LED背板，泛指電視、電腦顯示屏幕光電模組部件中的背板，由于其加工工藝和使用特性特殊，若光鋁產(chǎn)品板形不滿足要求，沖制后會出現(xiàn)翹曲，影響后續(xù)其他元件的定位作業(yè)。我司近期開始研發(fā)生產(chǎn)該類用作屏幕背板的光鋁產(chǎn)品，其合金狀態(tài)為3104-0和5052-H32、厚度0.6~1.0mm，客戶對光鋁的板形提出較高要求：正反面均無邊波，且?guī)Р乃椒胖糜跈z測平臺后，均需滿足邊部與檢測平臺之間的間距(橫向翹曲)不超過0.7mm。
我司在背板開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)目前拉彎矯直機生產(chǎn)出來的背板產(chǎn)品均存板形缺陷，即帶材反面置于檢測平臺上時，其邊部與檢測平臺之間的間距L達到甚至超過2mm(如圖1)，不能滿足客戶對板形的要求。
本文通過對目前的缺陷現(xiàn)狀進行統(tǒng)計、分析，利用矯直原理分析缺陷產(chǎn)生的原因，并根據(jù)分析結(jié)果制定相關(guān)措施，希望通過調(diào)整矯直工藝，有效地解決橫向翹曲缺陷。
1.橫向翹曲板形缺陷現(xiàn)狀
根據(jù)現(xiàn)場跟蹤結(jié)果，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)5052H32厚度0.6mm左右厚度產(chǎn)品時，在保證帶材縱向平直度一致的條件下，生產(chǎn)時設定的延伸率數(shù)值越大，成品的橫向翹曲缺陷越明顯，對照結(jié)果如下表1所示：
表1 生產(chǎn)規(guī)格0.6*1234 、合金狀態(tài)5052 H32產(chǎn)品時延伸率與橫向翹曲對照表
針對該現(xiàn)象，又分別對相近厚度的1***系合金產(chǎn)品及更薄的5052H32產(chǎn)品在不同延伸率下的橫向翹曲情況進行跟蹤統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)其在同樣條件下，仍表現(xiàn)為延伸率越大，橫向翹曲越明顯，但數(shù)值均較小，具體如下表2、表3所示：
表2 生產(chǎn)規(guī)格0.5*1219 、合金狀態(tài)1100 H28產(chǎn)品時延伸率與橫向翹曲對照表
表3 生產(chǎn)規(guī)格0.3*1185 、合金狀態(tài)5052 H32產(chǎn)品時延伸率與橫向翹曲對照表
從以上實驗結(jié)果可以看出，拉彎矯直機生產(chǎn)厚度在0.6mm左右的產(chǎn)品時，均會出現(xiàn)橫向翹曲，且表現(xiàn)為：延伸率設定值越大，橫向翹曲越大;產(chǎn)品屈服強度越高，橫向翹曲也越大。該結(jié)果與高作文等在相關(guān)文獻[1]中提到的相一致。
2.橫向翹曲的產(chǎn)生原因
根據(jù)拉彎矯直原理[2]，在生產(chǎn)同一產(chǎn)品時延伸率參數(shù)設大，與生產(chǎn)相同規(guī)格的屈服強度更高的產(chǎn)品有共同點，即張力輥組張力輸出增大。
在矯直過程中受力最大的區(qū)域為4#張力輥出口至5#張力輥入口，該區(qū)域的所有輥子中除板形調(diào)節(jié)輥為聚氨酯輥外，其余輥子均為硬度較高的矯直工作輥。聚氨酯輥在較大張力時會發(fā)生受力變形，輥面出現(xiàn)輕微中凹。而矯直輥子由于擁有足夠剛度，發(fā)生的受力后變形量相對更小，故由張力輥組張力輸出增大引起的板形調(diào)節(jié)輥變形可能是橫向翹曲的主因，為分析帶材邊部凹陷與橫向翹曲缺陷的聯(lián)系，現(xiàn)對帶材的矯直過程進行受力分析：
圖中(A)—帶材進入1#矯直單元之前受到的純拉伸應變分布，大小為ε1;( B)—帶材在經(jīng)1#矯直單元后的純拉伸與彎曲變形的應變分布合成，在拉伸應變的作用下，帶材截面的中性層向壓應變側(cè)偏移Z1，上表面應變?yōu)棣?1;(C)—帶材在經(jīng)1#矯直單元時受力最大截面的應力分布;帶材在經(jīng)過2#~5#矯直單元后的應力、應變圖類似的依次為(D)~(N)，獲得的中性層[3]偏移量依次為Z2~Z5。其中(N)及(N’)分別為板形調(diào)節(jié)輥在高度方向不同位置時的合成應變分布。
(N)狀態(tài)時的板形調(diào)節(jié)輥壓下深度較(N’)狀態(tài)更深，ε51>ε51’，若帶材在(N’)狀態(tài)時上表面獲得的拉應力合適，剛好與帶材在經(jīng)過4#矯直機后下表面殘余應力相抵消，帶材在縱向?qū)⒈３制街?而(N)狀態(tài)下上表面獲得的拉應力更大，卸張后上下表面應力不均，并表現(xiàn)為縱向向下彎曲。
根據(jù)以上分析可知，板形調(diào)節(jié)輥在受力發(fā)生中凹變形后，導致帶材邊部相對其中部在經(jīng)過5#矯直輥時獲得的中性層向下表面的偏移量更大，如下圖所示：
即板形調(diào)節(jié)輥變形嚴重時，停機卸張后的帶材在寬度方向上獲得的中性層偏移量不一致：中部偏移量相對最小，兩側(cè)偏移量向下表面偏移更大，兩側(cè)相對中部獲得的縱向彎曲度更大，在寬度方向上形成應力不均。
在該應力的作用下，當帶材下表面向上置于檢測平臺是，兩邊部出現(xiàn)翹曲，并在帶材自重小于該應力時，在寬度方向上形成橫向彎曲。
3 解決措施及實施結(jié)果
根據(jù)以上分析，解決橫向翹曲的關(guān)鍵在于減少板形輥在受力后的變形量：
3.1 提高板形調(diào)節(jié)輥硬度
結(jié)合板形調(diào)節(jié)輥使用特點，可適當提高該輥硬度，減少受力增大后的變形量，故將板形調(diào)節(jié)輥硬度由邵氏硬度45提高至65，在采取該措施后的生產(chǎn)結(jié)果如下：
表4 生產(chǎn)規(guī)格0.6*1030 、合金狀態(tài)5052 H32產(chǎn)品時延伸率與橫向翹曲對照表
從以上數(shù)據(jù)可以看出，相對于整改前，橫向翹曲缺陷L值降低明顯。
3.2 適當調(diào)配輥子受力情況
根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將部分矯直機的中部支承輥適當墊高，將可實現(xiàn)在使用較小延伸率生產(chǎn)出合格板形的產(chǎn)品。故將矯直機中部支承輥均墊高0.8mm，為降低設定延伸率參數(shù)生產(chǎn)提供條件，根據(jù)延伸率實現(xiàn)原理，延伸率參數(shù)設置越小，張力輥組張力輸出越小，將有利于減少板形調(diào)節(jié)輥的受力變形。
3.3 增大工作輥壓下深度
高作文等在研究中指出[1]，矯直過程實現(xiàn)設定的伸長率值主要有2個途徑: 一種是增大張力輥R 1.4與R2.1之間的張力;另一種是增大彎曲工作輥的壓入深度。故在相同延伸率下，增大彎曲工作輥的壓下深度可降低張力輥組的張力輸出。
在以上分析的基礎(chǔ)上，我司將1#、3#矯直機工作輥位置抬高15mm后再次選擇該產(chǎn)品進行跟蹤試驗，結(jié)果如下：
表5 生產(chǎn)規(guī)格0.6*1354 、合金狀態(tài)5052 H32產(chǎn)品時延伸率與橫向翹曲對照表
從上表可以看出，在措施實施后，產(chǎn)品的橫向翹曲缺陷已得到明顯改善，延伸率參數(shù)即使達到1.0%，該缺陷仍不明顯，生產(chǎn)出來的成品橫向翹曲量L基本可穩(wěn)定在0.2~0.7mm，該產(chǎn)品經(jīng)客戶試用合格，滿足5052H32 LED背板板形要求。
4 結(jié)論
橫向翹曲缺陷主要由矯直機板形調(diào)節(jié)輥受力變形加劇引起，通過提高板形調(diào)節(jié)輥硬度、適當調(diào)整矯直輥組構(gòu)成等措施可有效減輕橫向翹曲缺陷，保證產(chǎn)品滿足客戶最終使用。
參考文獻
[1] 鋁帶材拉彎矯直機力能參數(shù)選擇及工藝控制 輕合金加工技術(shù)，2004,3(32)：25-28
[2] 戴有濤. 拉彎矯直技術(shù)在高精度鋁板帶材生產(chǎn)中的應用[J] 有色金屬加工，2000,3(159)：15-17;
[3] 伊景偉,戴啟鴻,吳立新. 拉伸彎曲矯直過程中應力與應變的變化分析[J] 一重技術(shù)，2003，1(95)：12-13;
聲明：
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：中鋁瑞閩鋁板帶有限公司
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