路 彪

(太原晉西春雷銅業(yè)有限公司，山西 太原 030008)

1 LED支架用銅合金帶材

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)簡(jiǎn)稱LED，是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體固態(tài)發(fā)光器件[1]。LED光源產(chǎn)品大致分為顯示屏、照明兩大類，前者功率較低，后者要求支架材料具有較好的散熱性來(lái)發(fā)揮出光能優(yōu)勢(shì)[2]。LED支架是燈珠在封裝之前的底基座，在其上固定芯片，焊上正負(fù)電極，再用封裝膠封裝成形后生產(chǎn)出LED燈珠。支架起導(dǎo)電散熱和支撐作用，當(dāng)前使用的主要原材料按用量排序有鋼帶、C2680黃銅帶、C19400銅合金帶，其中C19400帶材導(dǎo)熱系數(shù)較高常用于高功率照明產(chǎn)品。

銅合金帶材產(chǎn)品常用厚度有0.11mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm，寬度有60.6mm、60.8mm、72.6mm、72.8mm。目前LED燈珠產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對(duì)原始帶材質(zhì)量要求較高，除表面粗糙度指標(biāo)外，還關(guān)鍵控制帶材表面缺陷、薄帶板形缺陷以及分切邊部質(zhì)量。常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題有表面劃傷、料卷不齊折邊、內(nèi)圈塌卷變形、板形波浪、邊部碎浪等。

2 常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及解決措施

2.1 表面劃傷

表面劃傷是在銅合金帶材表面呈現(xiàn)出條狀、束狀的明亮傷痕，直線或輕微曲線狀，有長(zhǎng)有短，深淺不一，典型的縱向長(zhǎng)劃傷見(jiàn)圖1。

常見(jiàn)劃傷形成的原因有：(1)成品裁切時(shí)由分條機(jī)壓板造成的縱向長(zhǎng)劃傷；(2)成品帶材軋制時(shí)因軋機(jī)偏導(dǎo)輥打滑等造成的2mm～4mm縱向短劃傷；(3)下游用戶在沖壓生產(chǎn)開卷過(guò)程中因帶材邊部毛刺刮蹭下一圈料面造成的橫向曲線劃傷。

圖1 縱向長(zhǎng)劃傷Fig.1 Long longitudinal scratch

為減少劃傷產(chǎn)生可從以下幾方面采取解決措施：(1)剪切生產(chǎn)高精銅合金帶材時(shí)刀軸處避免使用壓板，收卷采用真空輥建張避免使用氣囊壓力建張；(2)調(diào)整帶材軋制出口速度與偏導(dǎo)輥轉(zhuǎn)速匹配一致，減少打滑；(3)合理調(diào)整配刀間隙控制成裁邊部毛刺高度，下游客戶在沖壓開卷適時(shí)調(diào)節(jié)喂料桿高度避免橫向曲線劃傷的產(chǎn)生。

2.2 料卷不齊折邊

料卷不齊折邊是銅合金帶材在帶成品分切收卷時(shí)產(chǎn)生層錯(cuò)，出現(xiàn)端面不平整現(xiàn)象，在后續(xù)包裝堆垛時(shí)產(chǎn)生折邊變形，常見(jiàn)的料卷不齊折邊見(jiàn)圖2。

圖2 料卷不齊折邊Fig.2 Uneven coils edge fold

成裁收卷張力不穩(wěn)定是料卷端面產(chǎn)生層錯(cuò)的主要原因。縱剪機(jī)壓力氣囊破損，卷曲張力出現(xiàn)波動(dòng)，分條帶材因受力不均出現(xiàn)擺動(dòng)導(dǎo)致收卷不齊，料卷包裝堆疊后產(chǎn)生折邊。

解決措施是精確控制氣囊壓力確保剪切收卷張力穩(wěn)定，可保證料卷端面平齊，避免因料卷不齊產(chǎn)生的折邊現(xiàn)象。

2.3 內(nèi)圈塌卷變形

銅合金薄帶產(chǎn)品在剪切包裝后會(huì)出現(xiàn)料卷內(nèi)圈塌卷變形，內(nèi)圈塌卷變形見(jiàn)圖3。內(nèi)圈塌卷且紙芯斷裂，原因之一是紙芯強(qiáng)度不足，可提高紙芯厚度增加紙芯強(qiáng)度；但大部分情況是內(nèi)圈塌卷紙芯完好，紙芯強(qiáng)度足夠。實(shí)測(cè)分切過(guò)程帶材收卷張力，由內(nèi)圈到外圈張力有波動(dòng)，內(nèi)圈張力較小，隨著卷徑增大張力也在增大。因整個(gè)卷曲過(guò)程張力未控制好，起始張力設(shè)定過(guò)小內(nèi)圈卷不緊，當(dāng)卷徑增大時(shí)張力增大便拉動(dòng)內(nèi)圈逐步變緊，迫使其產(chǎn)生橫向變形，形成塌卷變形缺陷。

圖3 內(nèi)圈塌卷Fig.3 Inner coil collapse

2.4 板形波浪

銅合金薄帶母材板形平整，但是經(jīng)過(guò)成品剪切分條后出現(xiàn)規(guī)律性的橫向波浪或單邊波浪(圖4)。薄帶成品均經(jīng)過(guò)拉彎矯直，成品分切前母材頭尾板形檢測(cè)均合格，但成裁后出現(xiàn)橫向貫通波浪。測(cè)量貫通規(guī)律波浪的長(zhǎng)度，接近分條機(jī)儲(chǔ)料坑入口側(cè)小導(dǎo)輥外徑。因小導(dǎo)輥上包裹的絨布接口不平，直徑方向約有3mm凸起，分切帶材運(yùn)行到儲(chǔ)料坑內(nèi)其自身重力作用在小導(dǎo)輥上，隨著導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶材產(chǎn)生周期硌印，當(dāng)帶材展平便呈現(xiàn)出貫通寬度方向的橫向波浪。單邊波浪是由于銅合金母帶側(cè)彎較大，造成分切后帶材橫向移動(dòng)，薄帶邊部與分隔環(huán)發(fā)生刮蹭產(chǎn)生單邊變形波浪。

(a)橫向貫通波浪 (b)單邊波浪圖4 板形波浪Fig.4 Flat wave

解決措施是分切銅合金薄帶時(shí)確保與帶材接觸的導(dǎo)輥表面平整，使用的分隔環(huán)平整無(wú)銹蝕，分隔環(huán)裝配間隙合理，帶材頭部在收卷起步時(shí)粘在隔離單元的中間，可減少薄帶因成裁造成的板形波浪缺陷。

2.5 邊部碎浪

銅合金薄帶分切時(shí)，在分條帶材的邊部常出現(xiàn)邊部小碎浪(圖5)。因薄帶材的橫截面對(duì)角線比帶寬大，帶材在剪切區(qū)內(nèi)有輕微的橫向移動(dòng)就會(huì)碰到雌刀側(cè)面，從而產(chǎn)生一個(gè)個(gè)邊部小波浪，帶材不斷剪切出來(lái)，碎浪也就連續(xù)不斷地出現(xiàn)在帶料的兩邊。帶材在剪切區(qū)內(nèi)碰到雌刀側(cè)面的主要原因有：橡膠環(huán)外徑和鐵芯內(nèi)孔磨得不同心[3]；膠環(huán)材質(zhì)偏軟產(chǎn)生的壓縮量較大，帶材推不出剪切區(qū)；雌刀側(cè)的膠環(huán)外徑?jīng)]有選好；圓刀不精密側(cè)面端跳太大。

圖5 邊部碎浪Fig.5 Side waves

為減少銅合金薄帶材分切邊部碎浪，主要是避免帶材的兩側(cè)和兩片雌刀側(cè)面在自由狀態(tài)下接觸。解決措施是提高橡膠環(huán)修磨內(nèi)外圓的同心度，根據(jù)被分切帶材厚度選用合適外徑的雌刀側(cè)膠環(huán)，適當(dāng)提高膠環(huán)硬度，確保圓刀片的保養(yǎng)和修磨精度，保持平整無(wú)銹蝕，可減少帶材分切邊部碎浪缺陷的產(chǎn)生。

3 總結(jié)

通過(guò)對(duì)LED支架用C19400銅合金帶材生產(chǎn)過(guò)程和下游客戶使用過(guò)程中遇見(jiàn)的表面劃傷、料卷不齊折邊、內(nèi)圈塌卷變形、板形波浪、邊部碎浪等產(chǎn)品缺陷的原因進(jìn)行分析，提出了簡(jiǎn)單有效的解決措施。以上生產(chǎn)操作、分析和結(jié)論，對(duì)銅合金板帶生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制具有一定的借鑒作用。