峰值功率，可加工鉬、鉬錸或無氧銅等各種材料；

（2）加工線寬窄、邊緣品質好，熱影響區(qū)域極小甚至可忽略；本發(fā)明采用的皮秒脈沖激光加工屬于冷加工，其加工過程為：電子態(tài)吸收——能量傳至晶格破壞結合鍵——等離子噴發(fā)。現(xiàn)在的電火花加工柵網技術，最小只能加工0.05mm的線寬，而本發(fā)明采用皮秒脈沖激光可以加工0.03mm的線寬，并且邊緣品質好，和現(xiàn)有技術相比取得了很好的技術效果。

（3）實驗結果表明，本發(fā)明采用的皮秒級的激光切割可以加工任意形狀和尺寸的柵網，加工圖形可由CAD軟件設計；現(xiàn)有的電火花加工柵網的技術只能加工對稱圖形，且無法加工球冠直徑小于Φ4mm的柵網；而本發(fā)明所述的皮秒脈沖激光可以加工任何能繪出圖形的柵網，如奇數(shù)等分的輪輻柵、蜂窩柵、網格柵、多注柵網等，可克服現(xiàn)有技術加工形狀受限的不足，取得了很好的技術效果。