金属网纹辊的生产

弹性 · 发表于 2011-8-8 21:35:22

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金属网纹辊生产过程中三个最重要的因素是：
＊材料的选择和结构
＊陶瓷涂布或等离子处理
＊着墨孔的激光蚀刻
材料的选择和结构
柔性版印刷工业继续面临差异很大、变化迅速的各种需要--包括短版印刷工作，因此必须把注意力集中在削减活件更换中的"非生产时间"和准备时间。这包括材料、印版、油墨和金属网纹辊的更换。根据印刷单元的组合以及印刷机的结构，选取印刷单元可能或多或少地都会有一些困难。而且只有极少数的窄幅卷筒纸印刷机装有集成化的起重装置，在宽幅轮转印刷机中，情况则截然不同。因此在窄幅轮转印刷中印刷工作者必须自己抬动金属网纹辊来安装。
对于大多数直径更小的金属网纹辊窄幅印刷而言，重量问题并不明显。然而，对于固态不锈钢网纹辊而言，处理过程是相当严格的。一般情况下，金属网纹辊并没有得到正确的保护。如果辊子末端的陶瓷涂层出现碎裂现象，就是一个典型的例子：辊子移动起来比较困难，但没有足够的保护措施。
所有的先进的金属网纹辊生产厂商都提供中空、轻质滚筒。铝合金和不锈钢是辊芯生产的常用材料。轴颈则用不锈钢制作。这些材料的优缺点是什么呢？因为铝的硬度低，所以它非常轻而且容易成型。为了确保它有足够的耐久度和稳定性，要求它必须尺寸达到最小，尤其对是辊芯的厚度而言。一个铝质辊芯和不锈钢轴颈是两种具有不同膨胀/收缩特性的材料的混合。通常，这两种材料要非常小心地粘合在一起，以确保辊子同心运转。
不锈钢芯比铝芯薄。然而为了确保不锈钢辊芯的内部平衡，一般同时加工要装配的不锈钢滚筒的内部和外部，以实现需要的直径。这一精确的过程，可以确保规则的壁厚和辊子的同心运转。重量通过薄壁的方法进行削减。但是至少，不锈钢轴颈是抛开辊芯材料之外辊子重量的重要组成部分。可以通过钻孔的方法，来削减精密复杂的辊子轴颈的重量。与辊壁相同材料的轴颈，通过加热套配的方法相互结合在一起，形成一个非常精确、永久的连接，即使在高温的情况下也不会出问题，而胶粘的连接则在高温时则容易出问题。为了防止油墨或溶剂渗入陶瓷涂层，因此必须用铬镍涂层对其加以保护。当用PH 值非常低的强腐蚀性溶剂处理时，整个辊子必须涂布以防止底基材料被侵蚀。通常，侵蚀发生在陶瓷涂层的裂纹处，并在滚筒表面停止。辊子表面的“喷砂” 这是涂布前最重要的操作。空气中包含非常规则的微粒子，并且在高压下使用特殊设备喷射到辊子表面。当正确执行后，要涂布的辊子表面的污物就会清除；因为氧化物会影响陶瓷涂层的附着，因此也被清除；这样就形成一个非常细微的表面，为陶瓷涂层提供了好的附着特性。
要实现这些目标，"喷砂工艺"必须在以下几个主要方面满足条件：
必须将喷砂设备调整到与辊子轴线精确平行；
喷砂装置必须不断更新，以防止污物并确保稳定操作；
粗糙度的测量和视觉控制，以检测表面的最小不规则度。
喷砂和涂布的最大时间间隔，必须根据使用的材料决定。这个时间必须尽可能短，以防止表面的再次氧化。
铝合金的氧化速度比不锈钢要快得多，因此处理过程也相当困难。镍或高级不锈钢涂层相应要好得多。陶瓷涂层 “喷砂”后的下一步就是辊子的陶瓷涂布，这对于以后金属网纹辊的质量非常重要。
等离子体是很有名的、使用非常广泛的离子化气体混合物。其中添加了氧化铬，以溶解并加速其与旋转的滚筒表面的混合。喷射设备沿着辊子的长度方向上移动，直到获得需要的涂层厚度。必须注意，在一定程度上涂布好的辊子不能冷却得太快，否则涂层的黏附力就会降低，并且最终涂层的同质性就会受到相当大的影响。辊子冷却后，就可以看见单一涂层了。高温并不对不锈钢管有什么影响。这是与铝材料完全不同的。通常，材料并不是温度恒定的。而且冷却的时候材料的膨胀率会导致收缩问题。等离子体处理过程本身的质量决定一个完整涂层的最终形态（多孔性、硬度、结构）。
需要考虑下面两个因素：
* 陶瓷粒子撞击辊子的动能；
* 陶瓷粒子的热能。
由Simec设计的工作站的计算机控制可以完成整个涂布过程，可以电子化地测量、记录并平衡气体的流动速度、等离子体本身以及能量供应。与前面的等离子体系统不同，这一精确的生产过程确保了稳定的热能供应。
需要特别注意的是陶瓷粉。在标准的氧化铬粉中，粒子尺寸范围为5-50微米。即便其他的参数都保持不变，这样大的差异可以导致涂层巨大的不规则性。例如当小粒子（5微米）已经蒸发的时候，大粒子（50微米）还仅仅是部分融化。通常采用薄的涂层会更精确而且更均匀。粒子尺寸上的巨大差异可以导致激光蚀刻的不精确性。
把所有这些因素都考虑进去，Simec系统在实验条件下精确地检测了氧化铬粉以确保必要的质量等级和化工需要。测试过程与生产过程同步进行并且结果打印出来为生产服务。已经证明了氧化铬是激光蚀刻金属网纹辊的最好的表面材料。等离子体涂布氧化铬因其极强的硬度和高密度，是非常耐用的。如果陶瓷涂层的处理过程是非常缜密的，涂层就会非常硬，几乎无法被破坏。这些特征形成了高质量的表面，这样，激光蚀刻过程就可以精确地进行，以产生需要的网孔。
采用CO2 和YAG 进行激光蚀刻
一般情况下，激光蚀刻单元是计算机控制的，它的存储数据可以在任何时候恢复，以确保高度的再现性能。激光束的强度，是根据要蚀刻的深度决定的。并且通过特定的光学设备聚焦在辊子的表面。辐射能力的直径D、焦距f 和波长λ决定了激光生成的最小网点尺寸S。最小的网点尺寸，对于高网线数和随后的更好的网孔是非常重要的。以前的激光系统不能蚀刻出特别好的网屏线数。操作的CO2 激光波长大约为10微米进行操作，并且用于有限的网线范围。随着新一代的激光--YAG 激光的出现，这一限制已经不复存在了。因为短至1微米的波长使得能够产生更小的网点尺寸。因此可以设想激光波长越短，分辨率越高。最新的YAG 激光系统装有"Multi-Hit"设备，这使得它可以以一系列、更精细的步骤蚀刻网孔。最终的网孔壁更精细而且网孔剖面更陡。
CO2 激光形成的网孔是由较强的脉冲产生的。撞击陶瓷涂层的激光束被材料部分反射、部分吸收。这致使两个不同的过程产生：
* 融化；
* 陶瓷涂层的挥发。
对于CO2激光一个特点，就是融化的陶瓷在网孔壁上堆积，要经过特别的修整，才可以除去。采用YAG激光的蚀刻则主要是挥发过程而没有融化。这就使得对于高质量印刷而言，提供了更加平滑、均匀的蚀刻效果。
这并不意味着YAG 激光在以后是唯一使用的。它们的低能量不适合于生产具有相应高网孔数的粗糙的金属网纹辊。因此用YAG激光来生产这样的网纹辊并不经济。YAG 激光的最低限制是160- 200L/cm，但是应该主要用于特别高的网线生产上。
钻石抛光器还会对辊筒做最终的特别修整，以除最轻微的不均匀部分。这样，每一个辊就可立即使用，而不需要以前的磨合过程。每一个金属网纹辊在制作时都需要精确控制，直径、聚焦、蚀刻深度和理论网孔大小以及生产数量、顺序、客户及生产数据在网纹辊的合格证（它伴随整个传输过程）上，都有明确标注。
文章关键词：金属网纹辊

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