車門內(nèi)板用激光拼焊板開裂問題研究

摘要：車門內(nèi)板是汽車上典型使用激光拼焊板的拉延件，國內(nèi)某汽車廠生產(chǎn)的知名SUV在生產(chǎn)過程中使用牌號(hào)為DC56D+Z的材料沖壓車門內(nèi)板時(shí)出現(xiàn)了批量開裂現(xiàn)象，本文通過分析激光拼焊板表明粗糙度、鋼板的力學(xué)性能、兩種不同板材焊接的焊縫強(qiáng)度以及生產(chǎn)過程中沖壓工藝的方法確定了車門內(nèi)板沖壓開裂的原因，并根據(jù)各項(xiàng)分析數(shù)據(jù)提出了有效的整改措施，通過對改善后的工藝進(jìn)行激光拼焊板沖壓，使開裂比例保持在千分之三以內(nèi)，完全滿足現(xiàn)有生產(chǎn)條件。另外，進(jìn)行網(wǎng)格試驗(yàn)進(jìn)一步明確沖壓后零件的各項(xiàng)性能滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：激光拼焊板 沖壓成形 網(wǎng)格試驗(yàn) AUTOFORM

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

1 前言

激光拼焊板由多塊相同或不同材料、相同或不同厚度及相同或不同表面狀態(tài)的鋼板經(jīng)過激光焊接而成。按厚度、強(qiáng)度及拼焊的方式不同可分為：等厚度不等強(qiáng)度、不等厚度等強(qiáng)度及不等厚度不等強(qiáng)度三類。

本文主要針對同種材料DC56D+Z、兩個(gè)厚度0.7mm和1.4mm的激光拼焊板在國內(nèi)某款暢銷品牌SUV車門內(nèi)板上沖壓開裂的問題進(jìn)行了分析。模具入廠后，經(jīng)過多次沖壓在車門內(nèi)板相同位置都出現(xiàn)了不同程度的開裂現(xiàn)象，開裂部位如圖1所示，經(jīng)過多輪調(diào)試壓力機(jī)參數(shù)、更換基板供應(yīng)商等都沒有明顯好轉(zhuǎn)。為了確定真因，此次通過檢測材料性能和仿真分析后找到問題真因，在問題得到解決后利用網(wǎng)格試驗(yàn)對零件的變形量進(jìn)行檢測，結(jié)果表明整改效果良好，可以實(shí)現(xiàn)將報(bào)廢率保持在千分之三的穩(wěn)定生產(chǎn)。

2 問題分析

車門內(nèi)板成形復(fù)雜且拉延較深，在零件發(fā)生開裂時(shí)主要從鋼板表面狀態(tài)、力學(xué)性能、焊縫強(qiáng)度以及模具狀態(tài)四方面進(jìn)行考慮。在各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均能滿足要求的情況下，對車門內(nèi)板的新模具狀態(tài)與激光拼焊板的匹配性通過AUTOFORM進(jìn)行了多輪模擬，最終確定整改方向。

2.1 表面粗糙度

表面粗糙度作為冷軋鋼板加工過程中的最重要技術(shù)控制參數(shù)之一，它主要影響著鋼板與模具之間的摩擦因數(shù)、儲(chǔ)油條件及鋼板沖壓時(shí)的成形性能等方面，而對這些性能的影響最終又會(huì)體現(xiàn)到鋼板的實(shí)際沖壓效。按照GB/T 2325-2012要求檢測激光拼焊板的表面粗糙度在0.8μm～0.9μm，得到的數(shù)值基本一致且符合入廠檢驗(yàn)要求。

2.2 力學(xué)性能

按照GB/T 228.1-2010的方法對兩種厚度的鋼板進(jìn)行力學(xué)性能檢測，材料的屈強(qiáng)比都保持在0.5以內(nèi)，其它各項(xiàng)指標(biāo)都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，滿足入廠檢驗(yàn)要求，檢測結(jié)果見表1。

2.3 焊縫杯突試驗(yàn)

為了驗(yàn)證拼焊板的焊縫強(qiáng)度及失效模式，隨機(jī)抽取三張激光拼焊板進(jìn)行杯突試驗(yàn)，結(jié)果表明三張激光拼焊板都是在薄板熱影響區(qū)以外發(fā)生開裂，并且開裂方向平行于焊縫，符合使用要求。

2.4 仿真分析

在前期設(shè)計(jì)階段應(yīng)用AUTOFORM對新造型車門內(nèi)板的沖壓工藝進(jìn)行仿真分析，對預(yù)判實(shí)際工藝可行性起著至關(guān)重要的作用。將車門內(nèi)板數(shù)模導(dǎo)入AUTOFORM 當(dāng)中并輸入現(xiàn)有生產(chǎn)工藝條件，模擬鋼板的拉延過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)激光拼焊板焊縫位置存在危險(xiǎn)點(diǎn)，材料減薄過度存在開裂的風(fēng)險(xiǎn)與零件開裂位置基本一致.

在AUTOFORM當(dāng)中對現(xiàn)有工藝進(jìn)行了四方面的調(diào)整，分別是對小鼓包進(jìn)行打磨以降低其高度、對工藝補(bǔ)充面進(jìn)行打磨以降低其高度、降低厚料部分拉延筋高度和減少鋼板尺寸，最終將厚料部分拉延筋高度從0.35降低為0.2后對危險(xiǎn)區(qū)域改善明顯。在模具上根據(jù)仿真數(shù)據(jù)的調(diào)整結(jié)果將拉延筋高度進(jìn)行調(diào)整為0.25使厚側(cè)母材更好地向凹模內(nèi)流動(dòng)，最終消除開裂現(xiàn)象。目前此暢銷車型年產(chǎn)量大15萬量，開裂比例保持在千分之三以內(nèi)，完全滿足現(xiàn)有生產(chǎn)條件。

3 網(wǎng)格試驗(yàn)驗(yàn)證

車門內(nèi)板的沖壓狀態(tài)得到改善后，為了獲取車門內(nèi)板沖壓后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在批量生產(chǎn)過程中隨機(jī)抽取一件進(jìn)行網(wǎng)格試驗(yàn)分析。網(wǎng)格試驗(yàn)是專用于測量汽車鋼板變形量的分析設(shè)備，其測量結(jié)果以直觀的色溫圖形式顯示，可以方便的獲取各項(xiàng)分析數(shù)據(jù)。

通過網(wǎng)格試驗(yàn)分析選取代表性點(diǎn)獲得主應(yīng)變、次應(yīng)變及厚度減薄率，從分析數(shù)據(jù)可以看出，處于薄板位置和厚板對應(yīng)位置的厚度減薄率都在20%以內(nèi)，具有10%以上的安全裕度，說明激光拼焊板開裂情況通過拉延筋的調(diào)整獲得明顯改善，再次發(fā)生開裂等品質(zhì)缺陷的可能性幾乎為零。

4結(jié)論

根據(jù)對車門內(nèi)板材料的粗糙度檢測、力學(xué)性能及零件仿真分析和網(wǎng)格試驗(yàn)結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

（1）激光拼焊板的表面粗糙度、力學(xué)性能和焊縫強(qiáng)度結(jié)果都滿足使用要求；

（2）通過AUTOFORM模擬了零件沖壓過程，并提出降低厚板處拉延筋高度對改善危險(xiǎn)點(diǎn)的方法是最有效.在實(shí)體模具上增加墊片高度和降低拉延筋高度，都可以改善激光拼焊板沖壓車門內(nèi)板開裂的情況.