汽車車身沖壓制件拉傷的分析及解決

摘 要： 為減小冷沖壓模具成型時(shí)出現(xiàn)的拉傷問題，以提高產(chǎn)品裝車質(zhì)量，是沖壓件生產(chǎn)中首要解決的問題。本文分析了沖壓制件加工生產(chǎn)中，發(fā)生拉傷問題的原因及解決方法。

關(guān)鍵詞：模具材質(zhì)；拉傷；表面處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.019

0 引言

在當(dāng)今國(guó)激烈的國(guó)內(nèi)外汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，對(duì)汽車沖壓件質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，尤其是對(duì)車身覆蓋件，外露件的外觀質(zhì)量要求逐漸提高。

冷沖壓模具在長(zhǎng)期高效的使用過(guò)程中，模具凸、凹模表面如若沒有采用任何合適的表面處理工藝的前提下，則無(wú)論采用何種模具鋼或鑄鐵材質(zhì)，模具表面都極易形成凹槽、拉痕、砂眼等質(zhì)量缺陷，同時(shí)以上缺陷的產(chǎn)生又伴隨著制件拉傷現(xiàn)象的出現(xiàn)。最終造成制件外觀質(zhì)量達(dá)不到有效的控制，影響最終產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中有效的控制模具表面凹槽、拉傷、砂眼等質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，最終徹底解決產(chǎn)品拉傷等影響外觀質(zhì)量因素的出現(xiàn)的具體解決方案如下：

1 通過(guò)模具凸凹?；w材質(zhì)的選擇

從模具凸、凹模材質(zhì)方面考慮如何能夠解決制件拉傷的問題，例如，可以在凸、凹模材質(zhì)中大量采用硬質(zhì)合金鋼來(lái)替代原有材質(zhì)，通常情況下可以有效提高凸、凹模的抗拉性能，但此種方法雖然有效提升了凸、凹模的硬度，但也帶來(lái)了拉延性能降低的限制，伴隨著加工困難，成本較高等問題的產(chǎn)生，且受到尺寸規(guī)格等因素的限制，故存在很大的局限性。

采用銅基合金來(lái)充當(dāng)凸、凹模材質(zhì)也可有效的解決制件的拉傷問題，但是由于銅基合金通常其硬度較低，極易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，易造成制件的尺寸超差，在制件大批量的生產(chǎn)的情況下，采用銅基合金此種材質(zhì)作為凸、凹模材質(zhì)的性價(jià)比則較低。

針對(duì)汽車外板件的成形模具中，大量以合金鑄鐵，鑄鐵等材質(zhì)來(lái)充當(dāng)模具基體的前提下，只能減輕工件的拉傷，無(wú)法徹底消除拉傷現(xiàn)象。

在沖壓工藝發(fā)展的階段中，采用聚氨酯橡膠等高分子類材料制作模具凸、凹模的事例也屢見不鮮，但由于聚氨酯橡膠等高分子類材料制作的模具存在鋼性較差等弱點(diǎn)，局限了其應(yīng)用范圍，故在汽車模具中的應(yīng)用較少。

2 解決產(chǎn)品制件拉傷的方案

解決模具凸、凹模表面及產(chǎn)品制件在成型過(guò)程中的拉傷問題，應(yīng)從減小粘著磨損的方面進(jìn)行考慮。

（1）對(duì)產(chǎn)品制件的原材料環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，例如對(duì)原材料表面進(jìn)行磷化、噴塑等處理方式進(jìn)行處理，使被成形制件表面存在一層非金屬模層，這樣可以大幅度減輕或消除工件的拉傷現(xiàn)象，但由于原材料的采購(gòu)成本較高，造成生產(chǎn)成本隨之提高，利潤(rùn)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的降低，導(dǎo)致此種方法在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用卻較少。

（2）在小批量生產(chǎn)過(guò)程中，也可以在易發(fā)生拉傷部位的模具與產(chǎn)品制件之間加鋪一層PVC塑料薄膜，以達(dá)到解決產(chǎn)品的拉傷現(xiàn)象的目的。但此種方法受到生產(chǎn)效率降低，增加采購(gòu)PVC塑料薄膜成本，以及在拉延過(guò)程中產(chǎn)生的大量薄膜碎末會(huì)嚴(yán)重降低模具的使用壽命等因素影響。此方案很少應(yīng)用在大批量的線生產(chǎn)過(guò)程中。

（3）通過(guò)在制件與凸凹模之間涂抹拉延夜的方法也可在一定程度上控制拉傷現(xiàn)象的產(chǎn)生，但由于在后續(xù)須及時(shí)對(duì)制件表面及模具表面進(jìn)行清理，以免制件及模具在存放過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕，及后序裝焊生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)迸濺及刺激性氣味的污染。

（4）通過(guò)對(duì)模具凸凹模表面進(jìn)行不同的表面處理方法，可以采用改變模具表層的化學(xué)成分、性能、組織結(jié)構(gòu)的方法，從而徹底改善和提高模具凸、凹模的表面性能。例如凸、凹表面硬度、摩擦性能、耐磨性、脫膜性能、隔熱性能、耐腐蝕和高溫抗氧化性能，提高型腔表面抗擦傷能力、脫模能力、抗咬合性能等，從而數(shù)倍、甚至熟十倍地提高模具的使用壽命。這對(duì)于提高模具質(zhì)量，大幅度降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和充分發(fā)揮模具材料的潛能都具有很大的意義。

目前，在模具上使用的各種表面處理技術(shù)多達(dá)數(shù)十種之多，依據(jù)原理的不同，大致可歸納為：物理氣相沉積，化學(xué)氣相沉積，物理化學(xué)氣相沉積，TD覆層處理等。雖然提高模具表面性能新技術(shù)不斷出現(xiàn)，但在沖壓模具制造過(guò)程中應(yīng)用較為普遍的仍主要為滲碳、滲氮和硬化膜沉積技術(shù)。且其中，物理氣相沉積法具有溫度低，制件變形量小的諸多優(yōu)點(diǎn)，但存在膜層與基體的結(jié)合能力較差，工藝?yán)@鍍性不好的缺點(diǎn)，往往難以發(fā)揮出超硬化合物膜層的性能優(yōu)勢(shì)?；瘜W(xué)氣相沉積方法則具有膜基結(jié)合力較強(qiáng)，工藝?yán)@鍍性較好等突出優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于大量的基體材料而言，其后續(xù)基體硬化處理程序則相對(duì)較困難，膜層極易受到破壞。因此其應(yīng)用范圍有一定的局限性，主要集中應(yīng)用于硬質(zhì)合金等基體材質(zhì)上。物理化學(xué)氣相沉積方法溫度要求低，膜基結(jié)合力及工藝?yán)@鍍性均較物理氣相沉積法有較大提高，但相比于擴(kuò)散法，膜基結(jié)合力仍存在較大的差距，此外由于物理化學(xué)氣相沉積法仍屬于等離子體成膜，雖然其繞鍍性較物理氣相沉積法有所改善，但無(wú)法徹底予以消除。

但由于擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)形成的金屬碳化物覆層，與基體形成冶金結(jié)合，具有物理氣相沉積、物理化學(xué)氣相沉積方法無(wú)法比擬的膜基結(jié)合力，因此該技術(shù)能夠發(fā)揮出超硬膜層的真正性能優(yōu)勢(shì)，此外，該技術(shù)不存在繞鍍性問題，后續(xù)基體硬化處理相對(duì)方便，并可進(jìn)行多次重復(fù)處理，使該技術(shù)的適用性更為廣泛。

雖然不同的基體材料、不同的使用場(chǎng)合TD覆層處理工藝存在著一些細(xì)微的差別，但其過(guò)程均是將預(yù)處理的基體放入硼砂混合物中，通過(guò)特定的溫度環(huán)境下保溫特定的時(shí)間后，在基體表面形成一層覆層，根據(jù)材質(zhì)極要求的不同，選擇一種適當(dāng)方式進(jìn)行冷卻處理，并進(jìn)行一些相應(yīng)的后續(xù)處理。

通過(guò)改變模具凸、凹模材質(zhì)，以達(dá)到增強(qiáng)基體整體硬度的目的；對(duì)模具凸、凹模進(jìn)行表面處理的工藝，以滿足原材料與凸、凹模之間減少直接接觸，降低彼此之間產(chǎn)生的粘著磨損的目的；通過(guò)以上兩種工藝相互結(jié)合與互補(bǔ)的方案，以達(dá)到最終解決產(chǎn)品拉傷問題的出現(xiàn)。通過(guò)實(shí)踐證實(shí)，在汽車沖壓件及模具生產(chǎn)過(guò)程中，以采用硬質(zhì)合金為模具材料和對(duì)模具凸、凹模表面進(jìn)行擴(kuò)散法金屬碳化物履層技術(shù)最為行之有效的方案，同時(shí)也是目前應(yīng)用最廣泛的方法之一。

綜上所述，能夠解決制件及模具凸、凹模表面拉傷問題的方法非常多，但對(duì)于具體的個(gè)案，則應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品的產(chǎn)量、成型面積、拉延深度、產(chǎn)品材質(zhì)等具體情況，具體考慮性價(jià)比較高的處理方案。

作者簡(jiǎn)介：呂興宇（1982-），男，遼寧海城人，研究方向：模具設(shè)計(jì)與制造。