高強板結構件拉毛原因分析與解決方法

文/劉慎，呂貽旬，劉鴻·奇瑞汽車河南有限公司

由于車身強度的要求，一部分車身沖壓件采用料厚較厚的高強板來生產(chǎn)，此類制件在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生拉毛問題，拉毛的實質(zhì)是由于工件和模具表面局部出現(xiàn)粘著(咬合)。拉毛問題一方面降低了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，零件報廢率上升，另一方面會使模具發(fā)生更嚴重的磨損，降低模具壽命和沖壓件精度，增加修模次數(shù)和生產(chǎn)停機時間。改善拉毛問題有多種方法，其基本原理都是改變模具與被加工零件之間摩擦副的性質(zhì)，使摩擦副不易粘著。后縱梁內(nèi)加強板，作為車身的加強件，因其造型需要，局部拉延深度較深，并且該件用高強板生產(chǎn)，所以在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生拉毛的風險。本文結合現(xiàn)場生產(chǎn)，對一種車型的后縱梁內(nèi)強板的拉毛問題進行分析，并提出相應的解決方案。

某車型左右后縱梁內(nèi)加強板模具回廠后，走線調(diào)試階段，采用的是手工剪板開梯形板料，制件生產(chǎn)存在拉毛問題，且生產(chǎn)不穩(wěn)定，通過對手工剪板的板料進行對比分析，發(fā)現(xiàn)板料尺寸存在差異，而且部分板料邊部存在不同程度的毛刺和變形。后改為擺剪開料，板料的尺寸一致性得到保證，制件的狀態(tài)穩(wěn)定性明顯提高，但仍存在拉毛問題，現(xiàn)場對模具進行研合拋光處理，拉毛問題明顯好轉(zhuǎn)，但不能徹底消除。后小批量生產(chǎn)階段，部分板料生產(chǎn)的制件狀態(tài)明顯與前期不一致，拉毛問題明顯嚴重，并且出現(xiàn)頻次較高的制件開裂現(xiàn)象如圖1所示，通過對兩種板料進行檢測，發(fā)現(xiàn)板料性能存在差異。

圖1 制件拉毛及拉毛導致開裂

板料性能異常對制件拉毛的影響與解決方法

該模具回廠后，小批量生產(chǎn)過程中不同批次的板料生產(chǎn)的制件狀態(tài)不一致，某一批次板料生產(chǎn)正常，制件僅有輕微拉毛，在相同的模具狀態(tài)及工藝參數(shù)條件下，另一批次板料出現(xiàn)嚴重拉毛，甚至縮頸、開裂，報廢率在90%以上，通過對比兩個批次板料的力學性能，發(fā)現(xiàn)報廢率高的板料屈服強度高于生產(chǎn)正常的板料，兩者屈服強度差值為20MPa，如圖2、圖3所示。

圖2 屈服強度為390MPa板料制件

圖3 屈服強度為410MPa板料制件

兩種板料的屈服強度不同，在制件板料與模具表面質(zhì)量相近的前提下，屈服強度越高的板料，走料的阻力越大，越容易導致走料不順，摩擦力較大，造成拉毛。后期對板料供應商做明確要求，所提供該制件板料的力學性能限定在一定范圍內(nèi)，保證了制件在生產(chǎn)過程中質(zhì)量的穩(wěn)定。

板料尺寸差異對制件拉毛的影響與解決方法

在生產(chǎn)過程中，同批次板料在生產(chǎn)過程中部分制件狀態(tài)存在差異，通過對比發(fā)現(xiàn)，板料尺寸存在差異，該件板料為梯形板料，前期生產(chǎn)為人工剪板，因人員操作及剪板設備誤差，導致剪板板料尺寸存在差異，進一步對照尺寸存在差異的板料生產(chǎn)的制件，發(fā)現(xiàn)尺寸較大板料1.4mm×(310+260)mm×690mm生產(chǎn)的制件較尺寸較小的板料1.4mm×(305+250)mm×690mm生產(chǎn)的制件拉毛更為嚴重，如圖4、圖5所示。

在板料表面質(zhì)量相同的前提下，板料尺寸越大，制件成形過程中四周的壓料面積越大，壓邊力越大，制件成形時流動阻力越大，越容易導致制件拉毛，所以在生產(chǎn)過程中板料尺寸要保證在一定范圍內(nèi)，板料尺寸越大，制件出現(xiàn)拉毛及開裂的風險越大。后期該件變更為擺剪開料，對比同批次板料生產(chǎn)的制件狀態(tài)，較前期人工剪料穩(wěn)定性高，制件狀態(tài)基本一致。

圖4 板料尺寸大生產(chǎn)的制件

圖5 板料尺寸小生產(chǎn)的制件

剪板質(zhì)量對制件拉毛的影響與解決方法

現(xiàn)場對比板料尺寸一致的板料，生產(chǎn)制件的狀態(tài)也存在差異，分析發(fā)現(xiàn)剪板的邊部質(zhì)量存在差異，部分板料剪切位置存在毛刺大，變形問題。對比發(fā)現(xiàn)，剪切邊質(zhì)量差的板料生產(chǎn)的制件較剪切邊質(zhì)量好的板料生產(chǎn)的制件拉毛嚴重，如圖6、圖7所示。

圖6 邊部無毛刺板料生產(chǎn)的制件

圖7 邊部有毛刺板料生產(chǎn)的制件

剪板質(zhì)量差，邊部有毛刺，在走料過程中會導致模具與制件之間有鐵屑，鐵屑壓入制件導致制件拉毛并且邊部毛刺也會導致走料阻力增大，造成制件拉毛。后期使用自動線擺剪開料，保證了板料的表面質(zhì)量，生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定。

模具型面光潔度和硬度對制件拉毛的影響與解決方法

模具TD前硬度低，光潔度差，造成板料與模具之間摩擦力大，在制件成形過程中走料阻力大，易對板料造成拉毛。批量生產(chǎn)前，對拉延模具型面進行了TD處理，生產(chǎn)的制件質(zhì)量較之前生產(chǎn)的制件質(zhì)量有明顯改善，拉毛問題消除，并且制件質(zhì)量比較穩(wěn)定，如圖8、圖9所示。

圖8 模具經(jīng)過TD處理的制件

圖9 模具未做TD處理的制件

TD金屬材料表面強化技術，采用金屬碳化物擴散層TD原理，是在一定的溫度下將工件置于以硼砂熔鹽為載體的特種介質(zhì)中，通過特種熔鹽介質(zhì)中的金屬原子和工件中的碳原子產(chǎn)生化學反應，擴散在工件表面而形成一層2μm至20μm的釩鈮鉻鈦銥鉭等金屬碳化層，經(jīng)過TD處理后鑲塊的硬度、光潔度和耐磨性會有很大提升。這會在一定程度上減小制件在成形過程中板料走料的阻力，大大降低制件在生產(chǎn)過程中的拉毛風險。

結束語

通過對某車型后縱梁內(nèi)加強板回廠后拉毛問題的分析與整改，得出對該件拉毛問題產(chǎn)生影響的因素主要有：板料性能異常，屈服強度差異；板料尺寸差異；剪板質(zhì)量，主要是裁剪料邊毛刺；模具型面光潔度和硬度。其中，主要影響因素為板料性能和模具型面光潔度及硬度。板料性能在一定合理范圍內(nèi)，模具型面光潔度和硬度較高條件下能有效避免制件拉毛問題的產(chǎn)生。