專利名稱:波紋沖壓彩色顯象管屏蔽板的方法和用于這樣方法的設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及到用沖壓工藝為彩色顯象管波紋沖壓鐵-鎳合金構(gòu)成的屏蔽板的一種方法。
彩色顯象管通常有一個帶有玻璃顯象窗的外殼，這個顯象窗有可發(fā)出紅、綠、蘭色光的熒光層的顯象屏。帶有很多小孔的屏蔽板裝配在顯象管內(nèi)，距顯象屏前端的距離很短。在顯象管工作期間，由一個電子槍系統(tǒng)在顯象管內(nèi)發(fā)出三股電子來，并且穿過屏蔽板上的小孔沖擊到上述的熒光層上。小孔和熒光層相互的位置是使在掃描的畫面上每一束電子束總是沖擊到一種顏色的熒光部位上。然而，有相當(dāng)大比例的電子束沖擊到屏蔽板上，電子的動能變成了熱能，使屏蔽板的溫度上升。隨著溫度上升，屏蔽板就要熱膨脹，因而導(dǎo)致使屏蔽板局部或全部凸起，其結(jié)果是擾亂了屏蔽板上小孔和與這些小孔相關(guān)的熒光部位的相互位置，從而產(chǎn)生顯示畫面的彩色缺陷。因為在當(dāng)前生產(chǎn)的顯象管中，顯象窗比較平，使得屏蔽板凸起不多，這樣顯示畫面上彩色的缺陷就更加嚴(yán)重。
已經(jīng)知道，用低熱膨脹系數(shù)的材料制造屏蔽板可使熱效應(yīng)產(chǎn)生的問題得到緩和。這種材料的一個實例就是鐵-鎳合金，其中，按重量計算，鎳含量大約占36%。這些合金的抗拉強(qiáng)度比較高，機(jī)械加工比較困難，這就妨礙了它們用作屏蔽板材料。上述材料的機(jī)械加工困難還使沖壓屏蔽板所用的工具磨損很快。然而，由于沖壓工具的損耗使沖壓工藝的可再制性減少了。因而工具的快速損耗就要求對沖壓工具加強(qiáng)控制和經(jīng)常維修。在沖壓過程中，當(dāng)屏蔽板的四周至少有一部分是以滑動方式支持時，這個問題便更加突出。因為屏蔽板是在已經(jīng)制造出孔之后才經(jīng)受沖壓過程，在相互垂直的兩個方向上板的抗拉強(qiáng)度是不同的。在沖壓過程中為了防止屏蔽板沿抗拉強(qiáng)度低的方向沖成碎片，它應(yīng)在抗拉強(qiáng)度低的方向上以可稍微滑動的方式來夾持。滑動中產(chǎn)生的磨擦力應(yīng)定量地再現(xiàn)出來，以便得到一個可重復(fù)的沖壓過程。由于磨擦力大，助長了磨損，以再現(xiàn)方式產(chǎn)生的磨擦力就不再存在，其結(jié)果是沖擊過程的可再制性也減少了。
本發(fā)明的一個任務(wù)是提供一個沖壓屏蔽板的方法，在這個方法中，沖壓工具的磨損減到最小，并使沖壓過程的可再制性好。本發(fā)明的另一個任務(wù)是提供一臺使用該方法的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，用沖壓工藝為彩色顯象管局部沖壓由鐵-鎳合金構(gòu)成的屏蔽板的方法，其特征是在沖壓過程期間屏蔽板保持在150℃到250℃之間溫度范圍內(nèi)，屏蔽板材料在這個溫度范圍內(nèi)屈服極限達(dá)到0.2%，此時拉應(yīng)力低于150N/mm2。
提高溫度來沖壓屏蔽板，屏蔽板材料達(dá)到它的0.2%屈服極限的拉應(yīng)力下降了。已知當(dāng)拉應(yīng)力大約不超過150N/mm2時，沖壓工具磨損的情況和沖壓過程的可再制性可處于令人滿意的水平。本發(fā)明使得鐵-鎳合金有可能作為屏蔽板的材料，并且有可能利用這些合金熱膨脹系數(shù)極低的優(yōu)點。出于這種考慮，特別合適的一種合金是含有35-37%重量的鎳，除去少量雜質(zhì)外其余都是鐵。根據(jù)本發(fā)明，更具體的特點是在沖壓過程之前屏蔽板在700℃到820℃之間經(jīng)受一段時間的退火處理，使屏蔽板的材料完全產(chǎn)生再結(jié)晶。退火處理有兩個目的。第一個目的是使材料完全產(chǎn)生再結(jié)晶，以便使整個屏蔽板的沖壓性質(zhì)趨于均勻。第二個目的是把材料在0.2%屈服極限下的拉應(yīng)力降低到接近300N/mm2。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了完全再結(jié)晶，退火處理的溫度須在高于大約700℃的溫度下完成。對冷軋的這種材料來說，也使0.2%屈服極限的拉應(yīng)力往下降的很明顯。當(dāng)用更高的退火溫度時，該拉應(yīng)力進(jìn)一步下降，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對退火處理強(qiáng)制一個上限溫度是合理的。根據(jù)本發(fā)明，該上限溫度大約是820℃。在700℃到820℃之間的溫度范圍內(nèi)，0.2%的屈服極限隨溫度的上升而下降。因此為了進(jìn)一步在可用范圍內(nèi)降低0.2%屈服極限，明顯高于820℃的退火溫度是必要的。然而，在820℃的溫度下允許屏蔽板以堆放的形式退火，而不會象熱分子焊接那樣粘在一起。
本發(fā)明也涉及到一個為沖壓屏蔽板的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，為彩色顯象管沖壓屏蔽板的設(shè)備包括沖壓模，此外還有沖壓環(huán)和壓力環(huán)，屏蔽板的四周夾持在壓力環(huán)和沖壓環(huán)之間，其特征是沖壓模、壓力環(huán)和沖壓環(huán)內(nèi)含有加熱裝置。沖壓工具內(nèi)的加熱裝置使屏蔽板達(dá)到并保持在150℃到250℃之間的溫度。具體地說，上述的加熱裝置是電加熱裝置。
圖1表示的是鐵-鎳合金抗拉強(qiáng)度和退火溫度的關(guān)系。
圖2表示的是退過火的鐵-鎳合金在局部沖壓期間其抗拉強(qiáng)度和溫度的關(guān)系。
圖3是沖壓屏蔽板的設(shè)備的剖面圖。
對于由36%重量的鎳，少于0.04%重量的碳，少于0.3%重量的硅，少于0.5%重量的鎂，其余是鐵所組成的鐵-鎳合金，圖1表示出材料在各退火溫度下且在此溫度下屈服極限為0.2%時所達(dá)到的拉應(yīng)力值。原材料是由冷軋得到的板材，并且厚度為100-150微米?？讝攀怯霉馕g法制成的。根據(jù)設(shè)計要求，這些孔可是有任意的形狀，如糟狀或圓形的。蝕刻這些孔后，帶有蝕刻的撕裂線的原材料板被分成若干片，每一片構(gòu)成一個屏蔽板并具有孔柵。這樣得到的屏蔽極材料在室溫下，其在大約600N/mm2拉應(yīng)力下與屈服極限為0.2%。
這樣的抗拉強(qiáng)度太高，以致不能把屏蔽板沖壓成所設(shè)計的形狀。為了降低該拉應(yīng)力，屏蔽板需要在大約750℃的溫度退火15分鐘。使材料完全再結(jié)晶。如圖1所示，這樣處理的材料，其0.2%屈服極限下降到大約300N/mm2。為了保證使整個屏蔽板的0.2%屈服極限均勻，完全再結(jié)晶是必要的。從圖1也可以看出，在700℃-800℃的溫度范圍內(nèi)，0.2%屈服極限溫度依賴性隨溫度上升明顯下降。進(jìn)一步降低0.2%屈服極限需要更高的退火溫度。不僅從能量的角度來考慮，而且以屏蔽板以堆放的形式退火中存在的問題來看，這都是有缺點的。在高于820℃的溫度下，屏蔽板可能由于熱分子焊接的作用被焊在一起。然而300N/mm2的0.2%屈服極限仍然是太高了，以致不能對沖壓屏蔽板進(jìn)行再加工。為此，進(jìn)一步降低0.2%屈服極限是必要的。為了實現(xiàn)這個目的，屏蔽板不在室溫下，而是在150℃到250℃之間進(jìn)行局部沖壓。圖2示出了0.2屈服極限的拉應(yīng)力能溫度變化曲線。在150℃到250℃的溫度范圍內(nèi)0.2%屈服極限的溫度依賴性隨溫度上升明顯下降。大約在250℃以上，0.2%屈服極限下降率相當(dāng)小。然而在這樣高的溫度下，關(guān)于沖壓工具的實際問題開始起作用，而不再對低的0.2%屈服極限的優(yōu)點進(jìn)行考慮。
圖3是局部沖壓屏蔽板設(shè)備的剖面圖。這臺設(shè)備有沖壓模1(有時所用的術(shù)語是心軸)、壓力環(huán)2(有的用的術(shù)語是褶夾)和沖壓環(huán)3。矩形的屏蔽板6放在沖壓模1上。沖壓環(huán)3垂直向下朝壓力環(huán)2運動，結(jié)果使板6相對的兩邊緣被夾在沖壓環(huán)3和壓力環(huán)2之間。在矩形的另一對邊上，沖壓環(huán)3和壓力環(huán)2之間留有間隙，此間隙大于屏蔽板6的厚度。該間隙能使屏蔽板在沖壓過程中滑動，而且間隙的尺寸確定了所產(chǎn)生的磨擦阻力。在這種情況下，屏蔽板在垂直于設(shè)有剛性夾持的矩形側(cè)邊的方向上的拉應(yīng)力小于垂直于被剛性夾持的側(cè)邊方向上的拉應(yīng)力。這樣的間隙可用適當(dāng)?shù)臎_壓環(huán)和/或壓力環(huán)的形狀來得到。用四個缺環(huán)構(gòu)成沖壓和/或壓力環(huán)也是可能的。每一個缺環(huán)對應(yīng)于屏蔽板的一個邊。同時下降沖壓環(huán)3和壓力環(huán)2就把屏蔽板沖壓成所需的錐球形了。這樣這個屏蔽板就被沖到?jīng)_壓模1上。在沖壓過程中，屏蔽板的溫度保持在200℃。為了實現(xiàn)這個目的，沖壓模1有一銅塊7，在銅塊7中有電熱元件8。與此類似，壓力環(huán)2也有含電熱元件5的銅塊4，沖壓環(huán)3上也有含電熱元件11的銅塊10。屏蔽板10能夠被加熱到200℃的沖壓工具加熱。然而，也可以事先在爐中把它加熱到大約200℃的溫度。為了保持沖壓過程中整個屏蔽板的溫度均勻，沖壓模1有一組加熱導(dǎo)管9，它可保證沖壓模表面溫度均衡。在屏蔽板被沖壓成錐球形之后，它四周的四條矩形邊被彎曲形成了一個裙部。這是由于沖壓環(huán)進(jìn)一步下降所造成的，當(dāng)然這時屏蔽板的四周就不再夾在壓力環(huán)和沖壓環(huán)之間了。在屏蔽板的四周形成裙部期間，頂桿12把屏蔽板頂在沖壓模1上。這個頂桿也有含電熱元件14的銅塊13，以便使屏蔽板和也加熱到200℃的頂桿接觸。在屏蔽板裙部形成后，頂桿離開屏蔽板。然后沖壓模3和屏蔽板向上運動。屏蔽板最后由頂桿12從沖壓環(huán)3內(nèi)頂出，然后取走。
注意，在圖3沒有表示出操作沖壓環(huán)3、壓力環(huán)2和頂桿12的構(gòu)件，這是因為它們和本發(fā)明沒有直接關(guān)系。
權(quán)利要求
1.借助于沖壓工藝為彩色顯象管沖壓由鐵-鎳合金構(gòu)成的屏蔽板的方法，其特征在于在沖壓過程中，這個屏蔽板保持在150℃-250℃之間的溫度，屏蔽板材料在150℃到250℃之間低于150N/mm2的拉應(yīng)力達(dá)到0.2%的屈服極限。
2.如權(quán)利要求
1.所述的方法，其特征在于鐵-鎳合金含由35-37%重量的鎳，除去少量雜質(zhì)外，其余部分是鐵的組成。
3.如權(quán)利要求
2.所述的方法，其特征在于沖壓過程之前，屏蔽板在700℃到820℃之間的溫度退火處理一段時間，使屏蔽板材料完全產(chǎn)生再結(jié)晶。
4.為彩色顯象管沖擊屏蔽板的設(shè)備，它包括沖壓模、沖壓環(huán)和壓力環(huán)，屏蔽板的四周能夾在沖壓環(huán)和壓力環(huán)之間，其特征在于沖壓模、壓力環(huán)和沖壓環(huán)都含有加熱裝置。
5.如權(quán)利要求
4.所述的設(shè)備，其特征在于加熱元件是由和沖壓模、壓力環(huán)和沖壓環(huán)相配合的電熱元件組成的。
專利摘要
由鐵-鎳合金組成的彩色顯象管的屏蔽板用沖壓工藝來沖壓。在沖壓過程中，屏蔽板保持在150℃-200℃之間的溫度。屏蔽板材料的在150℃-200℃之間且低于150N/mm
文檔編號B21D37/00GK85101993SQ85101993
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者V·D·伯格, 湯姆森·拉塞爾 申請人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan