适用于行波管波导底窗针组件焊接的工装和焊接方法

本公开涉及电真空器件产品可靠性装配焊接，尤其涉及一种行波管波导底窗针组件焊接的工装和焊接方法。

背景技术：

1、行波管三大部件为电子枪、高频以及收集极。波导窗主要功能是进行微波传输，波导底窗针组件是波导窗的重要组成部分，波导底窗针组件焊接位置、方向、焊接面平滑、镀层完整性及焊接接口的强度等等，直接影响波导窗组件的信号传输和特性阻抗。

2、与普通装配焊接的装配不同，波导底窗针组件装配焊接有着自己的特点，这为波导底窗针装配焊接模具设计带了新的挑战。首先，波导底窗针组件是一种电真空器件，任何油污、粉尘、有机物等的接触，都会造成组件中的关键件严重的污染，工作时真空度大幅度下降，影响整管产品性能。其次，波导底窗针组件的装配要经历高温焊接过程，波导底窗针装配焊接采用的是炉中钎焊完成焊接，特别是对于炉中钎焊，装配模具的结构和尺寸会影响波导底窗针焊接的可靠性。在高温焊接状态下，因为炉温、模具材料、放置位置、模具及组件体积、测温系统等等的影响，导致波导底窗针中的金属针受到不均匀的应力变形或断裂。最后，波导底窗针焊接后的组件要同时保证小尺寸金属针与波导底的方向，一旦焊接后方向倾斜角度太大，就会影响后期整个高频组件操作难度、驻波和工艺操作，产品功率输出和稳定性。

3、现有技术中，波导底与窗针焊接方式，通常采用以下两种方式：第一种是单独装配焊接模具装配焊接，第二种是不使用模具直接装配焊接。两种装配封接方式适用波导窗范围、波导窗平行度、单窗驻波一致性以及窗片开裂情况离散性比较大。由于窗针的小外径和长尺寸的特点，装配焊接的方式主要是单独装配焊接，批量焊接的装配方式很少。第一种方式，主要包括波导底固定底座、盖板、固定螺钉、定位块。这种装配封接方式的主要问题是一次只能装一个组件，窗针方向与波导底方向不好控制，通用性不强。第二种方式，主要特点是用于小外径尺寸(0.3mm以下)的窗针和小波导底窗针接口，用方向模具支撑和限制波导底和针的位置。这种装配封接方式的主要问题是，装配后的组件要经过转运传送，转运过程中会出现模具分离、零件倾斜、窗针脱落差等问题，另外，这种装配模具只用于小外径尺寸(0.3mm以下)的窗针和小波导底窗针接口。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的技术问题，本公开提供一种适用于行波管波导底窗针组件焊接的工装和焊接方法。工装中底座与配合块用于限制窗针相对于波导底的位置，保证焊接的一致性，适用于直径大于或等于0.2mm以上的窗针，可以根据不同的波导底窗针组件设计工装的尺寸，具有通用性。

2、本公开实施例的一个方面提供了一种工装，适用于将待焊接的行波管波导底窗针组件进行固定，所述待焊接的波导底窗针组件包括：波导底，所述波导底的第一表面上设置有向外凸出的凸出部，所述凸出部被构造成沿竖直方向延伸的倒阶梯状结构，位于所述凸出部上端的第一级台阶设置有沿竖直方向延伸的第一通孔；窗针，被构造成圆柱状结构，所述窗针的下端部套设在所述第一通孔中，所述窗针的上端部设置有向内凹陷的开边；所述工装包括：底座，设置有用于容纳所述波导底及所述窗针的工位，所述工位包括：容置槽，设置于所述底座的侧表面的中部，被构造成沿水平方向延伸，所述容置槽的位于下方的壁面适用于抵靠在所述第一级台阶的下方，以限制所述波导底的竖直位置；第一限位槽，设置于所述容置槽的下方的底座的侧表面上，被构造成沿竖直方向延伸，适用于与所述凸出部嵌合，以限制所述波导底的水平位置；第二限位槽，设置于所述容置槽的上方的底座的侧表面上，被构造成沿竖直方向延伸，适用于与所述窗针的下端嵌合，以限制所述窗针的径向位置；配合块，可拆卸地安装于所述底座的侧表面，以在与所述底座装配的状态下，限制所述窗针相对于所述波导底的位置。

3、根据本公开的实施例，所述配合块的与所述底座相面对的端面设置有与所述第二限位槽相配合的第三限位槽，所述第三限位槽和所述第二限位槽被构造成与所述窗针的半径相等的半圆形结构，以在所述配合块与所述底座装配的状态下，形成容纳所述窗针的下端部的圆柱形腔。

4、根据本公开的实施例，所述第一限位槽的槽宽被构造成与所述凸出部的宽度相同，所述第一限位槽的槽底被构造成与所述凸出部相对应的阶梯状结构，以在所述凸出部嵌合于所述第一限位槽的状态下，抵靠在所述凸出部的除所述第一级台阶以外的其他至少一级台阶的侧端面及下端面上，以限制所述波导底的水平位置。

5、根据本公开的实施例，所述窗针的开边由平行于所述窗针的轴线的第二表面、和垂直于所述第二表面的第三表面构成；所述底座的顶面至所述容置槽的位于下方的壁面之间的间距小于所述窗针的第三表面至所述窗针下端部的长度，以在与所述窗针装配状态下，使得所述第三表面由所述第二限位槽伸出。

6、根据本公开的实施例，所述底座的侧表面及上表面相交形成的第一侧边，被构造成与所述波导底的第一表面相平行，所述第一侧边用作调节所述窗针相对于所述波导底的位置的基准，以使得所述窗针保持在所述第二表面的延伸方向与所述第一表面相垂直的位置。

7、根据本公开的实施例，所述配合块的侧表面及上表面相交形成的第二侧边，被构造成与所述波导底的第一表面相平行，所述第二侧边用作调节所述窗针相对于所述波导底的位置的基准，以使得所述窗针保持在所述第二表面的延伸方向与所述第一表面相垂直的位置。

8、根据本公开的实施例，所述底座的侧表面的下部和/或上部设置多个螺纹孔；所述配合块上设置有与多个所述螺纹孔相对应的多个第二通孔；所述工装还包括：多个螺栓，通过多个所述第二通孔与多个所述螺纹孔将所述底座与所述配合块固定。

9、根据本公开的实施例，沿所述底座的一侧的侧表面或相对的两侧的侧表面上均匀间隔地设置多个所述工位，以容纳多个所述待焊接的波导底窗针组件。

10、作为本公开的另一个方面，还提供一种行波管波导底窗针组件的焊接方法，采用上述任一种所述的工装，所述焊接方法包括：将波导底放置在底座的第一限位槽中，并将凸出部位于上端的第一级台阶放置在容置槽内；窗针上套设放置焊料；将窗针插入所述波导底的第一通孔中；将配合块与所述底座固定；将组装后的工装以及待焊接的波导底窗针组件放置在氢炉中加热以进行焊接。

11、根据本公开的实施例，所述将组装后的工装以及待焊接的波导底窗针组件放置在氢炉中加热以进行焊接之前，还包括：将组装后的工装以及待焊接的波导底窗针组件移到显微镜下，调节窗针的第二表面的周向位置，使所述窗针的第二表面垂直于所述波导底的第一表面，紧固所述配合块与所述底座，以限制所述待焊接的波导底窗针组件相对于所述工装的位置。

12、根据本公开的实施例，通过设置底座上的工位，将窗针的轴线平行于波导底的第一表面，通过底座与配合块的紧密连接，限制窗针的周向旋转，能保证窗针的周向受力均匀，并能窗针的第二表面与波导底的第一表面的相对位置，保证焊接的一致性和稳定性。

技术特征：

1.一种工装，适用于将待焊接的行波管波导底窗针组件进行固定，所述待焊接的波导底窗针组件(1)包括：

2.根据权利要求1所述的工装，所述配合块(22)的与所述底座(21)相面对的端面设置有与所述第二限位槽(213)相配合的第三限位槽(221)，所述第三限位槽(221)和所述第二限位槽(213)被构造成与所述窗针(12)的半径相等的半圆形结构，以在所述配合块(22)与所述底座(21)装配的状态下，形成容纳所述窗针(12)的下端部的圆柱形腔。

3.根据权利要求1所述的工装，所述第一限位槽(212)的槽宽被构造成与所述凸出部(112)的宽度相同，所述第一限位槽(212)的槽底被构造成与所述凸出部(112)相对应的阶梯状结构，以在所述凸出部(112)嵌合于所述第一限位槽(212)的状态下，抵靠在所述凸出部(112)的除所述第一级台阶以外的其他至少一级台阶的侧端面及下端面上，以限制所述波导底(11)的水平位置。

4.根据权利要求1所述的工装，所述窗针(12)的开边由平行于所述窗针(12)的轴线的第二表面(121)、和垂直于所述第二表面(121)的第三表面(123)构成；

5.根据权利要求4所述的工装，所述底座(21)的侧表面及上表面相交形成的第一侧边，被构造成与所述波导底(11)的第一表面(111)相平行，所述第一侧边用作调节所述窗针(12)相对于所述波导底(11)的位置的基准，以使得所述窗针(12)保持在所述第二表面(121)的延伸方向与所述第一表面(111)相垂直的位置。

6.根据权利要求4所述的工装，所述配合块(22)的侧表面及上表面相交形成的第二侧边，被构造成与所述波导底(11)的第一表面(111)相平行，所述第二侧边用作调节所述窗针(12)相对于所述波导底(11)的位置的基准，以使得所述窗针(12)保持在所述第二表面(121)的延伸方向与所述第一表面(111)相垂直的位置。

7.根据权利要求1所述的工装，其中，

8.根据权利要求1-6中任一项所述的工装，沿所述底座(21)的一侧的侧表面或相对的两侧的侧表面上均匀间隔地设置多个所述工位，以容纳多个所述待焊接的波导底窗针组件(1)。

9.一种行波管波导底窗针组件的焊接方法，采用权利要求1-8中任一项所述的工装，所述焊接方法包括：

10.根据权利要求9所述的焊接方法，所述将组装后的工装(2)以及待焊接的波导底窗针组件(1)放置在氢炉中加热以进行焊接之前，还包括：

技术总结
一种工装，适用于将待焊接的行波管波导底窗针组件进行固定，工装包括底座，设置有用于容纳波导底及窗针的工位，工位包括：容置槽，设置于底座的侧表面的中部，被构造成沿水平方向延伸，容置槽的位于下方的壁面适用于抵靠在第一级台阶的下方，以限制波导底的竖直位置；第一限位槽，设置于容置槽的下方的底座的侧表面上，被构造成沿竖直方向延伸，适用于与凸出部嵌合，以限制波导底的水平位置；第二限位槽，设置于容置槽的上方的底座的侧表面上，被构造成沿竖直方向延伸，适用于与窗针的下端嵌合，以限制窗针的径向位置；以及配合块，可拆卸地安装于底座的侧表面，以在与底座装配的状态下，限制窗针相对于波导底的位置。

技术研发人员：高察,唐康淞,吕薇,缪国兴,段海霞
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12