淺談鋁沖壓生產麻點控制方法

文 / 鄧裕輝，鐘林席，章義杰·廣汽埃安新能源汽車有限公司

近年來新能源汽車高速發展，為提升續航能力，對車身輕量化提出更高要求，車身鈑金開始大量使用鋁材料。鋁合金具有輕量化、耐腐蝕、高回收率環保等優點，但由于鋁材料的延展率低、硬度低等導致成形困難、麻點多發等問題，制約生產的連續性。通過與諸多同行交流，發現麻點不良是普遍存在的行業難題，本文以鋁發蓋外板為例，介紹我司麻點的控制方法。

鋁沖壓麻點成因及改善思路

麻點是沖壓過程中異物掉入拉延模具工作型腔內，零件成形后在表面形成的凸點不良，是各大主機廠均存在的長期性、復合性的生產不良。由于鋁材硬度較鋼材硬度更低(表1)，對于異物更敏感(圖1)，更容易出現麻點不良，廣汽埃安新能源汽車有限公司(以下簡稱“廣汽埃安”)首款車型AION S 鋁發蓋外板投產初期，麻點不良高達90%以上，嚴重阻礙了生產的運轉。

圖1 鋁板異物壓傷敏感度說明

表1 鋼鋁材料特性對比

針對鋁件麻點不良，解決思路從麻點形成原理及麻點影響兩個角度開展改善：⑴異物，能否減少異物產生或帶入；⑵異物受壓，即使有異物能否不受壓；⑶麻點狀態，整車角度判斷是否需要返修，確立返修基準。見圖2。

圖2 麻點形成原理及處理過程

麻點返修基準建立

沖壓零件到整車狀態需進行電泳及噴涂，能夠對部分麻點不良進行遮蔽，但由于缺乏客觀的判斷方法，生產線檢過程依靠人工作業無法快速區分，現場操作只能判斷有無，有麻點零件直接進行返修處理，從而導致返修率高。針對該問題，麻點的返修基準非常有必要建立，首先如圖3 所示，主觀判斷將各麻點進行5 級分類，再如圖4 所示，制作測試樣件并依據分類對各麻點等級進行評定，通過涂裝噴涂測試評價麻點狀態，以此多次測試甄別出整車可遮蔽的麻點等級，按廣汽埃安的分類等級，通過測試僅有I、II 級麻點涂裝后依舊可視，需要單件返修。

圖3 噴涂測試甄別整車可視麻點

圖4 麻點不良等級分級

同時，還針對樣件對不同級別麻點的變形情況進行了量化，III 級麻點的變形深度約為10μm，而涂裝噴涂及電泳涂裝膜厚基本在15μm 以上，3 級麻點凹陷在10μm 以下，具有遮蔽效果，見圖5、圖6。

圖5 WYKO 分析量化缺陷

圖6 各級麻點變形大小及占比

但現有的作業檢查工具依舊把全部麻點檢出，人員無法快速判斷返修點。為此，我們從檢查工具方面進行改善，測試了多種檢查工具，其中400#的砂紙很好地檢出I、II 級麻點，對III 級以下麻點缺乏檢出能力，為此我們進行了上千臺車的檢證，結果顯示，切換工具前后，涂裝后的可視麻點率并無明顯變化，判斷方案可行。通過優化檢查工具，減少了III 級以上麻點的返修，麻點返修率下降約50%。見圖7、圖8。

圖7 線檢工具麻點檢出對比

圖8 檢出能力對比

減少異物帶入

麻點產生來源于異物被壓到，通過對現場異物的管控來減少麻點很有必要，對現場異物可能來源進行全流程梳理，主要有以下四大領域，分別是：模具、設備、材料及生產環境，見圖9。材料管理主要通過材料收入時的檢查，生產環境主要保證車間的潔凈度及減少粉塵管理，這與常規鋼板沖壓并無區別，這里不做詳細描述。這里描述的主要差異是鋁板對于10μm 以上的異物變形更敏感，針對此特點我們對模具及設備清洗機進行了強化管理。

圖9 減少異物帶入各方面注意事項

模具方面，為規避存放過程細微粉塵飄入，在采用了常規部件如防塵彎管、防塵板之外，還對模具上模框架進行黃油涂抹，每批次生產后用薄膜進行覆蓋，以此來減少異物的帶入；此外，還需警惕模具本體油漆的脫落，除了確保模具制作過程刷漆質量，對于鋼絲繩直接接觸或可能剮蹭區域，應避免刷漆，避免油漆剮蹭掉落；通過對模具型面的拋光及鍍鉻，提升模具的表面光潔度及防止出現拉傷。生產前，對模具抬高閉合高度后進行空壓，再對模具表面進行擦拭，確認異物有無，以此來判斷模具潔凈度。

設備方面，除進行常規的機器人、輸送皮帶等清潔外，重點管控清洗機清洗能力，我司清洗機清洗能力經測試，有效過濾精度為50μm，可以滿足鋼板生產，但對于鋁板來說遠遠不夠，通過增加清洗機旁路過濾器對清洗油進行不間斷地過濾(圖10)，將清洗機過濾精度提升至3μm，有效降低了外來異物帶入模具。

圖10 旁路過濾器提升清洗能力

減少異物受壓面積

通過上述兩個大方向的對策執行，麻點率已控制在較低水平。但拉延過程中散發的鋁屑或其他異物造成麻點始終難以避免。既然異物無法規避，我們從麻點成形的必要條件入手，即異物掉入模具型面后不被壓到即可減少麻點的產生。方法為：在拉延模具型面進行細微的網格凹槽加工，用于儲藏碎屑異物，異物掉入該網格槽中，缺少了麻點成形的條件，就不會形成麻點。網格區域的選擇需避開強壓區及主應力集中的區域，加工過程關注網格與非網格區域的過渡處理，使過渡區不易在零件表面形成凹痕，見圖11。通過網格模的應用，網格加工區域麻點基本得到消除。見圖12。

圖11 網格模異物收納原理

圖12 網格模加工后零件表面質量無影響

效果確認

通過上述課題的開展，AION S 鋁發蓋麻點率從初期的90%削減至目前長期穩定的3%左右，節省返修工時3226 小時/年、節省壓機停線時間66 小時/年，合計節約能源成本、易損易耗品及勞務成本285500 元/年。

結束語

本文通過對麻點形成原理及麻點處理的過程分析，開展了3 個方向的對策改善。通過品質基準建立避免過度返修，減少品質浪費；針對鋁板的異物敏感性，對于模具潔凈度及設備清洗能力進行了強化管控及性能提升；通過拉延模具的工藝改良，加工網格進行儲屑減少異物受壓面積以此降低麻點概率；上述對策方向，對于各同行均有參考意義。核心的難點一是管理上，品質分級的過程需要全工藝段進行配合驗證；二是技術上，鋁板的敏感性網格模的應用需謹慎試點；需要各同行根據實際情況選擇性的進行測試應用。