Machine de refendage de feuilles d'or à marquage anti-roulis : une solution adaptative d'enroulement et de compression

Abstrait

Lors du refendage des films de marquage à chaud, le gauchissement du bord enroulé (enroulement des bords) constitue un problème majeur, source de gaspillage de matière et de baisse de productivité. Compte tenu de la finesse, de la ductilité et de la sensibilité thermique des films de marquage à chaud, cet article analyse les causes mécaniques de l'enroulement et propose une solution adaptative de rouleaux d'enroulement et de compression. Cette solution intègre un réglage automatique de la pression, une détection des bords en temps réel et un façonnage dynamique de la surface des rouleaux. Grâce à l'association d'une servocommande pneumatique et de capteurs intelligents, l'entreprise passe d'une correction passive des déviations à une suppression active du gauchissement, améliorant ainsi significativement le rendement du refendage.

1. Points sensibles liés à la découpe et au recourbement des bords de la feuille d'or

Le film de marquage à chaud (aluminium électrochimique) est composé d'un film de base en PET, d'une couche de démoulage, d'une couche de couleur et d'une couche de placage en aluminium, pour une épaisseur totale de seulement 12 à 30 µm. Lors du refendage à grande vitesse (150 à 300 m/min), trois principaux facteurs de courbure des bords apparaissent pendant l'enroulement :

• Concentration des contraintes en bordureLa lame de refendage provoque de fines bavures ou une déformation par étirement au bord de la bande de feuille, ce qui entraîne un relâchement du bord puis un enroulement vers le haut ou vers le bas sous l'action du rouleau de pression de rembobinage.

• Électricité statique et effet de filmLe frottement à grande vitesse génère de l'électricité statique, ce qui provoque la répulsion entre les couches de la feuille ; simultanément, le flux d'air à grande vitesse forme un film d'air entre la bande de feuille et le rouleau de pression, réduisant la pression de contact et empêchant une compression efficace sur les bords.

• Contact irrégulier de la surface du rouleauLes rouleaux de pression rigides ou souples fixes traditionnels ne peuvent pas s'adapter aux fluctuations d'épaisseur transversales de la bande de feuille (léger gonflement sur les bords de chaque bande après le refendage), et lorsque la répartition de la pression est constante, les forces sur les bords sont insuffisantes.

Le gondolage des bords peut entraîner des plis, des ruptures de bandes et un collage multicouche ; dans les cas les plus graves, la bobine entière peut être mise au rebut. Les statistiques montrent qu’environ 30 % des pertes lors du refendage des films de marquage à chaud proviennent des bords du processus d’enroulement.

2. Architecture de base du rouleau d'enroulement adaptatif

Cette solution rompt avec l'idée traditionnelle de « compression axiale uniquement par rouleaux de pressage », en concevant les rouleaux d'enroulement comme un système en boucle fermée perceptible, déformable et réglable. L'architecture globale est divisée en trois couches (voir figure 1, décrite ci-après) :

Couche 1 : Perception en ligne des bords roulés

• Chaque bande de refente est équipée de capteurs de déplacement laser miniatures ou de modules de détection de bord photoélectriques opposés pour mesurer en temps réel la différence de hauteur entre le bord de la bande de feuille et la surface du rouleau (résolution ≤ 0,01 mm).

• Intégration simultanée de capteurs électrostatiques et d'encodeurs synchrones de vitesse pour déterminer si le gauchissement est causé par l'électricité statique ou par un film de gaz.

Couche 2 : Unité de contrôle adaptatif de la pression

• Le rouleau de pression adopte une structure à vessie pneumatique segmentée : chaque barre de découpe possède une chambre à airbag indépendante, et la pression dans chaque chambre est contrôlée indépendamment par une vanne de régulation de pression proportionnelle.

• Le contrôleur applique une pression supplémentaire à la chambre du côté roulé (par exemple, de la référence 0,2 MPa à 0,28 MPa) en fonction du signal de différence de hauteur du bord, contrant dynamiquement l'inclinaison vers le haut du bord.

Couche 3 : Mécanisme d'adaptation de la forme de la surface du rouleau

La surface du rouleau est recouverte d'une couche élastique en polyuréthane (Shore A 20–30) intégrant un ensemble de mini-actionneurs hydrauliques. Lors du déroulement continu d'un bord (enroulement inversé), les tiges de poussée convergent localement légèrement (0,1–0,5 mm), formant une surface courbe de « support inversé » qui corrige géométriquement la trajectoire du bord de la bande adhésive.

3. Flux de travail et algorithmes clés

logique de suppression du défilement dynamique

1. Apprentissage initialL'équipement est au ralenti ou à faible vitesse (20 m/min) pour la coupe d'essai, enregistrant la tendance naturelle de déformation du bord de chaque bande de refendage et générant une « courbe caractéristique du bord serti ».

2. Contrôle par retour d'information en temps réel :

◦ Si le soulèvement du bord est > seuil défini (par exemple 0,15 mm), la pression du coussin d'air correspondant augmente et l'incrément ΔP = Kp· (Montant de soulèvement) + Ki·∫Montant de soulèvement·dt ;

◦ Dans le même temps, vérifiez si la tension électrostatique dépasse 2 kV et, si c'est le cas, mettez en marche la brosse d'élimination statique de mise à la terre du rouleau de pression.

3. Mise en forme de la surface du rouleauPour le sertissage périodique (tel que celui causé par l'usure de la lame), activez le système d'actionneurs hydrauliques pour former un bossage local afin de presser physiquement le bord et éviter une pression excessive et de provoquer une indentation sur la surface de la feuille.

Protection contre les surtensions

Grâce au capteur de pression à couche mince situé sur la surface du rouleau (plage de 0 à 0,5 MPa), une pression excessive dans la chambre empêche toute déformation latérale de la bande de feuille ou tout endommagement du film de base. La pression maximale admissible est de 0,35 MPa.

4. Comparaison des résultats de la mise en œuvre

Dans une usine de fabrication de feuilles d'estampage à chaud, des mesures réelles ont été effectuées sur le refendage électrochimique d'aluminium à base de PET (20 bandes × 40 mm de largeur) avec des largeurs de 800 mm et 12 μm :

De plus, cette solution permet une réduction d'environ 15 à 20 % de la tension d'enroulement (puisque le bord enroulé est activement supprimé, éliminant le besoin d'un aplatissement du bord à haute tension), réduisant encore la déformation par étirement de la bande de feuille.

5. Économie et applicabilité

• Coût de la rénovationL'ajout d'unités de rouleaux de pression adaptatives modulaires (comprenant des capteurs, des sacs pneumatiques et des contrôleurs) à la station d'enroulement de la machine à refendre existante coûte environ 8 à 12 % du prix total de la machine.

• Délai de récupérationSur la base d'une moyenne de 8 heures par jour et d'une réduction de 3,9 points de pourcentage du taux de rebut, la perte de feuille de marquage à chaud peut être réduite d'environ 1,2 tonne par an (prix unitaire de 80 yuans/kg), et la période de retour sur investissement est d'environ 6 à 10 mois.

• Champ d’application :En plus du marquage à chaud, il convient également à l'enroulement de feuilles d'aluminium, de films capacitifs, de films de transfert thermique et d'autres matériaux fins et faciles à enrouler.

6. Conclusion

La solution adaptative d'enroulement et de pressage des rouleaux de la machine de refendage à chaud anti-enroulement résout fondamentalement le problème persistant de l'instabilité des bords d'enroulement des feuilles minces grâce à une compensation dynamique locale de la pression, un réglage précis de la forme de la surface des rouleaux et une détection par fusion multisensorielle. Cette technologie remplace le réglage traditionnel de la pression des rouleaux par l'expérience de l'opérateur au profit d'une suppression automatique en boucle fermée, ce qui améliore considérablement la régularité des produits, réduit les interventions manuelles et les déchets. À l'avenir, grâce à la prédiction des tendances de ourlet par l'IA, le réglage prédictif de la pression pourra être perfectionné, ouvrant la voie à un refendage et un enroulement entièrement intelligents.