成品铝箔离线板形检测研究

成品铝箔离线板形检测研究

孙长伟

山东南山轻合金有限公司，山东龙口 265706

摘要：随着社会的不断发展，下游工序对铝箔产品质量要求也在不断提高，其中板形作为铝箔的一项重要指标，也是下游工序重点关注的内容，但通常铝箔轧制过程中采用在线板形检测，与离线板形存在一些差别，本文主要以切条法和新型离线板形检测仪为例，对成品铝箔板形进行离线检测研究，通过对比来讲解各自的优缺点。

关键词：切条法、新型离线板形检测仪、离线板形

Study on off-line shape detection of finished aluminum foil

SUN Changwei

(Shandong nanshan light alloy co. LTD., longkou, shandong 265706)

Abstract: with the continuous development of society, the downstream process of aluminum foil products quality requirements are constantly improve, the strip shape as an important indicator of the aluminum foil, is also the downstream process focus on content, but usually use online flatness detection in the process of rolling aluminum foil, and offline flatness there are some differences, this paper mainly to cut the original and new offline plate shape detector, for example, offline detection was studied for the finished product aluminum foil flatness, through comparison to explain the advantages and disadvantages of each.

Keywords: strip cutting, new off-line shape detector, off-line shape

板形直观来说是指铝箔的翘曲度，其实质是铝箔内部残余应力的分布。只要铝箔内部存在残余应力即为板形不良，如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在”的板形不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观”的板形不良。不良板形的表现形式有瓢曲、起拱、波浪、侧弯等。典型不良板形分类如图1所示：

图1 板形缺陷分类

a-两边波浪；b-中间波浪；c-单边波浪；d-二肋波浪；

e-中间及边部波浪；f-1/4波浪

目前，国内外铝箔轧制时主要采用在线板形控制系统（AFC）对板形进行控制，根据设定的目标曲线及板形辊检测的张力信号实时调整，保持检测板形与目标板形一致。往往在线板形与离线板形存在一些差别，导致在线板形合格的铝箔在下游工序生产时出现板形不良情况。为更好保证铝箔的板形质量，我们需要检测成品铝箔板形的真实情况，也就是离线板形检测。以下主要研究使用切条法和新型离线板形检测仪两种检测方法对成品铝箔板形进行检测。

一、切条法检测

国际上通常采用I值来表示铝箔平直度，作为板形的量化指标。取一整幅铝箔静态放置于平面上，由于目前轧制过程中不能做到整幅铝箔每一个点的厚度都一致，所以会出现部分区域延伸较大，部分区域延伸较小的情况，也就是整幅铝箔内各点存在厚度差异，铝箔平铺后会呈现连绵山峰状，也就是高高低低状，这样将整幅铝箔按照同一宽度剪切成条后，就会出现长度不一的情况，具体情况可见图2,：

图2 铝箔波浪示意图

平直度I定义为：

波度（%）（又称作为波浪度s）定义为：

波高H（mm）：若波浪曲线为正弦曲线是，则：

按照切条法原理，我们做了一次测试，在料卷上取一部分铝箔，放置于平面上，以8mm宽度为基准取多条铝箔（具体情况如图3所示），对每一条铝箔长度使用卷尺进行测量，并将数据汇总如下：

图3 铝箔切条过程

表1 切条长度汇总

图4铝箔切条长度趋势

经计算，平直度I值为：

I=∆L/L×10^5=（90.46-90.15）/90.15×10^5=343

则称为该铝箔不平度为343个I单位。从此数据可看出，在线板形检测良好的铝箔与离线检测有较大差别，离线板形数据能够更好的体现出铝箔板形的真实情况，这对后续板形改善工作指引有了明确方向，也能更好的为下游工序提供合格的原材料。

二、新型离线板形检测仪

该设备主要用来对铝箔离线板形检测和测量，采用激光测量的方式来量化板形位移，并能自动生成曲线图形，从而表征铝箔的表面板型情况。

a、离线板形检测装置结构

图5板形测量设备示意图

硬件设施情况如下：

1)单工位退卷架一套；包含机架、开卷传动装置、导铝箔辊、压平辊、气涨轴；

2)基材检测系统一套：包含张力辊、导辊、激光传感器；

3)单工位收卷架一套；包含机架、收卷传动装置、导铝箔辊、压平辊、气胀轴、自动校正器EPC；

b、设备动作流程：

单轴放卷架—张力检测辊—激光测量器—导辊—单轴收卷架

C、使用方法

1）上料

1、将待测料的物料放置在规定位置；

2、气涨轴穿料后，放置在卡槽内，卡槽手动锁紧，气涨轴充气；

3、铝箔穿带，在收卷处进行收卷

2）软件开启

软件画面如下：

图6操作界面

该操作界面主要填写5方面，分别是

批号：用来记录检测卷信息；

单位张力：模拟下游工序生产时使用张力大小时铝箔实际板形情况；

宽度：检测铝箔的宽度；

厚度：检测铝箔的厚度；

收卷速度：料卷卷取速度。

其它数值表示意义：检测宽度是设备自动校准检测铝箔的实际宽度，以此来比对人工设定宽度的准确性，张力设定=单位张力×宽度×厚度×9.8，此张力为自动计算值。

3）整机启动前的准备

图7 指令操作

所有参数设置完成、铝箔穿带完成、准备就绪后，再次确认放卷料卷是正开卷还是反开卷，确认无误点击整机运行按钮，收放卷花键轴会自动弹出结合，点击回原点，确认激光测距组件回原点。

本设备的灵活点在于可模拟下游工序生产时张力值，从而观察铝箔板形情况，所以铝箔离线板形检测时，要尽量吻合下游工序生产张力值（通常单位张力选用0.8kg/mm²），以便更好的为下游工序提供原材料。

准备就绪点击整机运行等待完全铝箔拉正平行，点击整机暂停按钮，等待张力稳定在正常波动范围后再点击自动测量按钮。

4）测量流程

1、按下自动测量按钮，系统开始自动测量，测量装置为激光传感器，其原理是激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，测定目标距离。

2、数据开始回传时，会显示数据正在处理中，当数据回传结束10s后，在查询批号处输入想要查询批次的批号，点击查询按钮后会显示数据，按下曲线预览，可查看实际检测板形曲线图。

3、测试结束后，点击准备就绪按钮，系统停止，物料上没有张力。

d、离线板形检测仪试验：

使用新型离线板形检测仪对铝箔实际板形进行检测，选取厚度为0.012mm、宽度为1334mm的铝箔，人工将已缠绕铝箔的管芯放置于离线板形检测仪开卷气涨轴处，人工进行穿带，本设备可以设定检测区域长度为1米或1.5米，可以根据下游工序实际情况进行选取，本次检测选取检测区域长度为1米的模式，之后人工进行收卷缠绕。在操作界面上将检测铝箔的信息对应输入，本次检测单位张力选取0.8kg/mm²，根据计算得出整幅张力为68.99N，在开卷和收卷卷轴未咬合的情况下，设定运行速度为4m/min，待咬合后将设备运行速度设为10m/min。当设备显示张力与设定张力一致后，将设备暂停，进行离线板形检测。

此设备是对静态的铝箔进行板形检测，只能选取部分区域而不能整卷进行测量，所以检测结果只能作为参考依据，要想保证检测结果的准确性，需要进行多次测量后观察平均检测结果，才能够更好的代表此卷铝箔的实际板形情况，本次检测计划检测四次，通过四次的检测结果来判定该卷铝箔板形是否符合要求。本设备检测装置为激光传感器，判定标准是设定激光传感器运行轨道为零点，激光传感器在铝箔宽度方向上移动，测量铝箔宽度方向上每个点至激光传感器的距离，通过汇总检测数据从而形成曲线图，以此来展现铝箔的平直度。检测后的报告如下图所示：

图8 板形检测曲线

从上图可看出，四次铝箔离线板形检测结果相差不多，铝箔宽度方向上各点有基准值间的距离相差不超过1mm，可初步判断此卷铝箔板形比较良好，并且板形情况比较稳定，该卷铝箔板形完全符合下游工序的要求。

结束语：

1、通过切条法检测铝箔离线板形的结果来看，铝箔静态板形与在线板形检测情况相差较大（其中包括人为操作因素产生的误差），证明轧制过程中张力使用较大的情况下，不能有效的体现铝箔实际板形情况，也就不能及时有效的对铝箔板形进行改善，为后续生产留下了隐患。

2、通过新型离线板形检测仪的检测结果来看，铝箔静态板形情况较良好，与在线板形检测情况相符合。

3、通过对比切条法与新型离线板形检测仪的检测结果来看，切条法更能客观的说明铝箔静态时的板形情况，为后续板形控制提供了方向；但新型离线板形检测仪的检测结果更能表现出下游工序生产时的铝箔板形情况，能够为后续板形改善确定明确的目标。

参考文献：

1：唐焱、王超、刘昌豹、龙芋宏.《成品铝箔板形值离线自动检测应用研究》.2019年.组合机床与自动化加工技术.

2：赵俊华、刘颖.《铝箔板形离线检测系统的开发研究》.2011年.机械设计与制造.

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