IF 鋼DC06 沖壓隱裂分析及其整改

楊望華，李朝輝，楊西鵬，賈彩霞

（河鋼股份有限公司邯鄲分公司，河北 邯鄲 056015）

1 背景

某客戶(hù)使用邯鋼DC06，規(guī)格為0.7mm*1200mm，用于某內(nèi)板零件，零件變形較為復(fù)雜，先后經(jīng)過(guò)多序沖壓才能完成，分別為落料、拉延、二次拉延、修邊沖孔、修邊沖孔翻邊、翻邊整形等。沖壓大約有10%～30%隱裂率，隱裂位置相對(duì)固定，增加檢驗(yàn)的頻次和難度，影響客戶(hù)生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量。客戶(hù)表示前期使用國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)同牌號(hào)厚度，偶爾也會(huì)存在一定隱裂，但是邯鋼比例稍高。

圖1 零件隱裂

本文利用力學(xué)性能、組織、表面形貌和粗糙度等檢測(cè)手段，結(jié)合零件成形工藝和模具進(jìn)行分析，確認(rèn)隱裂產(chǎn)生的原因，并且對(duì)產(chǎn)生原因予以分析，同時(shí)有針對(duì)性采取了措施，基本消除此問(wèn)題，減少客戶(hù)質(zhì)量異議的產(chǎn)生。

2 缺陷分析

根據(jù)顧客反映，從現(xiàn)場(chǎng)分別取回邯鋼隱裂鋼板和現(xiàn)場(chǎng)剩余的國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)樣板，進(jìn)行力學(xué)性能、粗糙度、顯微組織和表面形貌等對(duì)比檢驗(yàn)。

2.1 厚度測(cè)量

根據(jù)實(shí)測(cè)厚度，國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)和邯鋼DC06 均為負(fù)公差控制，基本相當(dāng)，差異非常小。

表1 厚度檢測(cè)（單位：mm）

2.2 力學(xué)性能檢測(cè)

r 值是板料抵抗變薄能力的度量。R 值越大材料抵抗減薄的能力越強(qiáng)。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，抗拉強(qiáng)度、延伸率、n 和r 等性能指標(biāo)基本相當(dāng)。從r 值方面和屈服強(qiáng)度上，國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)產(chǎn)品深沖性能略?xún)?yōu)于邯鋼。

表2 性能檢測(cè)對(duì)比

2.3 粗糙度

粗糙度在要求范圍內(nèi)，邯鋼粗糙度略高于國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)，根據(jù)姚貴升等使用車(chē)輪輪罩內(nèi)板進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，隨著壓邊力逐漸增加，高粗糙度優(yōu)先起皺開(kāi)裂，待壓邊力增大到一定程度低粗糙度才起皺開(kāi)裂，低粗糙度的鋼板具有最寬的成形范圍，高粗糙度鋼板的成形范圍低于比低粗糙度[1，2]；粗糙度偏高會(huì)造成材料與模具之間摩擦系數(shù)變大，進(jìn)料阻力增大，沖壓時(shí)材料流動(dòng)性變差，在變形相對(duì)復(fù)雜處容易造成開(kāi)裂或者隱裂。

冷軋鋼板表面粗糙度主要影響鋼板與模具之間的摩擦因數(shù)、儲(chǔ)油條件，因此用于沖壓成形的板料表面要具有適當(dāng)?shù)拇植诙取?/p>

表3 粗糙度檢測(cè)

2.4 成分

成分檢測(cè)DC06 均為T(mén)i-IF 鋼，成分體系一致。其余元素相當(dāng)，差異點(diǎn)在于邯鋼Ti 含量最高，達(dá)到0.07233%，高出國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)0.008%。較多的Ti元素，可以達(dá)到完全固定鋼中C、N等雜質(zhì)，使鋼更加純凈。

2.5 組織

組織為正常鐵素體，退火均勻。但是相比國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)，邯鋼DC06 組織晶粒度偏小，等軸化程度不強(qiáng)。國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)晶粒非常純凈，宏觀可以看出，國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)樣品中夾雜物較少。國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)組織更利于沖壓。

圖2 組織對(duì)比

2.6 小結(jié)

國(guó)內(nèi)某先進(jìn)鋼廠(chǎng)DC06 的屈服強(qiáng)度、r 值、粗糙度和顯微組織等指標(biāo)，均優(yōu)于邯鋼，相對(duì)更利于成形。同等沖壓條件下，粗糙度相對(duì)較高，容易造成零件在變形最大處發(fā)生隱裂問(wèn)題。

3 沖壓工藝分析

3.1 零件沖壓過(guò)程

該形狀復(fù)雜，共需經(jīng)過(guò)7 個(gè)加工工序，先后進(jìn)行裁剪落料，然后進(jìn)行兩次拉延，兩次裁邊沖孔，最后整形及翻邊。零件形狀見(jiàn)圖3 所示。

圖3 零件形狀

跟蹤發(fā)現(xiàn)，材料一般在二次拉延后出現(xiàn)隱裂，然后隱裂在后工序放大，形成明顯隱裂。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)試沖

將國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)與邯鋼材料安排同時(shí)試沖對(duì)比。邯鋼DC06 并沒(méi)有出現(xiàn)沖壓隱裂，但是在材料變形最大處，國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)及邯鋼材料均存在縮頸，但是邯鋼稍微嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)比及分析，觀察零件成形和模具設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)存在瑕疵，主要體現(xiàn)在：第二序拉延模具設(shè)計(jì)思路不合理。第一序?yàn)檎蚶樱四＞叩诙驗(yàn)榉聪蚶樱＞唛]合后，變形最大的地方（隱裂處）沒(méi)有定位，處于自由狀態(tài)，在材料發(fā)生微小變化時(shí)，這樣會(huì)導(dǎo)致變形不穩(wěn)而出現(xiàn)縮頸，甚至隱裂。結(jié)合模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，如果第二序設(shè)計(jì)為正向拉延，效果會(huì)比較好。

3.3 小結(jié)

模具設(shè)計(jì)存在瑕疵，第二序反向拉延設(shè)計(jì)不合理，變形最大處沒(méi)有定位，對(duì)材料質(zhì)量較為敏感。

4 整改措施

隱裂產(chǎn)生原因在于材料粗糙度偏大，模具設(shè)計(jì)不合理，對(duì)材料質(zhì)量的敏感度較高。為此主要進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)，以達(dá)到來(lái)適應(yīng)模具，保證客戶(hù)正常沖壓生產(chǎn)。

（1）模具調(diào)整。在不影響裝配的情況下，盡量放大隱裂處（無(wú)搭接處）的圓角；放松拉延筋，保證材料流動(dòng)順暢，材料局部減薄率會(huì)得到緩解，減少?zèng)_壓隱裂的發(fā)生。

（2）定制化開(kāi)發(fā)。為客戶(hù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)有使用牌號(hào)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。降低屈服強(qiáng)度和提高R 值，屈服強(qiáng)度均值控制在145MPa 以下，r 均值提高2.6 以上。

（3）表面質(zhì)量控制。對(duì)該客戶(hù)該規(guī)格的產(chǎn)品表面進(jìn)行嚴(yán)格要求，體現(xiàn)在粗糙度適當(dāng)降低，均值控制在1.1μm 以下,材料厚度按照0.66mm ～0.7mm 下公差控制，以此來(lái)提高材料流動(dòng)性。

通過(guò)積極采取措施和監(jiān)控，客戶(hù)后續(xù)反饋使用良好，隱裂發(fā)生率降低到5%以下，基本滿(mǎn)足客戶(hù)大生產(chǎn)需要。

5 結(jié)論

通過(guò)材料和模具分析，確認(rèn)隱裂主要系模具設(shè)計(jì)不合理，對(duì)材料較為敏感所致，后通過(guò)采取專(zhuān)門(mén)產(chǎn)品定制化性能開(kāi)發(fā)、表面粗糙度和厚度優(yōu)化控制等措施后，客戶(hù)隱裂得到明顯改善，達(dá)到基本消除此缺陷目的。