Ka波段抛物面天线热处理方法

摘要

本发明公开了一种Ka波段抛物面天线热处理方法，包括：将钢板在模具中成型为抛物面钢板；将装有所述抛物面钢板的所述模具置于盐水中热处理；将所述热处理后的模具开模后再合模压合所述抛物面钢板。本发明的方法得到的抛物面天线的刚性较好，在恶劣的天气变化时，天线钢材质的热涨冷缩系数变得极小，保证了天线设计的方向性，高的聚焦辐射，以及低的受干扰特性。

说明书

技术领域

本发明属于抛物面天线制造技术领域，具体涉及一种Ka波段抛物面天线 热处理方法。

背景技术

天线系统是雷达、卫星通讯、射电天文等多用途电子整机设备的前端设备。 高精度天线是天线系统的关键设备，特别对于Ka波段这样的高频段天线。天线 反射面的精度与工作频率有关，通常要求Ka波段天线反射面精度的最大值δ应 小于λ/32。(以30GHz为例，10/32＝0.3125mm)远远比Ku波段和C波段要求的 高。在天线反射面材料选择上势必要考虑这些因素。反射面必须采用耐腐蚀的 材料，铁，不锈钢，铝，铜，玻璃钢，碳纤维等材料与应用场合的不同，成本 也有很大差异。考虑的成本因素及耐用因素，一般场合选择镀锌钢板。但是， 钢板受力形变后刚性变差，因为当钢板在受力弯曲拉伸时分子受挤压产生热量， 产生的热作用使原钢板所具有的刚性变差；即使选用极低回弹系数的钢板，在 冲压形变后，其刚性也大大减少，受温度和外力的影响，其形变变得很大。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种Ka波段抛 物面天线热处理方法，可以提高抛物面天线的刚性，使抛物面天线的热胀冷缩 系数变小。

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种Ka波段抛物面天线热处理方法，包括：

将钢板在模具中成型为抛物面钢板；

将装有所述抛物面钢板的所述模具置于盐水中热处理；

将所述热处理后的模具开模后再合模压合所述抛物面钢板。

本发明实施例的Ka波段抛物面天线热处理方法采用先成型后热处理的方 式，使得成型后刚性变差的抛物面钢板通过热处理提高了刚性，减小了热胀冷 缩系数。由于抛物面天线对形状的要求精度高，本发明的方法采用成型后的钢 板在模具中进行热处理，通过模具限制和修饰钢板在热处理过程中的变形，减 小热处理对抛物面天线的形状精度的影响。通过在热处理后再合模压合抛物面 钢板的处理进一步修饰抛物面钢板的形状，使其精度满足要求。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种Ka波段抛物面天线热处理方法。该方法包括如 下的步骤：

步骤S10：将钢板在模具中成型为抛物面钢板。

步骤S20：将装有抛物面钢板的模具置于盐水中热处理。

步骤S30：将热处理后的模具开模后再合模压合抛物面钢板。

其中，步骤S10为现有技术中的步骤，按照抛物面天线的加工要求将钢板压 制为抛物面钢板即可。将钢板在模具中冲压成型的过程，瞬间的压合力使得钢 板受力弯曲拉伸时，分子受挤压产生热量，钢板的温度迅速上升，成型后的抛 物面钢板的温度约为300℃左右。现有技术中直接开模取出成型后的钢板，并不 对钢板进行热处理，从而使得钢板刚性变差，使用时易变形。基于此，本发明 的技术方案采用步骤S20对钢板进行淬火热处理。

步骤S20中的盐水的溶质为NaCl。该盐水的质量浓度为20％～25％。在水中 加入适量的食盐，使高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐的晶体 并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质 在高温区的冷却能力。通过盐水加快其蒸汽膜破裂，从而使得钢板获得更好的 组织和硬度。盐水浓度越大，冷却速度越快，过冷度增加，增加了奥氏体转变 为马氏体的驱动力，即奥氏体转变为马氏体的能力变强了，相应减少了残奥量。 但是，盐水浓度也不是越大越好。盐水浓度越大，加剧盐晶体析出，其附在钢 板表面，引起小爆炸，使沸腾期提早到来，从而使得钢板越易开裂。因此，需 要合理选择盐水的浓度。本发明的发明人经过反复多次试验，最终确定盐水的 质量浓度为20％～25％时，不仅冷却速度快，并且可较好地避免钢板的开裂。

由于本发明的钢板在盐水热处理之前，其温度在300℃左右，因此，本发明 的技术方案中，需要将盐水温度需控制在30℃以内，否则钢板的冷却速度较低， 组织转变不充分，硬度偏低。但是，盐水的温度也不能过低，本发明的技术方 案中，如果盐水的温度低于10，虽然有利于提高冷却速度，但是过低的温度， 使得冷却速度过大，容易出现淬火裂纹，使得抛物面钢板的质量下降。因此， 本发明优选的盐水的温度为10～30℃。

热处理的时间由于受到材质、冷却介质、冷却温度以及待热处理的工件的 形状等多种因素的限制，因此，确定最佳的淬火时间是非常困难的。对于本发 明的技术方案，由于抛物面钢板的特殊形状及在模具中淬火的处理方式，淬火 时间的选择更加困难。由于本发明的技术方案采用了10～30℃的盐水温度，使其 冷却速度较快，对于形状复杂的抛物面钢板，不宜采用过长的热处理时间，因 此，将热处理时间控制在3min以内。由于本发明采用了钢板在模具内热处理， 模具起到延缓传热的过程的作用，使钢板的降温速率比将钢板直接浸入盐水中 的速率要慢。因此，为使组织转变充分，热处理的时间也不宜过短，本发明的 技术方案将其控制在2min以上可满足需求。因此，本发明优选的热处理时间为 2～3min。

步骤S20采用在模具中热处理，通过模具限制和修饰钢板在热处理过程中的 变形，减小热处理对抛物面天线的形状精度的影响。如果直接从模具中取出钢 板后再热处理，由于从模具中取出钢板的时间较长，这个过程，钢板的热量会 散失，即钢板可以慢慢的空冷，起不到本发明的热处理所带来的效果。另外， 由于模具的阻隔，模具能够起到延缓钢板降温的作用，避免钢板降温速度过快 产生裂纹。同时由于模具的阻隔，模具先降温，然后使钢板降温，模具对降温 的延缓作用使得与直接将钢板进入盐水中相比，钢板的各个位置的冷却速度更 加均一，避免由于钢板各处冷却速度的不同影响钢板的形状的精度。此外，模 具的密封作用，也使得钢板各处冷却的速度更加均一。

将装有抛物面钢板的模具置于盐水中的过程中，优选的，抛物面钢板的凹 面先进入盐水中，抛物面钢板的凸面后进入盐水中。由于抛物面的凹面内填充 有空气，固体的导热率比气体的导热率更高。通过这种进入盐水的方式，即使 凹面先进入盐水，由于凹面内气体的传热速率慢，使得后进入盐水的凸面的钢 板与凹面的钢板尽可能地保持相近的冷却速度，从而使得钢板各处的冷却速度 均一，有利于保持钢板的形状的精度。

步骤S30中，合模压合抛物面钢板的时间为5～10s。合模压合抛物面钢板的 压力为2.4×10⁵～2.5×10⁵。通过在热处理后再合模压合抛物面钢板的处理进一步 修饰抛物面钢板的形状，使其精度满足要求。该压合的时间和压力能够实现对 修饰钢板形状的目的，同时又不会因为压合时间太长使得钢板的温度再次升高 造成刚性下降。

综上所述，经过本发明的方法处理后的抛物面天线，刚性较好，在恶劣的 天气变化时，天线钢材质的热胀冷缩系数变得极小，保证了天线设计的方向性， 高的聚焦辐射，以及低的受干扰特性。

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

将钢板在模具中成型为抛物面钢板。然后将装有抛物面钢板的模具置于质 量浓度为20％，温度为20℃的盐水中热处理3min。最后将热处理后的模具开 模后在2.4×10⁵的压力下合模压合抛物面钢板7s。最终得到的抛物面天线的性 能如表1所示。

实施例2

将钢板在模具中成型为抛物面钢板。然后将装有抛物面钢板的模具置于质 量浓度为25％，温度为10℃的盐水中热处理3min。最后将热处理后的模具开 模后在2.5×10⁵的压力下合模压合抛物面钢板5s。最终得到的抛物面天线的性 能如表1所示。

实施例3

将钢板在模具中成型为抛物面钢板。然后将装有抛物面钢板的模具置于质 量浓度为22％，温度为15℃的盐水中热处理2.5min。最后将热处理后的模具开 模后在2.43×10⁵的压力下合模压合抛物面钢板8s。最终得到的抛物面天线的性 能如表1所示。

实施例4

将钢板在模具中成型为抛物面钢板。然后将装有抛物面钢板的模具置于质 量浓度为24％，温度为30℃的盐水中热处理2min。最后将热处理后的模具开 模后在2.45×10⁵的压力下合模压合抛物面钢板6s。最终得到的抛物面天线的性 能如表1所示。

实施例5

将钢板在模具中成型为抛物面钢板。然后将装有抛物面钢板的模具置于质 量浓度为20％，温度为25℃的盐水中热处理2.5min。最后将热处理后的模具开 模后在2.4×10⁵的压力下合模压合抛物面钢板10s。最终得到的抛物面天线的性 能如表1所示。

对比例1

采用现有技术制备抛物面天线，即在模具中压合的天线不经过本发明技术 方案的步骤S20和步骤S30的处理直接进入到下一工序。最终得到的抛物面天 线的性能如表1所示。

表1 抛物面天线的性能

表1中，在增益±0.3dB时，发射的频率为29.75GHz，标准功效增益为 44.8dBi；接收的频率为19.70GHz，标准功效增益为41.2dBi。在3dB波束宽度 时，发射的功率为29.75GHz，标准角度为0.7°，接收的频率为19.70GHz，标 准角度为1.1°。

从表1的结果可以看出，采用本发明方法得到的抛物面天线的测量值更接 近于标准值，并且随着温度的变化其波动较小。这表明本发明的抛物面天线的 刚性好，其热胀冷缩的系数小，温度对抛物面天线的形状的精度影响较小，从 而使得该抛物面天线的性能更加稳定和精确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明 的保护范围之内。