汽車車身沖壓制件拉傷的分析及解決

摘 要： 為減小冷沖壓模具成型時出現的拉傷問題，以提高產品裝車質量，是沖壓件生產中首要解決的問題。本文分析了沖壓制件加工生產中，發生拉傷問題的原因及解決方法。

關鍵詞：模具材質；拉傷；表面處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.019

0 引言

在當今國激烈的國內外汽車市場競爭中，對汽車沖壓件質量提出了越來越高的要求，尤其是對車身覆蓋件，外露件的外觀質量要求逐漸提高。

冷沖壓模具在長期高效的使用過程中，模具凸、凹模表面如若沒有采用任何合適的表面處理工藝的前提下，則無論采用何種模具鋼或鑄鐵材質，模具表面都極易形成凹槽、拉痕、砂眼等質量缺陷，同時以上缺陷的產生又伴隨著制件拉傷現象的出現。最終造成制件外觀質量達不到有效的控制，影響最終產品的市場競爭力。

在實際生產過程中有效的控制模具表面凹槽、拉傷、砂眼等質量缺陷的產生，最終徹底解決產品拉傷等影響外觀質量因素的出現的具體解決方案如下：

1 通過模具凸凹模基體材質的選擇

從模具凸、凹模材質方面考慮如何能夠解決制件拉傷的問題，例如，可以在凸、凹模材質中大量采用硬質合金鋼來替代原有材質，通常情況下可以有效提高凸、凹模的抗拉性能，但此種方法雖然有效提升了凸、凹模的硬度，但也帶來了拉延性能降低的限制，伴隨著加工困難，成本較高等問題的產生，且受到尺寸規格等因素的限制，故存在很大的局限性。

采用銅基合金來充當凸、凹模材質也可有效的解決制件的拉傷問題，但是由于銅基合金通常其硬度較低，極易出現磨損現象，易造成制件的尺寸超差，在制件大批量的生產的情況下，采用銅基合金此種材質作為凸、凹模材質的性價比則較低。

針對汽車外板件的成形模具中，大量以合金鑄鐵，鑄鐵等材質來充當模具基體的前提下，只能減輕工件的拉傷，無法徹底消除拉傷現象。

在沖壓工藝發展的階段中，采用聚氨酯橡膠等高分子類材料制作模具凸、凹模的事例也屢見不鮮，但由于聚氨酯橡膠等高分子類材料制作的模具存在鋼性較差等弱點，局限了其應用范圍，故在汽車模具中的應用較少。

2 解決產品制件拉傷的方案

解決模具凸、凹模表面及產品制件在成型過程中的拉傷問題，應從減小粘著磨損的方面進行考慮。

（1）對產品制件的原材料環節進行處理，例如對原材料表面進行磷化、噴塑等處理方式進行處理，使被成形制件表面存在一層非金屬模層，這樣可以大幅度減輕或消除工件的拉傷現象，但由于原材料的采購成本較高，造成生產成本隨之提高，利潤及市場競爭力的降低，導致此種方法在實際生產中應用卻較少。

（2）在小批量生產過程中，也可以在易發生拉傷部位的模具與產品制件之間加鋪一層PVC塑料薄膜，以達到解決產品的拉傷現象的目的。但此種方法受到生產效率降低，增加采購PVC塑料薄膜成本，以及在拉延過程中產生的大量薄膜碎末會嚴重降低模具的使用壽命等因素影響。此方案很少應用在大批量的線生產過程中。

（3）通過在制件與凸凹模之間涂抹拉延夜的方法也可在一定程度上控制拉傷現象的產生，但由于在后續須及時對制件表面及模具表面進行清理，以免制件及模具在存放過程中出現銹蝕，及后序裝焊生產過程中出現迸濺及刺激性氣味的污染。

（4）通過對模具凸凹模表面進行不同的表面處理方法，可以采用改變模具表層的化學成分、性能、組織結構的方法，從而徹底改善和提高模具凸、凹模的表面性能。例如凸、凹表面硬度、摩擦性能、耐磨性、脫膜性能、隔熱性能、耐腐蝕和高溫抗氧化性能，提高型腔表面抗擦傷能力、脫模能力、抗咬合性能等，從而數倍、甚至熟十倍地提高模具的使用壽命。這對于提高模具質量，大幅度降低生產成本，提高生產效率和充分發揮模具材料的潛能都具有很大的意義。

目前，在模具上使用的各種表面處理技術多達數十種之多，依據原理的不同，大致可歸納為：物理氣相沉積，化學氣相沉積，物理化學氣相沉積，TD覆層處理等。雖然提高模具表面性能新技術不斷出現，但在沖壓模具制造過程中應用較為普遍的仍主要為滲碳、滲氮和硬化膜沉積技術。且其中，物理氣相沉積法具有溫度低，制件變形量小的諸多優點，但存在膜層與基體的結合能力較差，工藝繞鍍性不好的缺點，往往難以發揮出超硬化合物膜層的性能優勢。化學氣相沉積方法則具有膜基結合力較強，工藝繞鍍性較好等突出優點，但對于大量的基體材料而言，其后續基體硬化處理程序則相對較困難，膜層極易受到破壞。因此其應用范圍有一定的局限性，主要集中應用于硬質合金等基體材質上。物理化學氣相沉積方法溫度要求低，膜基結合力及工藝繞鍍性均較物理氣相沉積法有較大提高，但相比于擴散法，膜基結合力仍存在較大的差距，此外由于物理化學氣相沉積法仍屬于等離子體成膜，雖然其繞鍍性較物理氣相沉積法有所改善，但無法徹底予以消除。

但由于擴散法金屬碳化物覆層技術形成的金屬碳化物覆層，與基體形成冶金結合，具有物理氣相沉積、物理化學氣相沉積方法無法比擬的膜基結合力，因此該技術能夠發揮出超硬膜層的真正性能優勢，此外，該技術不存在繞鍍性問題，后續基體硬化處理相對方便，并可進行多次重復處理，使該技術的適用性更為廣泛。

雖然不同的基體材料、不同的使用場合TD覆層處理工藝存在著一些細微的差別，但其過程均是將預處理的基體放入硼砂混合物中，通過特定的溫度環境下保溫特定的時間后，在基體表面形成一層覆層，根據材質極要求的不同，選擇一種適當方式進行冷卻處理，并進行一些相應的后續處理。

通過改變模具凸、凹模材質，以達到增強基體整體硬度的目的；對模具凸、凹模進行表面處理的工藝，以滿足原材料與凸、凹模之間減少直接接觸，降低彼此之間產生的粘著磨損的目的；通過以上兩種工藝相互結合與互補的方案，以達到最終解決產品拉傷問題的出現。通過實踐證實，在汽車沖壓件及模具生產過程中，以采用硬質合金為模具材料和對模具凸、凹模表面進行擴散法金屬碳化物履層技術最為行之有效的方案，同時也是目前應用最廣泛的方法之一。

綜上所述，能夠解決制件及模具凸、凹模表面拉傷問題的方法非常多，但對于具體的個案，則應依據產品的產量、成型面積、拉延深度、產品材質等具體情況，具體考慮性價比較高的處理方案。

作者簡介：呂興宇（1982-），男，遼寧海城人，研究方向：模具設計與制造。