DE2408435C3

DE2408435C3 - Verfahren zur Herstellung einer Lochmaske für eine Farbfernsehröhre

Info

Publication number: DE2408435C3
Application number: DE2408435A
Authority: DE
Inventors: Soji Hachioji Tokyo Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-02-21
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1982-03-04
Also published as: GB1464131A; FR2218642B1; DE2408435A1; US3909928A; DE2408435B2; FR2218642A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einei Lochmaske für eine Farbfernsehröhre aus einem niedriggekohlten Stahlblech.

Bei '■inem derartigen, aus der deutschen Offenle- jo gungsschrift 18 00 216 bekannten Verfahren wird das Blech zuerst zui Erzeugung der Löcher geätzt, danach bei einer Temperatur von e .va 850° C geglüht, anschließend mittels Walzer gerichtet, wodurch Eigenjpannungen, die sich unter Umstil den in dem Blech J5 gebildet haben können, zum Teil aufgehoben werden, und schließlich auf die dem Bildschirmteil der Fernsehröhre entsprechende Form gebracht Der Glühvorgang ist erforderlich, um den Fließwiderstand des Blechs zu verringern und das Blech für den abschließenden Formungsvorgang geeignet zu machen. Der im Anschluß an das Glühen durchgeführte Schritt des Richtens dient außer der Beseitigung von Eigenspannungen dazu, die durch das Glühen verursachte Welligkeit des Blechs zu beseitigen und bis zu einem gewissen Grad die Bildung von Fließfiguren beim abschließenden Formvorgang zu vermeiden. Allerdings führt der Richtvorgang auch zu einer gewissen Verzerrung des in dem früheren Ätzschritt erzeugten Lochmusters. w

Bei einem weiteren, aus der US-Patentschrift 36 76 914 bekannte!! Verfahren wird ein zunächst wärmebehandeltes und kaltgehärtetes Blech dem Bildschirmteil der Röhre entsprechend verformt, anichließend nacheinander auf Temperaturen von 315 und 540°C erhitzt, wodurch eine Schwärzung und gleichzeitig eine Entfernung von beim Verformen entstandenen Spannungen erreicht werden sollen, und abschließend — nach Einbau in einen Maskenrahmen und nochmaliger Wärmebehandlung zur Beseitigung von Spannungen — einem Ätzschritt zur Erzeugung der Löcher Unterzogen,

Beim Betrieb der Fernsehröhre treten <n Abhängig' keil Von dem jeweils dargestellten Bild örtliche Erhitzungen der Lochmaske auf, die zu entsprechenden örtlichen Verformungen und infolge der sich daraus ergebenden Änderungen der geometrischen Verhältnisse zwischen den Löchern der Lochmaske und den Leuchtstoffpunkten am Bildschirm zu örtlichen Farbverzerrungen des Bildes führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lochmaske mit höherer Formstabilität gegenüber örtlichen thermischen Verformungen im Betrieb zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Der nach dem Glühen vorgesehene Schritt des Dre~sierwalzens führt in Verbindung mit dem anschließend durchgeführten Ätzschritt zu einer asymmetrischen Spannungsverteilung über den Querschnitt des Lochmaskenblechs und somit zu einem Eigen-Biegemoment der fertigen Lochmaske. Dieses Eigen-Biegemoment wirkt Auswölbungen infolge örtlicher Temperaturanstiege der Lochmaske entgegen und führt somit zu einer höheren Formstabilität der Lochmaske im Betrieb, woraus sich letzten Endes eine höhere Bildwiedergabequalität ergibt

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird also die Lochmaske nicht von inneren Spannungen befreit, vielmehr wird absichtlich eine bestimmte Spannungsverteilung erzeugt.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Ätzvorgang als letzter Arbeitsschritt vor dem abschließenden Formvorgang durchgeführt wird, ist es möglich, das Lochmaskenblech nach dem Glühen im Gegensatz zu dem Verfahren nach der deutschen Offenlegungsschrift 18 00 216 nicht nur einem Richtvorgang, sondern einem Dressierwalzvorgang mit Dickenverminderung zu unterziehen. Dadurch wird eine wesentlich bessere und nachhaltigere Vermeidung von Fließfiguren beim anschließenden Formungsvorgang erzielt. Andererseits ist ein Dressierwalzen bei dem aus der genannten Offenlegungsschrift bekannten Verfahren nicht möglich, weil dort das vorher geätzte Lochmuster noch wesentlich stärker verzerrt wüide als bei dem dort vorgesehenen Richtvorgang. Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet dagegen der Dressierwalzvorgang vor dem Ätzen statt und hat daher keinen Einfluß auf das Lochmuster.

Das auch als Kaltnachwalzen bezeichnete Dressierwalzen als solches ist bekannt und beispielsweise in der Zeitschrift »Stahl und Eisen« 70 (1956) Nr. 2, Seiten 82 bis 93 beschrieben, wobei auch auf Seite 92, rechte Spalte. Absatz 3 auf den Einfluß des Dressierwalzens auf die Spannungsverteilung über den Blechquerschnitt eingegangen wird. Diese Literaturstelie bezieht sich aber allgemein auf planmäßige Untersuchungen über den Einfluß geringer, unterschiedlich starker Kaltnachwalzgrade auf die Streckgrenze von tiefziehfähigen Bandstählen mit geringem Kohlenstoffgehalt Die Herstellung von Lochmasken für Farbfernsehröhren und die Auswirkung von nach dem Walzen im Blech erzeugten Löchern auf die innere Spannung sind dagegen nicht angesprochen.

Ein Aus^führung<>beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. I ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Lochmaske!

Fig-2 SpannungS'Dehnungs-Schaubilder des Male·* rials nach den jeweiligen Schritten des Verfahrens;

Fig,3a bis 3d Diagramme, die die Verteilungen der bleibenden Spannungen im Material bei den jeweiligen Schritten des Verfahrens zeigen;

F i g. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der durch Dressierwalzung erzeugten Dickenabnahme und

der Streckgrenzendehnung des Materials wiedergibt; und

F i g. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der durch Dressierwalzung erzeugten Dickenabnahme und einerseits der Gleichmaßdehnung und andererseits der Gesamtdehnung des Materials wiedergibt

F i g. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung einer Lochmaske. Nach dem Walzen und vor dem Ätzen der Löcher wird ein Werkstoff geglüht und ferner einer Dressierwalzung unterworfen. Auf diese Weise wird ein Material erhalten, das so gut wie keine Streckgrenzendehnung aufweist und langsam altert, so daß das in F i g. 1 dargestellte Bearbeitungsverfahren möglich wird. Ferner ist es möglich, das Ausmaß der thermischen Verformung der Lochmaske durch verbleibende Spannungen innerhalb des Materials zu vermindern, die durch das Dressierwalzen erzeugt werden.

Im folgenden wird ein Bearbeitungsverfahren für die Herstellung einer Lochmaske mit einer Blechdicke von 0,150 mm als Beispiel genommen und in seinem regelmäßigen Ablauf beschrieben.

Fig. 2 zeigt Spannungs-Dehnungs-Schaubilder eines Werkstoffs während der jeweiligen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte. :><>

Zunächst wird als Ausgangsmaterial dienender Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt (dabei kann es sich um industriell reines Eisen handeln) kaltgewalzt, um ein Stahlblech von 0,152 mm Dicke zu erzeugen. Das Spannungs-Dehnungs-Schaubild des Werkstoffs in jo diesem Zustand ist bei A in F i g. 2 wiedergegeben. Die Eigenschaften des Stahlbleches in diesem Zustand sind die gleichen wie die von Stahlblech nach herkömmlichem Walzen.

Danach wird bei ungefähr 600⁰C 20 Minuten lang a geglüht. Durch diesen Verfahrensschritt wird das Stahlblech zu einem Material mit großer Dehnung, wie B in F i g. 2 zeigt. Im Vergleich zu einem Material, das in herkömmlicher Weise bei mehr als 900⁰C geglüht wurden ist, ist das nach dem vorliegenden Verfahren bearbeitete Material ohne Welligkeit und ausreichend flach; es hat jedoch eine starke Streckgrenzendehnung.

Als nächster Schritt wird das 0,152 mm dicke Stahlblech einer Dressierwalzung unterworfen, die zu einer Dickenabnahme von ungefähr 1,5% auf eine Dicke von 0,150 mm führt. Durch diesen Bearbeitungsschritt wird ein Material erhalten, das kaum eine Streckgrenzendehnung aufweist und große Duktilität hat. wie Cm Fig. 2 zeigt. Dieses Material hat im Hinblick auf Street grenzendehnung ^f»id Duktilität wesentlich bessere Eigenschaften als ein Material nach dem Richtschritt des herkömmlichen Verfahrens.

Danach wird das Material durch Ätzen mit Löchern versehen. Das perforierte Material wird in diesem Zustand preßgeformt. Obwohl in der Regel Kaltverformung angewendet wird, ist auch Warmverlormung möglich, !m Gegensatz zum Richten gemäß dem herkömmlichen Verfahren verhindert das Dressieiwalzen Ziehriefen äußerst wirkungsvoll. Nach dem Dressierwalren kann das Material mehrere Wochen läng bis zum Preßformen stehengelassen werden,

Die wie im Vorstehenden Beispiel mittels Dressier^ walzens hergestellte Lochmaske Weist selbst bei Auftreten eines örtlichen Temperaturanstiegs aus den im folgenden angegebenen Gründen eine geringere thermische Verformung auf.

F i g, 3a bis 3d zeigen "Piagramme, die eine Verteilung der bleibenden Spannungen des Materials in den jeweiligen Verfahrenssiufen wiedergeben. Wenn ein Material bis zu einer bestimmten Blechdicke gewalzt und geformt wird, werden in der Regel bleiberde Zugspannungen in beiden Oberflächenschichten des Bleches und bleibende Druckspannungen im Mittelbereich erzeugt, wie dies in Fig.3a gezeigt ist Beim nachfolgenden Glühen des Materials werden die bleibenden Spannungen zu Null.

Wenn das Stahlblech danach dressiergewalzt wird, wobei nur die Oberflächenschichten bearbeitet werden, ändert sich der Zustand der bleibenden Spannungen, und es tritt eine Spannungsverteilung auf, die Druckspannungen in beiden Oberflächenschichten und Zugspannungen im Mittelbereich aufweist wie dies in F i g. 3b gezeigt ist.

In diesem Zustand ist der Stahl besonders als Ausgangsmaterial für eine Lochmaske geeignet insbesondere im Vergleich zum herkömmlichen Stahl gemäß F i g. 3a.

Nach dein Dressierwalzen wird das Stahlblech gemäß F i g. 3b geätz*. wodurch Löcher r der Weise geformt werden, daß sie auf einer Seite, ncmiich der dem Leuchtschirm zugewandten Seite, größer als auf der anderen, den Elektronenstrahlerzeugem zugewandten Seite sind. Wie in Fig. 3c gezeigt ist, verändern sich dann ;:e bleibenden Spannungen zu einer Verteilung, die starke Druckspannungen auf der Seite der kleineren öffnung, keine Spannungen auf der Seite der größeren Öffnung und Übergang zu Zugspannungen im Mittelbereich aufweist.

Selbst wenn das Material in diesem Zustand preßgeformt und bearbeitet wird, wie dies in Fig. 3d dargestellt ist, bleibt diese Spannungsverteilung aufgrund der geringen Verformung im wesentlichen erhalten. In Richtung der Pfeile M wirken dauernd Biegemomente.

Eine Lochmaske, auf die solche Biegemomente wirken, steht unter der Wirkung einer eine Aufwölbung unterdrückenden Kraft, so daß das Ausmaß thermischer Verformungen selbst bei Aufbringung eines örtlichen Temperaturanstieges vermindert ist. Wenn während einer schon bisher allgemein bekannten Nachätzung nach derii Preßformen die Ätzrate auf der Seite der größeren Öffnungen größer als auf der Seite der kleineren öffnungen ist, wird die Verteilung der bleibenden Spannungen noch verstärkt so daß deren Wirkung erhöht ist.

Der Bereich der Dickenabnahme während der Dressierwalzung ist durch Arbeitsbedingungen bestimmt, die im folgenden angegeben werden.

Der untere Grenzwert der Dickenabnahme hängt davon ab. ob die Streckgrenzendehnung vermindert werden kann oder nicht. Im Hinblick auf die Beziehung üwib^hen der Dickenabnahme und der Streckgrenzendehnung, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist wird ein Wert von mindestens 0.5% (vorzugsweise mindestens 1,0%) für geeignet gehalten. Wenn eine Dickenverminderung oberhalb des unteren Grenzwertes durchgeführt wird kann das Auftreten von Ziehriefen verhindert werden.

Der obere Grenzwert für die Dickenverminderung wird durch die Duktilität des Materials bestimmt. Die Beziehung zwischen der Dickenabnahrre und sowohl der Gleichmaßdehnung als auch der Gesamtdehnung ist in F i g. 5 wiedergegeben. Da während des Preßförrfiens eine Duktilität von einigen Prozent benötigt wird, ist die obere Grenze für die Dickenabnahme ungefähr 15%.

Obwohl die Temperatur und die Dauer des Glühens Vor der Dressierwalzung nicht auf die Werte von 600⁰C

und 20 Minuten wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel beschränkt sind, braucht die Temperatur nicht auf 900⁰C — dies ist der beim herkömmlichen Verfahren übliche Wert — angehoben zu werden. Wie bereits erwähnt wurde, dient das Glühen der Erhöhung der Duklilität des Materials. Es braucht nur soweit durchgeführt zu werden, daß das Kristallkorn nicht groß wird und daß die durch das Glühen verursachte Unebenheit des Bleches durch die Dressierwalzung gerichtet werden kann.
Was die Glühtemperatur angeht, so geht der untere Grenzwert bis zur Rekristallisationstemperatur. Es ist in der Regel sinnvoll, das Glühen in einem niedrigen Temperaturbereich von 550⁰C bis 650⁰C durchzuführen.

Als Glühdauer reicht ein Wert von ungefähr 10 Minuten bis ungefähr 8 Stunden aus.

Dies liegt daran, daß, sofern nur ausreichende Duktilität erreicht wirdj selbst eine große Streckgreiizendehnufig durch den Verfahrensschritt des Dressierwalzens vollständig beseitigt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Lochmaske für eine Farbfernsehröhre aus einem niedriggekohlten Stahlblech, gekennzeichnet durch die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte:

a) Glühen des Bleches,

b) Dressierwalzen mit einer Dickenverminderung von 0,5 bis 15%,

c) Ätzen der Löcher in der Art, daß sie an der einen Blechoberfläche eine größere Öffnung aufweisen als an der anderen Oberfläche, und

d) Formpressen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen in einem Temperaturbereich von 550 bis 650° C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Formpressen ein Nachätzvorgang durchgeführt wird, bei dem die Ätzrate an der Blechoberfläche mit den größeren Öffnungen größer ist als an der anderen Blechoberfläche.

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