車門內板用激光拼焊板開裂問題研究

摘要：車門內板是汽車上典型使用激光拼焊板的拉延件，國內某汽車廠生產的知名SUV在生產過程中使用牌號為DC56D+Z的材料沖壓車門內板時出現了批量開裂現象，本文通過分析激光拼焊板表明粗糙度、鋼板的力學性能、兩種不同板材焊接的焊縫強度以及生產過程中沖壓工藝的方法確定了車門內板沖壓開裂的原因，并根據各項分析數據提出了有效的整改措施，通過對改善后的工藝進行激光拼焊板沖壓，使開裂比例保持在千分之三以內，完全滿足現有生產條件。另外，進行網格試驗進一步明確沖壓后零件的各項性能滿足設計要求。

關鍵詞：激光拼焊板 沖壓成形 網格試驗 AUTOFORM

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

1 前言

激光拼焊板由多塊相同或不同材料、相同或不同厚度及相同或不同表面狀態的鋼板經過激光焊接而成。按厚度、強度及拼焊的方式不同可分為：等厚度不等強度、不等厚度等強度及不等厚度不等強度三類。

本文主要針對同種材料DC56D+Z、兩個厚度0.7mm和1.4mm的激光拼焊板在國內某款暢銷品牌SUV車門內板上沖壓開裂的問題進行了分析。模具入廠后，經過多次沖壓在車門內板相同位置都出現了不同程度的開裂現象，開裂部位如圖1所示，經過多輪調試壓力機參數、更換基板供應商等都沒有明顯好轉。為了確定真因，此次通過檢測材料性能和仿真分析后找到問題真因，在問題得到解決后利用網格試驗對零件的變形量進行檢測，結果表明整改效果良好，可以實現將報廢率保持在千分之三的穩定生產。

2 問題分析

車門內板成形復雜且拉延較深，在零件發生開裂時主要從鋼板表面狀態、力學性能、焊縫強度以及模具狀態四方面進行考慮。在各項試驗數據均能滿足要求的情況下，對車門內板的新模具狀態與激光拼焊板的匹配性通過AUTOFORM進行了多輪模擬，最終確定整改方向。

2.1 表面粗糙度

表面粗糙度作為冷軋鋼板加工過程中的最重要技術控制參數之一，它主要影響著鋼板與模具之間的摩擦因數、儲油條件及鋼板沖壓時的成形性能等方面，而對這些性能的影響最終又會體現到鋼板的實際沖壓效。按照GB/T 2325-2012要求檢測激光拼焊板的表面粗糙度在0.8μm～0.9μm，得到的數值基本一致且符合入廠檢驗要求。

2.2 力學性能

按照GB/T 228.1-2010的方法對兩種厚度的鋼板進行力學性能檢測，材料的屈強比都保持在0.5以內，其它各項指標都在標準范圍之內，滿足入廠檢驗要求，檢測結果見表1。

2.3 焊縫杯突試驗

為了驗證拼焊板的焊縫強度及失效模式，隨機抽取三張激光拼焊板進行杯突試驗，結果表明三張激光拼焊板都是在薄板熱影響區以外發生開裂，并且開裂方向平行于焊縫，符合使用要求。

2.4 仿真分析

在前期設計階段應用AUTOFORM對新造型車門內板的沖壓工藝進行仿真分析，對預判實際工藝可行性起著至關重要的作用。將車門內板數模導入AUTOFORM 當中并輸入現有生產工藝條件，模擬鋼板的拉延過程，結果發現激光拼焊板焊縫位置存在危險點，材料減薄過度存在開裂的風險與零件開裂位置基本一致.

在AUTOFORM當中對現有工藝進行了四方面的調整，分別是對小鼓包進行打磨以降低其高度、對工藝補充面進行打磨以降低其高度、降低厚料部分拉延筋高度和減少鋼板尺寸，最終將厚料部分拉延筋高度從0.35降低為0.2后對危險區域改善明顯。在模具上根據仿真數據的調整結果將拉延筋高度進行調整為0.25使厚側母材更好地向凹模內流動，最終消除開裂現象。目前此暢銷車型年產量大15萬量，開裂比例保持在千分之三以內，完全滿足現有生產條件。

3 網格試驗驗證

車門內板的沖壓狀態得到改善后，為了獲取車門內板沖壓后的各項數據，在批量生產過程中隨機抽取一件進行網格試驗分析。網格試驗是專用于測量汽車鋼板變形量的分析設備，其測量結果以直觀的色溫圖形式顯示，可以方便的獲取各項分析數據。

通過網格試驗分析選取代表性點獲得主應變、次應變及厚度減薄率，從分析數據可以看出，處于薄板位置和厚板對應位置的厚度減薄率都在20%以內，具有10%以上的安全裕度，說明激光拼焊板開裂情況通過拉延筋的調整獲得明顯改善，再次發生開裂等品質缺陷的可能性幾乎為零。

4結論

根據對車門內板材料的粗糙度檢測、力學性能及零件仿真分析和網格試驗結果可以得出以下結論：

（1）激光拼焊板的表面粗糙度、力學性能和焊縫強度結果都滿足使用要求；

（2）通過AUTOFORM模擬了零件沖壓過程，并提出降低厚板處拉延筋高度對改善危險點的方法是最有效.在實體模具上增加墊片高度和降低拉延筋高度，都可以改善激光拼焊板沖壓車門內板開裂的情況.