一种薄金属板带应力分布的评价方法技术

一种薄金属板带应力分布的评价方法，对薄金属板带沿轧向、横向进行蚀刻分切制取样条并对样条沿厚度方向进行半蚀刻，测量板带平放时样条挠曲高度及垂直放置时样条侧弯量，通过样条挠曲高度及侧弯量来评价板带厚度方向的应力分布情况，应用于半蚀刻加工工艺金属的其潜在板形进行判断，从而为应力定量测试指明测量方法。当挠曲高度≥0.5mm,则认定应力分布不均匀，采用X射线测量板带上下表面、1/4厚度、1/2厚度、3/4厚度部位的应力；当挠曲高度<0.5mm，通过侧弯量来进一步判断应力分布。当侧弯≥20mm，可判断板带应力分布不均，采用X射线测量板带上下表面、1/4厚度、1/2厚度、3/4厚度的应力。当侧弯＜20mm，可判断厚度应力均匀，只需用X射线测量单表面的应力。X射线测量单表面的应力。X射线测量单表面的应力。

【技术实现步骤摘要】
一种薄金属板带应力分布的评价方法


[0001]本专利技术涉及应力评价
，具体涉及一种薄金属板带应力分布的评价方法。

技术介绍

[0002]电子行业使用半蚀刻工艺加工金属部件如均热板、引线框架等，对于原材料的表观板形、潜在板形要求较高。薄金属板带生产中，一般经过热轧、冷轧、热处理、剪切等工序，各工序均会不同程度地产生残余应力，特别对于带材不同部位之间由于变形不均匀或温度不均匀还会导致应力分布不一致。虽然薄金属板带后续会通过连续张力退火、拉弯矫等工艺来降低金属板带内应力，但是缺乏对整个工艺流程、不同批次内应力的评价方法，造成各个控制工序无法得到有效的应力反馈。
[0003]测量内应力方法可分为非破坏法与破坏法，非破坏法包括X射线法、超声法、压痕应变电阻法、磁性法、中子衍射法，破坏法包括盲孔法、分条变形法、切口法。对于薄板材的内应力测试方法有X射线、分条变形法等。
[0004]根据日本标准JBMA
‑
T304
‑
201，其在评价铜板带边部应力时，对边部进行分条并表征挠曲、侧弯、扭转等，考虑挠曲变形与厚度方向应力分布有关，其测试值受反弯、自重影响，理论上其与分条长度的平方成正比，与厚度成反比，与应力梯度成正比。此方法适合冲压料的边部因分切造成的应力的评价。
[0005]对于蚀刻金属板带，一般采用下游加工厂的蚀刻图形进行半蚀刻评价板带的应力是否合格，对于应力判断缺乏对比性，评价结果缺乏通用性。然而，全部采用X射线测试进行应力评估难以优化测试点数量，其测试成本较高。

技术实现思路

[0006]针对上述已有技术存在的不足，本专利技术克服应力评价标准不统一、成本高的问题，提供一种薄(厚度在1mm以下)金属板带应力分布的评价方法。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0008]一种薄金属板带应力分布的评价方法，其特征在于，所述方法包括：对金属板带中间部位的轧向、横向分别采用蚀刻的方法分条出宽度为2～50mm、长度为100
±
0.5mm长方形样条，所述样条一端与金属板带连接、另一端蚀刻开，同时对所述样条进行厚度方向的半蚀刻，统计金属板带水平放置时的样条挠曲情况，当任一半蚀刻深度的样条的挠曲高度小于0.5mm时，则将金属板带垂直放置测量样条的侧弯量，通过侧弯量评价金属板带厚度方向的应力分布情况。
[0009]进一步地，对所述样条进行半蚀刻的深度为金属板带厚度的1/4、1/2、3/4中的一种或多种。
[0010]进一步地，当任一半蚀刻深度的样条的挠曲高度≥0.5mm，则可判断金属板带应力分布不均匀，采用X射线测量金属板带上下表面、1/4厚度部位、1/2厚度部位、3/4厚度部位的应力。
[0011]进一步地，当侧弯量≥20mm，则可判断金属板带应力分布不均匀，采用X射线测量金属板带上下表面、1/4厚度部位、1/2厚度部位、3/4厚度部位的应力；当侧弯量＜20mm，则可判断金属板带应力分布均匀，采用X射线只测量金属板带表面的应力。
[0012]进一步地，先对金属板带两面贴耐腐蚀胶带进行保护，一面刻划所需样条的刻缝，另外一面刻划出样条上对应半蚀刻部位的刻缝，然后除去半蚀刻部位覆盖的耐腐蚀胶带，进行蚀刻至所需深度，最后贴住半蚀刻部位的耐腐蚀胶带，再去除所需样条的刻缝部位的耐腐蚀胶带，对所需样条的刻缝部位进行蚀刻。
[0013]进一步地，测量金属板带垂直放置时样条的侧弯量时，样条的长度方向平行于水平面，取样条侧弯方向的未腐蚀的基体面(即金属板带)作为基准线，采用影像测量仪或者激光三坐标仪测量样条的侧弯量。
[0014]本专利技术的有益技术效果为：采用半蚀刻分条法、X射线法两种方法结合，系统评价金属板带的应力，根据半蚀刻分条的样条的挠曲或侧弯情况判断应力分布，再决定X射线检测点位置与数量，以充分量化评价板带应力，又能降低评测成本。
附图说明
[0015]图1为金属板带转动的力矩分析。
[0016]图2为薄金属板典型的应力分布模型。
[0017]图3为薄金属板进行半蚀刻分条示意图，其中，(a)为正面刻划图样，(b)背面刻划图样，其中白色部分为腐蚀部分。
[0018]图4为金属板带半蚀刻分条的样条挠曲高度(a)、侧弯量(b)测量示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0020]图1给出了蚀刻样条在水平放置时不同变形特征力矩分析，其中挠曲的变形对称面为1/2厚度面，转动轴平行于板带的横向方向即TD方向，受力刚性细杆平行于板带法向方向即ND方向，平行于表面的应力对挠曲有转动作用。
[0021]图2给出了薄金属板典型的应力分布模型，在未半蚀刻前其平整度有保障，但是进行不同深度的蚀刻发现力矩无法平衡，产生挠曲或者卷曲。采用本专利技术的方法，通过对板带宽度、厚度方向的尺寸改变，释放变形约束，特别是厚度方向的约束，通过蚀刻出金属样条及进行半蚀刻，测试样条的挠曲来推测应力分布，其中样条的弯矩与应力之间关系可表达为：
[0022][0023]其中σ为样条各点的平行于金属板带表面的应力，t0为半蚀刻处样条的剩余厚度，w0为样条的宽度，l0为样条的长度，K为系数，M为样条的弯矩，t为厚度，w为宽度，l为长度。
[0024]在应力评价之前，需要对金属板带的平整度测量，判断是否满足标准对平整度要求。
[0025]具体地，一种薄金属板带应力分布的评价方法，包括：对金属板带中间部位的轧向、横向分别采用蚀刻法分条出宽度为2～50mm、长度为100
±
0.5mm长方形样条，样条一端
与金属板带连接、另一端蚀刻开，同时对样条进行厚度方向的半蚀刻，见图3，半蚀刻深度为金属板带厚度的1/4、1/2、3/4中的一种或者多种，统计金属板带水平放置时的样条挠曲情况，见图4(a)。当任一半蚀刻深度样条的挠曲高度小于0.5mm时，则将金属板带垂直放置时测量样条侧弯的测量，见图4(b)，通过侧弯量评价金属板带厚度方向的应力分布情况。
[0026]对金属板带应力分析过程，包括防护、刻划、腐蚀、测量等环节。
[0027]首先，用耐酸透明胶带严密包覆待测试样(即薄金属板)的两面。在薄金属板的一面中间部位即离边缘大于12.5mm部位处，用钢尺和锋利的刀片在薄金属板中间刻划一长方形条及边部的腐蚀缝，其中长方形条的宽度为20
±
0.2mm、长度为100
±
0.5mm，长度方向与轧向平行，长方形轧向起始端不刻划腐蚀缝，腐蚀缝的宽度为0.5mm～1mm，刻划完后先保留该处的耐腐蚀胶带。在蚀刻图案对应的另一面刻划大于21*101mm框，保证覆盖腐蚀缝及样条处，去掉该面耐腐蚀胶带，此面记为半蚀刻面。
[0028]其次，将浓硝酸与去离子水为1:10进行配比成腐蚀液，将薄金属板平稳地放置在硝酸中腐蚀中，先腐蚀掉已经去除胶带的部位即半蚀刻面至厚度的指定位置。将半蚀刻面清洗烘干后用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄金属板带应力分布的评价方法，其特征在于，所述方法包括：对金属板带中间部位的轧向、横向分别采用蚀刻的方法分条出宽度为2～50mm、长度为100
±
0.5mm长方形样条，所述样条一端与金属板带连接、另一端蚀刻开，同时对所述样条进行厚度方向的半蚀刻，统计金属板带水平放置时的样条挠曲情况，当任一半蚀刻深度的样条的挠曲高度小于0.5mm时，则将金属板带垂直放置测量样条的侧弯量，通过侧弯量评价金属板带厚度方向的应力分布情况。2.根据权利要求1所述的一种薄金属板带应力分布的评价方法，其特征在于，对所述样条进行半蚀刻的深度为金属板带厚度的1/4、1/2、3/4中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种薄金属板带应力分布的评价方法，其特征在于，当任一半蚀刻深度的样条的挠曲高度≥0.5mm，则可判断金属板带应力分布不均匀，采用X射线测量金属板带上下表面、1/4厚度部位、1/2厚度部位、3/4厚度部位的应力。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝儒飞，娄花芬，刘宇宁，白依可，张嘉凝，莫永达，王虎，王云鹏，王苗苗，王同波，代晓腾，蔡正旭，
申请(专利权)人：昆明冶金研究院有限公司北京分公司，
类型：发明
国别省市：