Brevet FR2536590A1 — publié le 19840525

PROCEDE DE FABRICATION D'OBJETS CREUX DE PETITES DIMENSIONS L présente invention concerne un procédé de fabrication d'objets creuse de petites dimensionsg tels que par exemple des guides ondes millimétriques De nombreuses applications réclament l'utilisation de guides ondes millirne*riques de petites dimensions Les dimensions des guides d'ondes sont normalisées Parmi les guides d'ondes millimétriques, de sections rectangulaires, qui sont les plus courants, on peut citer:: les guides ondes WR 7, de dimensions internes 1,65mm sur 0,825mm, qui sont prévus pour fonctionner dans la bande 110-170 GHz; les guides d'ondes WR 3, de dimensions internes 0R36mm sur O,43mm, qui sont prévus pour fonctionner dans la bande 220-325 GWz. Parmi les problèmes que notre invention se propose de résoudre, on peut citer celui de la fabrication de guides d'ondes millimétriques, et en particulier de ceux ayant une section rectan glaire Dans l'ares antérieur, ces guides, qui sont généralement en cuivre, sont obtenus par étirage Les guides ainsi obtenus ne donnent pas entièrement satisfaction La présente invention concerne un procédé de fabrication de guides d'ondes millimétriques, et en particulier de guides ayant une section rectangulaire, qui présentent par rapport aux guides de l'art antérieur les avantages suivants:: - une meilleure planéité de leur surface interne - des dimensions plus précises - des pertes électriques réduites comme cela sera expliqué par la suite D'une façon plus générale, notre invention chercher a' résoudre les problèmes de fabrication d'objets creux de petites dimensions Ces objets peuvent etre des composants hyperfréquences tels que des guides d'ondes, des transitions d'adaptation de guides, des cornets rayonnants... ou tout autre type d'objets utilisés dans d'autres domaines que les hyperfréquences En ce qui concerne les 'transitions qui servent à assurer la liaison entre deux guides d'ondes de sections différentes, on signale que dans l'art antérieur ces transitions ou "tapers" sont généralement obtenues en réalisant un dépot électrolytique de cuivre autour d'une pièce pleine en aluminium ayant la forme et les dimensions intérieures du taper à réaliser, cette pièce pleine étant ensuite éliminée par proie chimique Par rapport à cet art antérieur, le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre la ré utilisation de la pièce pleine centrale ce qui réduit fortement le prix de revient de ces tapera Le procédé de fabrication selon l'invention d'objets creux de petites dimensions, comporte les étapes suivantes:: -1 ) on réalise dans un matériau très durune pièce pleine ayant la forme et les dimensions de l'intérieur de l'objet creux à fabriquer - 20) on dispose autour de cette pièce un tube métallique ; - 32) à l'aide d'une machine à marteler, on repousse le métal du tube autour de la pièce pleine - 40) on extrait la pièce pleine de l'objet creux fabriqué D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée â titre d'exemple non limitatif, et Illustrée par les figures annexées qui représentent:: - la figure 1, une vue en perspective d'une pièce pleine utilisée dans de procédé selon l'invention 9 - la figure 2, une vue en perspective montrant un tube métallique monté autour de la pièce pleine de la figure 1. - les figures 3 et 4, des vues de la section transversale d'un guide obtenu par étirage et d'un guide obtenu par le procédé selon l'invention Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées Le procédé selon l'invention comporte plusieurs étapes qui vont être décrites en se référant aux figures 1 et 2 A titre dlexernple9 le procédé selon l'invention va être décrit dans le cas de la fabrication de guides d'ondes millimétriques Au cours de la première étape, on réalise dans un matériau très dur une pièce pleine dont la section a la forme et les dimensions de l'intérieur de l'objet creux à fabriquer La figure 1 est une vue en perspective d'une pièce pleine 1, de section rectangulaire, utilisée dans le procédé selon l'invention, dans le cas OÙ 190n veut fabriquer un guide d'onde, de section rectan- glaire Les dimensions a et b de la section de la pièce pleine 1 sont donc égales aux dimensions internes du guide a fabriquer Le matériau dans lequel est usinée la pièce pleine peut être de l'ac;;er, de préférence non trempé pour éviter les cassures Cette pièce pleine est bien usinée et rectifiée on lui donne généralement une longueur 1, supérieur à la longueur de guide désirée et elle se termine généralement par une sorte de manche 2, de plus grandes dimensions, qui permet de la manipuler plus aisément Il faut bien souligner que dans le cas de la fabrication d'un guide d'ondes rectangulaire WR 3 les dimensions.de la pièce pleine 1 telle qu'elle est représentée sur la figure 1 ont été multipliées par un facteur supérieur à 10 Au cours de la deuxième étape du procédé selon l'invention7 on dispose autour de la pièce pleine 1 de la figure 1 un tube métallique 3, comme cela est représenté sur la figure 2 Pour fabriquer des guides d'ondes millimétriques, on utilise généralement des tubes d'un centimètre d'épaisseur, et de quelques centimètres de longueur, en cuivre ou en argent, de grande pureté On peut recuire le tube pour le rendre plus mafléabie Avant de donner au tube la forme requise, on le nettoie par voie çhirniqueo Lorsque l'objet creux à fabriquer a une section interne rectangulaire, on utilise un tube métallique 3 dont le diamétre interne D est sensiblement égal à la diagonale d de la section interne de Pobjet à fabriquer, et donc à la diagonale de la section de la pièce pleine 1. Quelle que soit la section de l'objet creux à fabriquer qu'elle soit circulaire, rectangulaire, elliptique..., le périmètre interne du tube 3 est choisi sensiblement supérieur, de l'ordre de 10 à 20 % supérieur, au périmètre de la section interne de l'objet à fabriquer, et donc au périmètre de la section de la pièce pleine 1. Dans -la troisième étape du procédé selon l'invention, on repousse, à l'aide d'une machine à marteler, le métal du tube 3 autour de la pièce pleine qui sert de mandrin. Le cuivre s'écrouit A la fin de la troisième étape, le métal du tube 3 est complètement plaqué contre la pièce pleine 1 qui sert de moule. Le tube 3 est rétreint par martelage pour épouser Ba forme de la pièce pleine 8. On peut, avant de rétreindre le tube 3 par martelage, Il'écraser à la presse pour obtenir une ébauche de l'objet à fabriquer. Ainsi, la troisième étape se fait plus facilement. Dans la quatrième étape du procédé selon l'invention, on extrait la pièce pleine du guide qui vient d'être fabriqué. Ce "démoulage" se fait sans problème Si la pièce pleine a été bien usinée. Le guide obtenu par Se procédé selon l'invention présente des pertes électriques beaucoup moins importantes - environ deux fois moindres - que celles des guides obtenus par étirage. Les figures 3 et 4 représentent de façon schématique la section transversale d'un guide rectangulaire obtenu par étirage et d'un guide rectangulaire obtenu par le procédé selon l'invention. Sur la figure3, on voit qu'un guide 4 obtenu par étirage présente des fissures 5 de grande profondeur au niveau des angles de sa section interne. Sur la figure 4,- on voit qu'un guide de mêmes dimensions obtenu par le procédé selon l'invention présente des angles internes sans fissures. Or ces fissures augmentent fortement les pertes typer fréquences. En effet dans les guides d'ondes, pour le mode de propagation TElo qui est le plus utilisé les lignes de courant maximales se situent sus les parois latérales et dans les angles. Ainsi la qualité des angles obtenus va déterminer les pertes hyperfréquences. On rappelle que la description précédente a été faite dans le cas de la fabrication d'un guide d'ondes mais que le procédé selon l'invention s'applique à la fabrication de toutes sortes d'objets creux de petites dimensions dont la forme géométrique permet l'extraction de la pièce pleine. Il faut que les objets à fabriquer aient des dimensions constantes ou en expansion dans le sens d'extraction. REVENDICATIONS l. Procédé de fabrication d'objets creux de petites dimensions, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - 10) on réalise dans un matériau très dur une pièce pleine (1) ayant la forme et les dimensions (a, b) de l'intérieur de l'objet creux à fabriquer, - 20) on dispose autour de cette pièce un tube métallique (3); - 3 ? à l'aide dlune machine à marteler, on repousse le métal du tube (3) autour de la pièce pleine (1). - 4 on extrait la pièce pleine de l'objet creux fabriqué 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que, entre la deuxième et la troisième étape, on écrase le tube métallique à la presse. 3. Procédé selon 1Dusae des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans le cas où l'objet creux à fabriquer a une section rectangulaire, le diamétre (D) interne du tube (3) est choisi sensiblement égal à la diagonale (d) de la section interne, de l'objet à fabriquer. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le périmètre interne du tube (3) est choisi sensiblement supérieur, de l'ordre de 10 à 20 90? au périmètre de la section interne de l'objet à fabriquer. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pièce pleine (1) est en acier 6. Procédé selon l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que le tube (3) est en cuivre ou en argent.