[发明专利]一种栅控行波管栅网的皮秒脉冲激光切割制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种行波管配件的制备方法，具体涉及一种栅控行波管栅网的皮秒脉冲激光切割制备方法。

背景技术

行波管是一种靠调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管，行波管的特点是频带宽、增益高、动态范围大和噪声低。栅网是栅控行波管的重要零件，但现有技术中球面栅网的加工方法为机床冲压成球面毛坯再用电火花加工栅网，这种方法制备得到的栅网与电火花电极的精度以及装夹有很大关系，存在轮辐栅的各轮的同轴度以及轮辐的宽度精度难以保证的缺点，且不对称图形的轮辐栅、多个球冠的栅网、丝径小于0.05mm的栅网都难以加工，并且现有电火花加工栅网的一致性不高，从而导致装配的行波管质量不稳定。

因此很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种工艺设计合理，可操作性强，制备得到的栅网尺寸精度高、一致性好的栅控行波管栅网的制备方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种操作性强，工艺设计合理，加工线宽窄、边缘品质好，可以加工任意形状和尺寸，制备得到的栅网尺寸精度高、一致性好的栅网皮秒脉冲激光切割制备方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案为：

一种栅控行波管栅网的皮秒脉冲激光切割制备方法，它包括以下步骤：

a、取栅网材料用冲模落料后，清洗去除栅网材料表面的油污，然后将栅网材料置于烧氢炉烧氢退火处理，然后将栅网材料放置在凸起的球面模具上用冲床压制成中心呈凸起的球面形圆块，得到球面栅网毛坯； 

b、取步骤a得到的球面栅网毛坯进行清洗，然后将清洗后的球面栅网毛坯放置于烧氢炉烧氢退火处理，去除成型时产生的应力，得到去除应力的球面栅网毛坯，备用；

c、取步骤b得到的球面栅网毛坯进行皮秒激光切割，具体步骤为：首先将底座固定于皮秒激光加工设备的载物台上，校正底座的中心，然后将球面栅网毛坯用螺帽和压圈固定在底座上，底座的中心与球面栅网毛坯的中心重合，用CAD绘制需要加工的图形，然后用脉冲为皮秒级的激光切割，得到栅控行波管栅网的成品。

作为优选方案，以上所述的栅控行波管栅网的皮秒脉冲激光切割制备方法，步骤a所用到的栅网材料为厚度为0.03至0.25mm的钼、钼铼或无氧铜，本发明提供的栅网皮秒脉冲激光切割工艺，适用范围广泛，可以采用无氧铜、钼或钼铼等材料切割制备得到所需复杂形状的栅网，可克服现有技术材料选择有限的不足。

作为优选方案，以上所述的栅控行波管栅网的皮秒脉冲激光切割制备方法，步骤a烧氢退火处理的温度为650~950℃，烧氢退火时间为10~20分钟。在用冲床压制成型之前，本发明对栅网材料进行烧氢处理是为了更加彻底去除材料表面杂质，并且能够有效去除栅网材料自身的应力，增加栅网材料的可成形性。

作为优选方案，以上所述的栅控行波管栅网的皮秒脉冲激光切割制备方法，步骤b中的烧氢退火处理工艺为：栅网材料为钼或钼铼时，在950℃，烧氢退火15分钟；栅网材料为无氧铜时，在650℃，烧氢退火15分钟。经过再次烧氢处理，可有效去除成型时产生的应力，得到去除应力的球面栅网毛坯，保证栅网球冠曲率半径的稳定性。

作为优选方案，以上所述的栅控行波管栅网的皮秒脉冲激光切割制备方法，步骤c中皮秒级的激光切割参数为：脉冲宽度为8~12PS，光斑直径为0.01~0.02mm，功率为0.8W~4W。行波管的控制栅栅网的精度要求高，并且成型的形状复杂，采用现有技术的电火花加工方式难以加工，本发明通过大量实验筛选，采用皮秒级的脉冲激光方式加工，优选得到最佳的皮秒级的激光切割工艺参数，具有以下优点：

（1）具有极高的峰值功率，可加工钼、钼铼或无氧铜等各种材料；

（2）加工线宽窄、边缘品质好，热影响区域极小甚至可忽略；本发明采用的皮秒脉冲激光加工属于冷加工，其加工过程为：电子态吸收——能量传至晶格破坏结合键——等离子喷发。现在的电火花加工栅网技术，最小只能加工0.05mm的线宽，而本发明采用皮秒脉冲激光可以加工0.03mm的线宽，并且边缘品质好，和现有技术相比取得了很好的技术效果。

（3）实验结果表明，本发明采用的皮秒级的激光切割可以加工任意形状和尺寸的栅网，加工图形可由CAD软件设计；现有的电火花加工栅网的技术只能加工对称图形，且无法加工球冠直径小于Φ4mm的栅网；而本发明所述的皮秒脉冲激光可以加工任何能绘出图形的栅网，如奇数等分的轮辐栅、蜂窝栅、网格栅、多注栅网等，可克服现有技术加工形状受限的不足，取得了很好的技术效果。