DE3150841C2

DE3150841C2 - Magnetron-anode und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3150841C2
Application number: DE3150841A
Authority: DE
Inventors: Masataka Yokohama Komine; Hikaru Yokohama Matsuzaki; Toshiyuku Matsuzaki; Tatsuo Kawasaki Simizu
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-12-26
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1983-06-01
Also published as: GB2091484B; JPS57109237A; DE3150841C3; DE3150841A1; JPS6135654B2; US4772823A; GB2091484A

Abstract

Beschrieben ist eine Magnetron-Anode, die durch Anschweißen je eines Polstücks (2) an jedem offenen Ende eines aus Kupfer bestehenden Anodenzylinders (12) hergestellt ist. Auf eine Oberfläche des Polstücks (2) ist eine Nickelschicht (10) plattiert bzw. aufgalvanisiert. Eine beim Verschweißen des Polstücks (2) mit dem offenen Ende des Anodenzylinders (12) gebildete Schweißnaht (26) bedeckt die Umfangsrandkante des Polstücks (2). Die Schweißnaht (26) besteht hauptsächlich aus einer Nickel-Kupferlegierung, die vom Zusammenschmelzen des Kupferwerkstoffs des Anodenzylinders (12) und des Nickels der Nickelschicht (10) herrührt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetron-Anode nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer Magnetroneinheit für einen Mikrowellenherd sind im allgemeinen zahlreiche radial abstehende Anodenrippen an der Innenumfangsfläche einer aus Kupfer bestehenden Anodenzylinders angebracht. Zwi-

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sehen den Rippen werden Resonanzräume gebildet. Die beiden offenen Enden des Anodenzylinders sind jeweils mit einem ringförmigen Polstück versehen, das einen Magnetfluß in einen im Anodenzylinder festgelegten Koppelraum leitet In jüngster Zeit hat eine Magnetron-Anodenkonstruktion Anwendung gefunden, bei der je ein Eisen-Polstück unter Herstellung eines luftdichten Abschlusses an den beiden offenen Enden des Anodenzylinders angebracht ist, wobei die Polstücke und der Anodpnzylinder gemeinsam einen Teil eines Vakuumraums bilden. Die luftdichte Verbindung der Polstücke mit dem Anodenzylinder erfolgte bisher durch Hartlöten oder Lichtbogenschweißen. Das Verfahren zur luftdichten Anbringung von Polstücken an einem Anodenzylindei· ist in den JP-Gbm 53-87044 und 51-121164 sowie in der JP-PS 52-135659 beschrieben. Bei dem in diesen Veröffentlichungen beschriebenen Schweißverfahren wird nahe beider Endöffnungen eines Kupfer-Anodenzylinders längs dessen Außenumfangsfläche je eine ringförmige Schweißrille ausgebildet Dabei entsteht an beiden offenen Enden des Anodenzylinders je ein dünner Flansch» An den Flanschen werden zwei Polstücke mon'.'srt Die Polstücke und die Flansche werden mittels einer Lichtbogen-Schweißelektrode, welche der Verbindung oder Fuge zwischen den jeweiligen Polstücken und Flanschen gegenübersteht, um den gesamten Umfang herum zusammengeschweißt Mit einem aus Aluminium bzw. Kupfer bestehenden Anodenzylinder können die Polstücke auf die im JP-Gbm 54-125565 beschriebene Weise verschweißt werden.

Beim beschriebenen Schweißverfahren werden die Flansche des Anodenzylinders und die Umfangsränder der betreffenden Polstücke zu einer Legierungs(schweiß)verbindung miteinander verschweißt, die ausreichend luftdicht ist, um die Polstücke auf diese Weise an den beiden Enden des Anodenzylinders anbringen zu können. Diese Legierungsverbindung hat sich jedoch als eine geringe mechanische Festigkeit besitzend erwiesen, weil eine Legierungsverbindung, d. h. SchweiClegierung, aus dem Kupfer des Anodenzylinders und dem Eisen des Polstücks äußerst spröde ist Bei höherem Eisenanteil wird diese Verbindung noch spröder. Beim beschriebenen bisherigen Schweißverfahren wird aber Eisen in höherer Konzentration in die Legierungsverbindung eingeführt. Bei einem Mikrowellenherd, bei dem ein Magnetron außerordentlich oft intermittierend in Betrieb gesetzt wird, wirken mechanische Spannungen und Verformungskräfte infolge der intermittierenden Einschaltvorgänge konzentriert auf so die Schweißverbindung ζ .fischen dem Kupfer-Anodenzylinder und den Eisen-Polstücken ein, die unterschiedliche Wärmtausdehnungskoeffizienten besitzen. Infolgedessen wird die brüchige Schweißnaht zeitweilig infolge einer Rißbildung beschädigt, bis die Schweißverbindung schließlich den luftdichten Abschluß nicht mehr aufrechtzuerhalten vermag. Wenn der Anodenzylinder dünnwandig ausgelegt wird, verringert sich die Dicke der Schweißverbindung entsprechend, so daß die genannten Schwierigkeiten noch deutlicher zutage treten. Außerdem wird durch die ringförmige Schweißrille die Dicke des AnodenzyÜnders verringert und damit die Schweißverbindung oder -naht mechanisch geschwächt. Weiterhin treten Schweißspritzer von den Umfangskanten der Polstücke her auf, so daß ein Magnet oder eine den Magnetfluß konzentrierende Platte, der bzw. die an der Schweißverbindung aufgesetzt wird, nicht ausreichend fest an der Polstück-

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65 fläche angebracht werden kann und sich somit deutliche Unregelmäßigkeiten im magnetischen Widerstand ergeben-
Verfahren zur Herstellung eines Anodenzylinders umfassen ein Verfahren, bei dem ein Kupferrohr auf vorbestimmte Länge zur Bildung des Anodenzylinders zurechtgeschnitten wird, und ein Verfahren, bei dem eine rechteckige Kupferplatte vorgegebener Länge zu einem Zylinder gerollt und die Stoßfuge mittels einer Legierung aus 72% Silber und 28% Kupfer hart verlötet wird; vgl. JP-PS 48-90464, die JP-Gbm 49-11659, 49-67545 und 51-121160 sowie die US-PS 41 63 921. Wenn Polstücke mit dem nach dem letzteren Verfahren hergestellten Anodenzylinder verschweißt werden, ergeben sich nicht nur die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten, sondern auch die im folgenden geschilderten Mangel.

Beim Lichtbogenschweißen der Polstücke an den Flanschen des Anodenzylinders läßt die dabei erzeugte Wärme die Hartlötlegierung, mit welcher die Fuge des Anodenzylinders verlötet ist, längs der ringförmigen Schweißrille der Innenwandfläche and der Fuge des AnodenzyÜnders ausfließen, so daß mögScherweise die luftdichte Verbindung der Fugen beeinträchtigt wird. Ein durch Rollen und Hartlöten einer Kupferplane auf beschriebene Weise hergestellter Anodenzylinder ist außerdem mit dem Nachteil behaftet, daß auch dann, wenn die Polstücke unter Überbrückung der Hartlötverbindungen am Anodenzylinder angeschweißt werden, das Hartlot stellenweise wegschtnilzt und wenn ein Teil der Ringrille im hartverlöteten Bereich der Fuge des Anodenzylinders ausgebildet ist, sammelt sich das Hartlot aufgrund seiner Oberflächenspannung verstärkt in der Ringrille, wodurch die Hartlötung der Anodenzylinderfuge beeinträchtigt wird. Beim Anschweißen der Polstücke am Anodenzylinder beginnt das Hartlot manchmal unter der Schweißwärme zu sieden, wobei Luftblasen entstehen. Zur Ausschaltung der beschriebenen Schwierigkeiten ist es nötig, die Wanddicke des Anodenzylinders zu vergrößern und die Polstücke mit größter Vorsicht und Sorgfalt anzuschweißen. Im Hinblick auf diese Gegebenheiten besteht ein großer Bedarf für ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetron-Anode, das für Massenfertigung geeignet ist und sich durch hohe Zuverlässigkeit und ausreichende mechanische Festigkeit (des Erzeugnisses) auszeichnet

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Magnetron-Anode, deren Schweißverbindungen große mechanische Festigkeit und einen hohen Luftdichtigkeitsgrad besitzen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Polstücks für die Magnetron-Anode,

F i g. 2 eine Schnittansicht des Anodenzylinders der Magnetron-Anode,

Fig.3 eine Teilschnittansicht des Polstücks nach Fig. 1 in seinem in das offene Ende des Anodenzylinders nach Fig.2 eingesetzten, für dps Schweißen bereiten Zustand,

Fig.4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschniuansicht djr an der Anordnung nach Fig. 3 hergestellten Schweißverbindung bzw. -naht,

F i g. 5 ein Schliffbild des in F i g. 4 in einfach

' strichpunktierter Linie umrahmten Abschnitts,

F i g. 6 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer mit der Magnetron-Anode versehenen Magnetroneinheit,

F i g. 7 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Darstellung eines Anodenzylinders für eine Magnetron-Anode gemäß einer anderen Ausführungsform,

Fig.8 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittdarstellung der Schweißverbindung zwischen einem Polstück und dem Anodenzylinder gemäß F i g. 7,

F i g. 9 eine Seitenansicht einer durch Anschweißen von Polstücken am Anodenzylinder nach Fig. 7 hergestellten Magnetron-Anode,

Fig. IO bis 13 Teilschnittdarstellungen verschiedener Ausführungen der Schweißverbindung an Magnetron-Anoden,

Fig. 14 eine Schnittansicht einer Magnetron-Anode gemäß einer anderen Ausführungsform,

Fig. 15 eine Teilschnittdarstelliing eines Polstück« und eines zylindrischen Gehäuses, die am offenen Ende des Anodenzylinders angebracht sind, vor dem Verschweißen,

Fig. 16 eine Fig. 15 ähnelnde Darstellung der Schweißverbindung und

Fig. 17 bis 22 Teilschnittansichten verschiedener Ausführungen der Schweißverbindung der Magnetron-Anode gemäß weiteren Ausführungsformen.

Gemäß Fi g. 1 werden zwei Polstücke durch Verpressen einer Eisenscheibe zu einer Schüsselform hergestellt. Im Boden der Schüssel wird eine Bohrung 4 ausgestanzt. Längs der Gesamtfläche der Außenumfangskante eines Flansches 6 des Polstücks 2 wird eine Stufe 8 ausgebildet. Bei der in Fig. I dargestellten Ausführungsform wird zumindest auf die gesamte Außenumfangskante des Flansches 6 des Polstücks eine Nickelschicht 10 mit einer Dicke von 2 bis 20 μπι, vorzugsweise 5 bis ΙΟμπι aufplattiert bzw. aufgal^uanisiert Die Galvanisierungsschicht 10 braucht nicht unbedingt aus Nickel zu bestehen, sondern kann auch aus Kupfer oder einem anderen Metall bestehen, das ohne weiteres mit dem Kupfer des Anodenzylinders 12 legierbar ist.

An der Innenwandläche eines Anodenzylinders 12. an dessen beiden offenen Enden je ein Polstück 2 gemäß Fig. 1 angeschweißt wird, sind zahlreiche radial verlaufende Rippen 14 angebracht. Zwischen den einzelnen Rippen 14 wird ein Resonanzraum gebildet. Die Außen- und Innenumfangskanten an beiden offenen Enden des Anodenzylinders 12 werden teilweise abgetragen bzw. hinterdreht, um einen Ringansatz 16 zu bilden, der eine Innenschulter 18 und eine Außenschulter 20 an Innen- bzw. Außenfläche des Anodenzylinders 12 festlegt. Der Innendurchmesser des Ringansatzes 16 wird so bemessen, daß er im wesentlichen dem Außendurchmesser des Polstücks 2 entspricht oder geringfügig größer ist als dieser.

Bei einem Magnetron mit einer Schwingfrequenz von 2450 MHz und einer Leistung in der Größenordnung von mehreren 100W besitzt die Magnetron-Anode vorzugsweise die folgenden Abmessungen:

Höhe (/) 2) des Ringansatzes 16 Breite (w 2) des Ringansatzes 16

1,3
0,6

Dicke (i 1) der Platte des Polstücks 2
Breite (w 1) der Stufe an der
Außenumfangskante des Flansches 6
Höhe (Al) der Stufe
Dicke (i 2) des Anodenzylinders 12

mm
1,6

03 0,7

Das Polstück 2 wird aus einem ferromagnetischen Material, wie Eisen oder einer eisenhaltigen Legierung hergestellt. Im folgenden ist das Polstück 2 auch einfach als Eisen-Polstück bezeichnet. Der im folgenden auch einfach als Kupfer-Anodenzylinder bezeichnete Zylinder wird aus Kupfer oder einer hauptsächlich aus ίο Kupfer bestehenden Legierung hergestellt.

Gemäß Fig.3 wird das Polstück 2 auf die Innenschulter 18 am offenen Ende des Anodenzylinders 12 aufgesetzt und dabei gegen die Innenfläche des Ringansatzes 16 angepreßt. Sodann wird das so angeordnete Polstück 2 durch Lichtbogenschweißen mittels einer Schweißelektrode 22 in einer Inertgasatmosphäre am offenen Ende des Anodenzylinders angeschweißt. Die Schweißelektrode 22 steht dabei dem Ringansatz 16 des Anodenzylinders 12 gegenüber. Das

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Stelle angesetzt, die in einer Höhe von etwa einem Viertel der Höhe (h 1) der Stufe am Außenende des Polstücks, gemessen von der Unterseite der Außenumfangskante des Polstücks 2, liegt. Das Maß /1 (Fig. 3) beträgt dabei etwa ein Viertel der Höhe (Λ 1) des abgestuften Abschnitts. Der Ringansatz 16 des Anodenzylinders 12 ist so angeordnet, daß er sich zwischen der Schweißelektrode 22 und der Außenumfangsfläche des Polstik^s 2 befindet, so daß die Entstehung eines Lichtbogens zwischen dem Polstück und dem spitzen Ende der Schweißelektrode 22 verhindert wird. Hierbei tritt vielmehr eine Lichtbogenentladung zwischen der Schweißelektrode 22 und dem Anodenzylinder 12 auf, während eine Lichtbogenentladung zwischen Schweißelektrode 22 und Polstück 2 verhindert wird.

Im beschriebenen Zustand werden Anodenzylinder 12 und Polstück 2 durch Lichtbogenschweißung miteinander verbunden, während der Anodenzylinder 12 über 1.3 Umdrehungen gedreht wird. Aufgrund dieser Schweißanordnung ist das Eisen-Polstück 2 durch den Ringansatz 16 des Anodenzylinders 2 abgeschirmt und vor einem unmittelbaren Anschmelzen durch den Lichtbogen geschützt. Mit anderen Worten: es werden hauptsächlich die auf die Oberfläche des Polstücks 2 aufgebrachte Nickelschicht 10 und das Kupfer des Ringansatzes 16 des Anodenzylinders 12 miteinander verschweißt; die Nickelschicht 10 geht dabei eine Hartlötverbindung mit dem geschmolzenen Kupfer unter Herstellung eines ausreichend luftdichten Ab-Schlusses ein.

Wie aus F i g. 4 und F i g. 5. die eine Photographie bzw. ein Schliffbild des in Fig.4 in einfach strichpunktierter Linie umrahmten Teils zeigt, hervorgeht, behält die Außenumfangsfläche des Polstöcks 2 im wesentlichen ihre ursprüngliche Form bei. Mit anderen Worten: der Bereich der Außenumfangsfläche des Polstücks 2 ist mit einer Kupfer-Nickel-Schweißlegierung, nämlich einer eutektischen Masse 26 (in Fig.4 schraffiert dargestellt) bedeckt. Die eutektische Masse 26 haftet fest an der Oberfläche der Stufe 8 und erstreckt sich weiterhin in Form einer sanft gekrümmten Abschrägung zur Außenumfangsfläche des Anodenzylinders 12. Eine Kupfer-Nickel-Eisenlegierung, die durch das leichte Einschmelzen des Eisens des Polstücks in die Kupfer-Nickel-Schweißlegierung entsteht ist auf der Oberfläche des Polstücks 2 abgelagert wie dies bei 30 in F i g. 4 angedeutet ist Die doppelt strichpunktierte Linie 28 (F i g. 4) zeigt die ursprüngliche Form und Lage des

Ringansatzes 16 des Anodenzylinders 12, um hierdurch darzustellen, daß die Schweißlegierung im wesentlichen aus dem Kupfer des Ringansatzes 16 und dem Nickel der Nickelschicht 10 besteht.

Die Schweißlefeierung der Magnetron-Anode gemäß der Erfindung hat sich also am Polstück 2 abgelagert, das im wesentlichen seine ursprüngliche Form beibehält. Der Eisengehalt dieser Schweißlegierung ist daher ziemüi.-'a niedrig. Mit anderen Worten: der Bereich der Außenwandfläche des Polstücks 2 besieht nahezu vollständig aus einem dendritischen fvietallgefüge aufgrund des gleichzeitigen Schmelzens bzw. ZusammenfHeßens des Kupfers des Anodenzylintlers 12 und des Nickels der auf die Oberfläche des Polstücks 2 aufgebrachten Nickelschicht 10, so daß auf diese Weise eine Magnetronelektrode geschaffen wird, bei welcher eine Versprödung der Schweißverbindung verhindert wird und die mit ausreichend großer mechanischer Festigkeit luftdicht verschweißt ist. Die Magnetron-An ncip hietpt wpitprhin rlpn Vriripil .IaR ihr Ahsrhnift. r)pr sich von der Unterkante der Außenumfangsfläche des Polstücks 2 bis zur Außenfläche der Schweißnaht erstreckt und der Atmosphäre ausgesetzt ist, eine ausreichend große Dicke besitzt, so daß die Anode den im intermittierenden Betrieb auftretenden Ausdehnungen und Zusammenziehungen leicht standzuhalten vermag.

Die Atmosphäre, unter welcher das Lichtbogenschweißen stattfindet, sollte zweckmäßig aus einem Intergas, wie Helium, Argon oder Stickstoff, bestehen. Bevorzugt wird eine Atmosphäre, bei welcher weniger als If Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 8 Vol.-°/o eines reduzierenden Gases, wie Wasserstoff, dem genannten Inertgas zugesetzt sind. Die Zugabe des reduzierenden Gases bewirkt, daß ein großes Gasvolumen von den Werkstoffen des Anodenzylinders 12 und des Polstücks 2 freigesetzt wird, wobei durch die Anwendung des reduzierenden Gases eine Oxidation der Oberfläche der Schweißnaht sowie der Innenfläche des Anodenzylinders 12 verhindert wird. Beim Lichtbogenschweißen mit einem pulsierenden Strom treten plötzliche Erhitzungsund Abkühlzyklen auf, bei denen in der Schweißnaht Risse entstehen können. Dagegen hat es sich herausgestellt, daß ein Gleichstrom-Lichtbogenschweißen für das luftdichte Verschweißen des Eisen-Polstücks 2 mit dem Kupfer-Anodenzylinder 12 zweckmäßiger ist. Beim Gleichstrom-Lichtbogenschweißen entsteht insbesondere in der Schweißnaht kein dendritisches Kristallgefüge, sondern vielmehr ein Kristallgefüge, das frei ist vom Auftreten dendritischer Kristalle und einer Kristallorientierung.

Eine auf die beschriebene Weise hergestellte Magnetron-Anode wird mit anderen Bauteilen zur Bildung einer Magnetroneinheit gemäß F i g. 6 zusammengesetzt Dabei erstreckt sich eine Kathode 32 längs der Achse des Anodenzylinders 12. Ein Kathodenfuß 34 zur Halterung der Kathode 32 ist an einem der beiden Polstücke 2 montiert Das andere Polstück 2 ist mit einem Ausgangsabschnitt 36 versehen, der eine mit einer Anzahl von Rippen verbundene Antennen- bzw. Strahlerleitung zur Abstrahlung von Mikrowellen umfaßt An der Außenumfangsfläche des Anodenzylinders 12 sind zahlreiche Kühlrippen 38 zur Kühlung des in eine Strahleranordnung eingepreßten Anodenzylinders 12 angebracht Ein Ferrit-Dauermagnet 40 ist magnetisch an das Polstück 2 angekoppelt um dieses mit magnetischer Energie zu versorgen. Der Dauermagnet 40 ist dabei magnetisch an ein ferromagnetisches Joch 42 angekoppelt und zwischen dem Joch 42 und dem Polstück 2 verspannt. Das eine Polstück 2 ist mittels eines Flansches eines geschlossenen Zylinders 43 magnetisch an den Dauermagneten 40 angekoppelt. An der Oberfläche des anderen Polstücks ist ein Vorsprung oder Ansatz 44 vorgesehen. Dieses andere Polstück 2 ist mit Punktberührung magnetisch an das Joch 42 angekoppelt. Zwischen diesem anderen Polstück 2 und dem joch 42 ist ein Spalt oder Zwischenraum vorhanden. Der Kathodenfuß 34 ist in einem Magnetabschirmkasten oder -gehäuse 46 so gehaltert, daß er mit einer Drosselspule 48 und einem Durchführungskondensator 50 elektrisch verbunden ist. Die in der beschriebenen Magnetroneinheit vorgesehene Magnetron-Anode ist frei von etwaigen Vorsprüngen oder Ansätzen, welche die Anbringung von Strahlerrippen od. dgl. an der Außenumfangsfläche des Anodenzylinders 23 oder die Befestigung eines Dauermagneten an der Oberfläche des Polstücks 2 behinder könnten, so daß sich heim Zusammenbau Hpt Macrnptrnnptnhpit keinerlei Schwierigkeiten ergeben.

Die Erfindung ist auch auf einen Anodenzylinder anwendbar, der durch Rollen einer flachen Platte und Hartlöten ihrer Stoßfuge hergestellt worden ist. Gemäß F i g. 7 weist eine auf diese Weise hergestellte Anode 2 einen hartverlöteten Abschnitt 52 auf, der parallel zur Achse des gerollten Zylinders verläuft (oder schräg in Umfangsrichtung desselben). Gemäß Fig. 7 wird ein Ringansatz 16 dadurch angeformt, daß ein Teil des offenen Endes des Zylinders um seine gesamte Umfangskante herum abgedreht oder ein Teil dieser Umfangskante elastisch verformt wird. Das Polstück 2 besitzt die in Fig. 1 dargestellte Gestalt. Auf die Oberfläche des Polstücks 2 wird eine Nickelschicht aufplattiert bzw. aufgalvanisiert, worauf das Polstück 2 am Anodenzylinder 12 angebracht wird. Beide Teile werden sodann auf die in F i g. 3 gezeigte Weise durch Lichtbogenschweißung miteinander verbunden. Hierbei erfolgt das Schweißen am Hartlötabschnitt 52 unter denselben Bedingungen wie in den anderen Bereichen. Vorzugsweise wird mit dem Schweißen an einer vom Hartlötabschnitt 52 entfernten Stelle begonnen, um dessen gleichmäßiges Verschweißen zu gewährleisten.

Das vorstehend beschriebene Verfahren liefert eine Schweißverbindung oder -naht 26, welche die Außenumfangsfläche des Polstücks 2 bedeckt. Der dicht neben dem Polstück 2 befindliche Teil der Schweißverbindung 26 besteht im wesentlichen aus einer Kupfer-Nickellegierung, während die anderen Teile aus Kupfer bestehen. Der auf dem Hartlötabschnitt 52 des Anodenzylinders 12 liegende Teil der Schweißverbindung 26 enthält örtlich eine Kupfer-Silber-Nickellegierung mit einem ausreichend stabilen Kristallgefüge. Zu beachten ist dabei die Feststellung, daß die Stoßfuge der den Anodenzylinder bildenden, gerollten Platte vollständig, vorzugsweise mittels eines Hartlots mit weniger als 70 Gew.-°/o Silber hart verlötet werden kann. Im allgemeinen werden Elektronenrohre oder -röhren mit einem Hartlot aus 72% Silber und 28% Kupfer miteinander verbunden. Der Grund dafür liegt darin, daß durch diese Legierungszusammensetzung ein eutektischer Punkt gewährleistet wird. Wenn jedoch ein Eisen-Polstück 2 hn Lichtbogen mit dem Kupfer-Anodenzylinder 12 verschweißt wird, dessen Fuge mit einem Hartlot dieser Art verlötet ist neigt dieses Hartlot zu einem Sieden. Bei Verwendung eines Hartiots mit weniger als 70 Gew.-% (z. B. 50 Gew.-%) Silber besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit für

ein Sieden des Hartlots, so daß der Hartlötabschnitt so dicher geschweißt werden kann, daß er von anderen Abschnitten der Schweißnaht kaum zu unterscheiden ist. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß im Schweißabschnitt bzw. in der Schweißnaht ein eutektischer Punkt bei einem vergleichsweise hohen Temperaturwert während des Schweißvorgangs aufgrund des geringen Silbergehalts des Hartlots auftritt und das Silbe' vor dem Sieden in aen Kupferwerkstoff des Anodenzylinders 12 eindiffundiert, dabei auf noch zu beschreibende Weise in den Spalt zwischen dem Polstück 2 und dem Anodenzyiinder 12 hineinfließt und demzufolge in seinem (Silber-)Gehalt weiter erniedrigt und somit an einem Sieden gehindert wird.

Beim Lichtbogenschweißen fließt das Hartlot aus dem Hartlötabschnitt 52a des Ringansatzes 16 zur Verbindung zwischen dem Polstück 2 und dem Anodenzylinder 12 und speziell zu einem Spalt 54 (Fig.8), der an der Übergangsstelle zwischen der unteren Ecke des Außenumfangs des Polstücks und der Innenschulter 20 des Anodenzylinders 12 gebildet wird, oder bis in die Nähe dieses Spaltes 54. Dabei lagert sich das Hartlot an den genannten Stellen ab; es kann sich an diesen Stellen aber auch eine Schicht des Hartlots bilden. Hierdurch wird die einwandfreie oder zumindest zufriedenstellende luftdichte mechanische Verbindung zwischen Polstück 2 und Anodenzylinder 12 um den Gesamtumfang herum verbessert. Mit anderen Worten: der erwähnte Fluß des Hartlots bewirkt in unerwarteter Weise eine Verstärkung des luftdichten Abschlusses an dem am Anodenzylinder 12 angeschweißten Polstück 2. Die gestrichelte Linie 53 in Fig.9 gibt den mit dem Hartlot in Berührung gelangenen Bereich an. Wenn hierbei das Hartlot weniger als 70 Gew.-% Silber enthält, kann es nicht aus dem Hartlötabschnitt 52 herausfließen (z. B. aufgrund seines erwähnten Siedens), so daß eine Abnahme der Hartlotmenge im Abschnitt 52 vermieden wird. Wenn zudem die Fuge des aus einer gerollten (Blech-)Platte hergestellten Anodenzylinders mit einer etwas größeren als der üblichen Hartlotmenge geschlossen wird, oder wenn im erwähnten Spalt 54 vor dem Lichtbogenschweißen von Polstück 2 und Anodenzylinder 12 ein schmaler Ring des Hartlots angeordnet wird, kann das Lichtbogenschweißen zur Herstellung einer luftdichten Verbindung um den Gesamtumfang von Polstück 2 und Anodenzylinder 12 herum bei gleichzeitiger Hartlötung durchgeführt werden.

im folgenden ist anhand von Fig. 10 eine erste Abwandlung des Lichtbogenschweißvorgangs an Polstück 2 und Anodenzylinder 12 erläutert. An der Unterseite der Umfangskante des in das offene Ende des Anodenzylinders 12 eingesetzten Polstücks 2 ist ein abgestufter Abschnitt bzw. eine Stufe 58 ausgebildet Wie durch die Strichpunktierte Linie angedeutet, bedeckt in diesem Fall ebenfalls eine Lichtbogen-Schweißnaht die Außenumfangsfläche bzw. -kante des Polstücks 2. Wenn der Anodenzylinder 12, wie in Verbindung mit Fig.7 erläutert, aus einer zu einem Zylinder gerollten und an der Fuge bzw. am Stoß durch Hartlöten geschlossenen flachen Platte besteht, kann bei dem abgewandelten Verfahren gemäß Fig. 10 ein Teil des Hartlots sich auch in der Stufe 58 ablagern, so daß beim Lichtbogenschweißen von Polstück 2 und Anodenzylinder 12 ein zuverlässigerer luftdichter Abschluß gewährleistet wird.

In F i g. 11 ist eine andere Abwandlung dieses Schweißverfahrens veranschaulicht Dabei weist das offene Ende des Anodenzylinders 12 keine äußere Schulter auf. Der Ringansatz 16 bildet hierbei einen Fortsatz der Außenumfangsfläche des Anodenzylinders 12. In diesem Fail entsteht eine durch die strichpunktierte Linie 62 angegebene Lichtbogen-Schweißnaht. Die Abwandlung gemäß F i g. 11 ermöglicht insbesondere die Verwendung eines Anodenzylinders 12 einer einfachen Konfiguration.

In Fig. 12 ist eine weitere Abwandlung des .Schweißverfahrens veranschaulicht. Dabei ist an der Oberseite des Außenrands des Polstücks 2 eine Schrägbzw. Kegelfläche 60 angeformt, welche dieselbe Aufgabe erfüllt wie die Fläche der Stufe 8 gemäß F i g. 3. Beim Schweißvorgang wird diese Kegelfläche mit dem geschmolzenen Kupfer des Anodenzylinders 12 bets deckt, so daß, wie durch die strichpunktierte Linie 63 angedeutet, eine luftdichte Schweißnaht mit zufriedenstellender mechanischer Festigkeit entsteht. Bei d^r Abwandlung nach Fig. 12 kann das Polstück 2 dessen Umfangsrand eine einfache Konfiguration besitzt, einfach durch Preßformen hergestellt werden.

Bei der in F i g. 13 veranschaulichten Abwandlung des Schweißverfahrens sind an Ober- und Unterseite des Umfangsrands des Polstücks 2 schräge bzw. konische Flächen 64 bzw. 66 angeformt. An Innen- und Außenseite des offenen Endes des Anodenzylinders 12 sind andererseits schräge bzw. konische Schulterabschnitte 68 bzw. 70 angeformt. Die Innenschulter 68 ist dabei bezüglich Abmessungen und Neigungswinkel der unteren Kegelfläche des Polstücks 2 angepaßt. Das Polstück 2 läßt sich somit einfach herstellen und zuverlässig unter Gewährleistung eines luftdichten Abschlusses am Anodenzylinder 12 anschweißen.

Im folgenden sind anhand der Fig. 14 bis 22 Magnetron-Anoden gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Bei den Anoden gemäß Fig. 1 bis 13 ist nur das Polstück 2 unter Herstellung eines luftdichten Abschlusses unmittelbar in die öffnung des Anodenzylinders 12 eingeschweißt. Bei der Anode gemäß Fig. 14 ist dagegen nicht nur ein Polstück 2, sondern auch ein zylindrisches Gehäuse 72 luftdicht in die öffnung eines Anodenzylinders 12 eingeschweißt. Dabei bildet insbesondere das zylindrische Gehäuse 72, und nicht das Polstück 2, einen Teil eines Vakuumraums, wobei dieses Gehäuse aus einem ferromagnetischen Material besteht und als Magnetflußstrecke von einem nicht dargestellten Magneten wirkt. Die Magnetron-Anode gemäß Fig. 14 wird auf die im folgenden beschriebene Weise hergestellt bzw. zusammengebaut. Gemäß F i g. 15 wird das Polstück 2 in die öffnung des Anodenzylinders 12 eingesetzt und dabei mit seinem Außenumfang in feste Anlage an den Ringansatz 16 und die Innenschulter 20 des Anodenzylinders 12 gebracht. Der Ringansatz des Zylinders 12 und ein abgestufter Abschnitt bzw. eine Stufe 8 des Polstücks 2 bilden dabei eine Ausnehmung. In diese Ausnehmung wird der herumgezogene Umfangsteil bzw. -rand des Flansches 74 des zylindrischen Gehäuses 72 eingesetzt Das Polstück 2 und das Gehäuse 72 sind mit 5 bis 10 μπι dicken Metallschichten 10 bzw. 76 beschichtet, die aus einem Metall, wie Nickel, Silber od. dgl, bestehen, das leicht mit dem Kupferwerkstoff des Anodenzylinders 12 legierbar ist Diese Schichten können selbstverständlich auch aus Kupfer bestehen. Gemäß Fig. 15 und 16 werden hierauf mittels einer Schweißelektrode 22 das Polstück 2, der Ringansatz 16 und das zylindrische Gehäuse 72 erwärmt und dadurch miteinander verschweißt Nach diesem Verschweißen sind Polstück und Gehäuse 72 sicher und unter Herstellung eines

luttdkhten Abschlusses in der Öffnung des Anodenzylinders 12 befestigt.

Um das Polstück 2 und das Gehäuse 72 noch sicherer in der Öffnung des Anodenzylinders 12 zu befestigen, wird der Umfangsrand des Flansches 74 gemäß Fi g. 17 L-förmig abgebogen, wobei der so abgebogene Abschnitt 78 in die durch die Stufe 8 und den Ringansatz 16 gebildete Ausnehmung eingesetzt wird. Nach dem Zusammenschweißen des Polstücks 2, des Ringansatzes 16 und des Gehäuses 72 ist gemäß Fig. 18 der to Umfangsrand des Flansches 74 vom Material des Ringansatzes 16 bedeckt. Die so hergestellte Schweißnaht besitzt eine verbesserte mechanische Festigkeit und erhöhte Luftdichtigkeit.

ErsichtMcherweise kann der Umfangsrand des Pol- is Stücks 2, ebenso wie der Umfangsrand des zylindrischen Gehäuses 72, auch eine andere Form besitzen. Wie beispielsweise in Fig. 19 dargestellt, kann der Außendurchmesser des Polstücks 2 kleiner sein als der

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gebildeten Öffnung, so daß das Polstück 2 nicht mit einem Paßs;.z in diese Öffnung einsetzbar ist. In diesem Fall umgreift der Umfangsrand des Flansches 74 den Umfang des Polstücks 2. Nach dem Zusammenschweißen vom Polstück 2, Ringansatz 16 und Gehäuse 72 ist mithin gemäß F i g. 20 der Umfangsrand des Flansches 74 vom Werkstoff des Ringansatzes i6 bedeckt. Gemäß Fig. 21 kann außerdem der Umlangsabschnitt bzw. -rand des Polr.iücks 2 abgeschrägt bzw. konisch sein, so daß nach dem Zusammenschweißen von Polstück 2, Ringansatz 16 und Gehäuse 72 der Umfangsrand des Flansches 74 mit dem Material des Ringansatzes 16 bedeckt ist.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 14 bis 22 kann jeweils das zylindrische Gehäuse 72 unter Herstellung eines luftdichten Abschlusses mit dem Anodenzylinder 12 verbunden werden. Dabei Lt zumindest auf den Umfangsrandteil des zylindrischen Gehäuses 72 eine Schicht aus Nickel od. dgl., die leicht mit Kupfer mischbar bzw. legierbar ist, aufplattiert bzw. aufgalvanisiert. Wenn das Polstück 2 keinen Teil des Vaküumraums darstellt, braucht es eine solche Metallschicht nicht aufzuweisen. Vorzugsweise ist jedoch das Polstück 2 mit einer solchen Metallschicht versehen, um seine Korrosion beim Zusammenbau der Magnetroneinheit zu vermeiden. Für eine solche Antikorrosionsschicht wird Kupfer bevorzugt, weil es eine gute Hochfrequenz-Leitfähigkeit besitzt und vergleichsweise billig ist. Ersichtlicherweise kann das zylindrische Gehäuse 72 gemäß den Fig. 14 bis 22 unter Herstellung ines luftdichten Abschlusses auch mit dem vorher erwähnten Anodenzylinder verbunden werden, der aus einer zu einem Zylinder gerollten und an der Stoßfuge hartverlöteten Platte hergestellt ist.

Bei den abgewandelten Ausführungsformen können Polstück und Anodenz*'!jndsr n·*"^· λ.,«.u;m..-,^ .*-:*-:.. — zweckmäßigen Form zusammengesetzt werden. In diesem FaI! empfiehlt es sich, daß eine Nickelschicht zumindest auf dem Teil der Außenumfangsfläche des Polstücks 2 vorgesehen ist, der mit dem Anodenzylindrr 12 verschweißt werden soll. Üblicherweise besitzt der Anodenzylinder eine hohlzylindrische Form mit einem runden Querschnitt. Die Erfindung ist jedoch auch auf andere hohle Anodenelemente mit einem rechteckigen oder einem elliptischen Querschnitt anwendbar. Ersichtlicherweise ist die erfindungsgemäße Konstruktion einer Magnetron Anode auch auf nur eines der beiden offenen Enden eines hohlen Anodenelements anwendbar. Außerdem ist auch das Schweißverfahren nicht auf das Lichtbogenschweißen beschränkt. Ersichtlicherweise kann z. B. auch ein Schweißverfahren unter Verwendung eines Schweißstabs angewandt werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

t, Magnetron-Anode, bestehend aus einem aus einem kupferhaltigen Matall hergestellten Anodenzylinder mit einer Anzahl von an seiner Innenwandflache angebrachten, radial abstehenden Rippen, zwischen denen ein Resonanzraum gebildet wird, an beiden Enden des Anodenzylinders angebrachten Deckeln und einer beim Verschweißen jedes Deckels mit dem offenen Ende des Anodenzylinders entstandenen Schweißverbindung bzw. -naht, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zumindest der Außenumfangskante des Deckels (2, 72) mit einer Schicht (10, 76) aus einem mit Kupfer is ohne weiteres legierfähigen Metall plattiert bzw. galvanisiert ist, daß der Deckel am offenen Ende des Anodenzylinders (12) angesetzt bzw. in dieses eingesetzt ist und daß der Deckel (2,72) so mit dem offenen Ende des Anodenzylinders (12) verschweißt ist, daß dk. Schweißverbindung bzw. -naht (26) die Außenumfangskante des Deckels (2,72) bedeckt
2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2, 72) ein Polstück (2) aufweist
3. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2,72) ein zylindrisches Gehäuse (72) mit einem in das betreffende offene Ende des Anodenzylinders (12) eingesetzten Flansch (74) aufweist.
4. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Deckels (2, 72) kleiner ist als derjenige der Öffnung des Anodenzylinders (12).
5. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufplattierte bzw. aufgalvanisierte Schicht (10, 7£^ aus Nickel besteht und daß die Schweißnaht (26) aus einer Nickel-Kupferlegierung gebildet ist, die beim Legieren bzw. Vermischen des Nickels der Schicht (10,76) mit dem Kupferwerkstoff des Anodenzyiinders (12) entstanden ist.
6. Anode nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schicht (10, 76) aus Silber besteht und daß die Schweißnaht (26) aus einer Silber-Kupferlegierung gebildet ist, die beim Legieren bzw. Vermischen des Silbers der Schicht (10, 76) mit dem Kupferwerkstoff des Anodenzylinders (12) entstanden ist.
7. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2, 72) aus so mindestens einem Werkstoff, wie Eisen oder eisenhaltiger Legierung, hergestellt ist.
8. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenzylinder (12) aus mindestens einem Werkstoff, wie Kupfer oder kupferhaltiger Legierung, hergestellt ist.
9. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche jedes offenen Endes des Anodenzylinders (12) mit einer Schulter (20) versehen ist, an welcher der ω Außenumfangsrand des Deckels (2, 72) befestigt ist.
10. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenzylinder (12) aus einer zu einer offenen Hohlzylinderform gerollten, kupferhaltigen flachen (Blech-)Platte hergestellt ist und daß die Stoßfuge zwischen den gegenüberstehenden Enden oder Kanten der gerollten Platte hartverlötet ist.
11, Anode nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlot eine Legierung ist, die weniger als 70 Gew,-% Silber enthält,
IZ Anode nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartlot in den Bereich eingesickert ist, in welchem der Deckel (2, 72) mit dem Anodenzylinder (12) verschweißt ist
13. Anoden nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsfläche des Deckels (2, 72) mit einem abgestuften Abschnitt bzw. einer Stufe versehen ist, der bzw. die mit einem Teil der Schweißnaht (26) bedeckt ist
14. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandfläche des offenen Endes des Anodenzylinders (12) mit einer Schulter (20) versehen ist und daß der Außenumfangsrand des Deckels (2, 72) eine Stufe (8) aufweist, die auf die Schulter (20) aufgesetzt ist
15. Verfahren zur Herstellung einer Magnetron-Anode nach Anspruch 1 durch Anschweißen je eines Deckels an jedem offenen Ende eines Anodenzylinders, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangskante des Deckels (2,72) mit einer Schicht (10, 76) aus einem Metall plattiert bzw. galvanisiert wird, das mit Kupfer ohne weiteres legierbar ist, daß je ein Deckel (2, 72) an jedem offenen Ende des Anodenzyiinders (12) angebracht bzw. in dieses Ende eingesetzt wird, daß eine Lichtbogenentlad,. -SS-Elektrode (22) in Gegenüberstellung zu dem Teil des Außenumfangsrandes des Anodenzylinders (12) gebracht wird, an welchem der Deckel (2,72) an- bzw. eingesetzt ist, und daß jeder Deckel (2,72) unter herstellung eines luftdichten Abschlusses mit dem betreffenden Ende des Anodenzylinders (12) durch Lichtbogenschweißen verschweißt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine flache (Blech-)Platte aus einem kupferhaltigen Metall zur Herstellung des Anodenzylinders (12) in eine hohlzylindrische Form gerollt wird und daß die gegenüberstehenden Stoßkanten der gerollten Metall-Platte mit einem Metall hartverlötet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartlot(metall) eine Legierung mit weniger als 70 Gew.-% Silber verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwandfläche dei offenen Endes des Anodenzylinders (12) eine Schulter (20) angeformt wird, die mit dem Umfangsrand des Deckels (2,72) in Berührung gebracht wird, wenn letzterer in das offene Ende des Anodenzyiinders (12) eingesetzt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre, in welcher das Lichtbogenschweißen durchgeführt wird, aus einem Inertgas mit weniger als 10 Vol.-% Wasserstoff besteht.