汽車車身沖壓零件開裂、暗裂預(yù)防控制

文／鐘浩軍，尹志勇，張傲，那木吉拉·廣汽乘用車有限公司宜昌分公司

汽車沖壓外覆蓋零件本身尺寸較內(nèi)部加強(qiáng)零件要大，而且形狀更復(fù)雜。受零件在成形過程中拉延深度較大，型面復(fù)雜等因素影響，在前期調(diào)試期間產(chǎn)品容易出現(xiàn)開裂或者暗裂，不僅提高了制造成本、造成材料浪費(fèi)，而且生產(chǎn)的不良品容易流入到后面的生產(chǎn)工序造成更大的質(zhì)量事故。所以汽車沖壓零件的開、暗裂缺陷必須在發(fā)生源進(jìn)行控制，避免制造過程的品質(zhì)不良風(fēng)險(xiǎn)。

零件產(chǎn)生開裂、暗裂的原因

開裂(圖1)是鋼板在拉深成形過程中表面出現(xiàn)裂縫；暗裂(圖2)是鋼板在拉深成形過程中表面出現(xiàn)類似橘皮狀的條紋，可用白光手電筒平行于缺陷面照射檢查(圖3)。

圖1 開裂缺陷

圖2 暗裂缺陷

圖3 暗裂檢查方法

材料本身的問題

⑴材料外觀缺陷。材料本身如果存在夾雜，因夾雜物可承受變形量較小，材料沖壓受外力作用時(shí)夾雜物處會(huì)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。夾雜是帶鋼在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種偶發(fā)的缺陷，通過取樣進(jìn)行微觀分析和成分分析，如圖4、圖5 所示。

圖4 夾雜部位微觀分析

圖5 夾雜部位成分分析

⑵材料性能缺陷。材料機(jī)械性能指標(biāo)(Rm、Rp0.2、El、r、n、A 等)中某一項(xiàng)或多項(xiàng)指標(biāo)超出規(guī)定范圍或與前批次送檢零件參數(shù)對比波動(dòng)較大，都會(huì)導(dǎo)致零件在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)開、暗裂的風(fēng)險(xiǎn)。表1 為材料性能。

表1 材料性能

⑶材料表面粗糙度。材料表面粗糙度對零件拉深工序走料會(huì)造成一定影響，可以利用粗糙度儀對板料進(jìn)行測量是否在工藝要求范圍內(nèi)。

⑷板料在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)尺寸偏差、邊緣部位變形和較大的毛刺也會(huì)造成偶發(fā)的開、暗裂不良，成形過程中出現(xiàn)拉傷嚴(yán)重也會(huì)造成開裂。

模具導(dǎo)致的開、暗裂

⑴拉延模具。沖壓的位置、模具表面粗糙度、模具研合率、拉延筋槽受力情況都會(huì)對零件的成形造成影響，其他還包括定位、模具壓料面、平衡塊、頂桿著色、零件R 角狀態(tài)等，模具在上機(jī)調(diào)試過程中會(huì)對模具成形裕度進(jìn)行調(diào)整，滿足一定壓力值范圍內(nèi)零件成形的穩(wěn)定。

⑵整形模具。整形部位是否存在起皺，或者整形模具研合問題都會(huì)導(dǎo)致模具整形時(shí)出現(xiàn)疊料而導(dǎo)致開裂。

設(shè)備導(dǎo)致的開、暗裂

⑴清洗機(jī)油膜。板料零件表面的油膜厚度和均勻度都會(huì)影響零件在成形過程中是否出現(xiàn)開、暗裂或起皺的問題，比如清洗的轉(zhuǎn)速、擠干輥壓力、清洗機(jī)速度、噴油量都是影響零件表面油膜的重要參數(shù)。圖6、圖7 分別為油膜測量位置和測量照片。

圖6 油膜測量點(diǎn)位置

圖7 油膜測量

⑵壓力機(jī)精度。壓力機(jī)滑塊垂直度和平行度都要定期進(jìn)行檢測，液壓墊的參數(shù)也是重要影響指標(biāo)之一。

零件產(chǎn)生開、暗裂的預(yù)防控制措施

來料控制

⑴卷料或板料在生產(chǎn)前提前取樣(圖8)，對材料力學(xué)性能檢驗(yàn)和成分分析，與材料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，定期進(jìn)行送檢，重要的數(shù)據(jù)可以每批次記錄后進(jìn)行對比分析確認(rèn)過程的穩(wěn)定性。

圖8 取樣方案

⑵對沖壓零件進(jìn)行網(wǎng)格試驗(yàn)，對零件容易開裂的部位在板料上進(jìn)行標(biāo)記(圖9)，沖壓成形后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析(圖10)，通過對安全裕度和減薄率分析判斷出零件的風(fēng)險(xiǎn)部位。

圖9 零件標(biāo)記

圖10 數(shù)據(jù)分析

過程控制

⑴零件拉深后取出零件對比流入量：通過調(diào)整壓力大小或確認(rèn)模具平衡塊著色，模具壓邊圈表面粗糙度等參數(shù)來對零件流入量進(jìn)行測量，分析板料在參數(shù)調(diào)整后各個(gè)區(qū)域的走料情況，如圖11、圖12 所示。

圖11 流入量測量位置

圖12 流入量測量

⑵根據(jù)CAE 數(shù)據(jù)分析零件減薄測量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)部位圖，對零件定期進(jìn)行減薄率測量，并且對可能造成的開暗裂風(fēng)險(xiǎn)重點(diǎn)位置進(jìn)行確認(rèn)。

⑶根據(jù)CAE 數(shù)據(jù)分析零件減薄測量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)部位圖，編輯成作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，檢查人員對開、暗裂風(fēng)險(xiǎn)位置進(jìn)行畫線檢查確認(rèn)。

減少開暗裂不良流出

除了零件在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行CAE 數(shù)據(jù)分析零件開、暗裂風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)外，調(diào)試過程的質(zhì)量控制和檢查人員前期品質(zhì)培育也是關(guān)鍵。當(dāng)零件品質(zhì)穩(wěn)定后，重點(diǎn)確認(rèn)過程監(jiān)控和對變化點(diǎn)的管理。

結(jié)束語

開、暗裂是沖壓件的常見品質(zhì)不良，在日常沖壓生產(chǎn)中，只有在沖壓最后一道工序完成后才可能被發(fā)現(xiàn)，不良的再現(xiàn)性差，使得對應(yīng)開、暗裂的工作非常困難，同時(shí)發(fā)生的位置具有不固定性也增加了過程檢查的難度。本文介紹的控制開、暗裂的措施，希望能為行業(yè)同仁提供一些借鑒。