沖壓覆蓋件暗坑缺陷的“劃線式”無損修復方法

文/周緒圓,李乃樸,玄士安·一汽-大眾汽車有限公司

在沖壓件返修過程中，開發(fā)出了一種暗坑缺陷的新型返修方法——“劃線式”無損修復方案。該方法對零件的減薄基本無影響，使用耗材少，修復時間短，大大提高了暗坑缺陷的返修效率。此方法利用局部熱脹冷縮原理消除應力，從而達到薄板沖壓件修復的目的。

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對汽車的沖壓外覆蓋件的品質(zhì)和外觀品質(zhì)要求越來越高?，F(xiàn)代汽車行業(yè)的沖壓覆蓋件絕大部分為薄板冷沖壓加工工藝。冷沖壓加工是在常溫下，利用沖壓設備(壓力機)和模具，使各種不同規(guī)格的板料或坯料在壓力的作用下發(fā)生永久變形或分離，制成所需要各種形狀零件(俗稱沖壓件或汽車覆蓋件)的一種壓力加工方法。沖壓件在加工完成后，由于模具、材料、設備等問題，有些沖壓件成品表面會產(chǎn)生坑、包等缺陷；同時在員工擺件或者物流的轉(zhuǎn)運過程，都可能會撞傷或者碰傷零件，造成坑、包、劃傷的缺陷。此類缺陷經(jīng)過質(zhì)保人員評價后為B類項以上，必須返修合格后，方可在整車上使用。

在沖壓件返修過程中，經(jīng)過多年返修經(jīng)驗的積累，開發(fā)出一種新型暗坑缺陷的返修方法——“劃線式”無損修復方案。該方法對零件的減薄基本無影響，使用耗材少，修復時間短，大大提高了暗坑缺陷的返修效率。此方法利用局部熱脹冷縮原理消除應力，從而達到薄板沖壓件修復的目的。

暗坑缺陷的傳統(tǒng)修復方法

針對傳統(tǒng)的沖壓件坑、包缺陷返修的方法為：使用鈑金錘對汽車沖壓件上的坑、包部位進行敲擊修復，再用刨刃刨平、拋光機進行拋光。但是這種方法，在使用鈑金錘對坑、包需要敲擊的部位進行敲擊時，需要利用鈑金錘在暗坑缺陷大致的位置敲擊，將坑包敲起，然后進行維修。這種返修方式存在十分明顯的缺陷：操作者僅憑借自身經(jīng)驗進行鈑金操作，難以準確判斷表面凹陷變形的正確位置，增加了返修工時，降低了返修效率。

以大眾品牌某款車型前蓋外板(鋼件，0.7mm板厚)的一處較大的暗坑缺陷來舉例，其修復的詳細過程如下：

圖1為準備工具(7種)：油石(20mm×20mm×200mm)、刨刃(BH125／350MM)、偏心打磨機(Zp345―5)，鈑金錘、墊鐵、橡膠錘、打磨片(120#、80#等)。

圖1 返修工具準備

圖2為確認缺陷：用油石確認坑包缺陷的位置及大小。

圖2 油石確認缺陷

圖3為平整波浪：用頂針或鈑金錘將凸起部分敲低、凹陷部分頂起，以手摸不明顯為準。

圖3 敲擊平整波浪

圖4為刨削處理：用刨刃將平整后的表面刨平。

圖4 刨削處理

圖5為打磨拋光：用偏心打磨機將刨痕打磨掉，對表面進行拋光。

圖6、圖7為表面檢查：分別對修復后的缺陷進行手摸和油石檢查。如果返修不合格的話需要重復3～5步。

圖6 油石檢查確認

圖7 減薄率測量

修復一件最快需要8分鐘，操作者體力耗費較大，使用打磨片5片，打磨長度超過20cm。

返修后零件的減薄率為17%，超出質(zhì)保給定的減薄率10%的標準，返修不合格。

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在如上傳統(tǒng)返修方法下，該種暗坑缺陷無法返修，需要全部報廢，造成巨大的成本損失。

“劃線式”無損修復方法介紹

“劃線式”修復方法及原理簡介

此方法是利用局部熱脹冷縮原理消除應力，從而達到薄板沖壓件整形的目的。使用較硬且圓潤的物體(頂針、油石、金屬棒)，對凹陷的制件表面進行有規(guī)律的摩擦，使凹陷處A面溫度大于B面溫度，A面表面受熱膨脹產(chǎn)生張力，使凹陷位置騰起，同時消除彎曲產(chǎn)生的應力。

圖8 “劃線式”修復方法原理簡圖

在返修過程中要根據(jù)暗坑的深淺、位置、大小等因素選擇不同的劃針及力度，一次未完成修復可循環(huán)劃起。

暗坑較淺且在型面中間，采用粗劃針，紋路稀疏，較輕力度即可。

暗坑較淺且靠近棱線位置，采用細劃針，紋路稀疏，中等力度即可。

暗坑較深且在型面中間，采用粗劃針，紋路密集，中等力度即可。

暗坑較深且靠近棱線位置，采用細劃針，紋路密集，靠近棱線處加重力度。

經(jīng)過對波浪缺陷進行分析，將波浪分解為2個以上的暗坑(凸起部分反面看則是暗坑)，按照劃線返修暗坑的方法，可以成功修復波浪。

“劃線式”修復暗坑缺陷舉例

同樣以大眾品牌某款車型前蓋外板(鋼件，0.7mm板厚)的同一處較大暗坑缺陷來舉例，其修復的詳細過程如下：

圖9為準備工具(4種)：油石(20mm×20mm×200mm)、打磨片(120#、80#等)、劃針。

圖9 返修工具準備

圖10為確認缺陷：用油石確認坑包缺陷的位置及大小。

圖10 油石確認缺陷

圖11為劃針返修：用劃針在缺陷位置進行劃線處理，之后砂紙簡單拋光銷號。

圖11 劃線返修

圖12、圖13為表面檢查：分別對修復后的缺陷進行手摸和油石檢查。如果返修不合格的話需要重復10～12步。

圖12 油石檢查返修效果

圖13 減薄率測量

圖14 檢測探頭結(jié)構(gòu)

修復一件最快需要2分鐘，返修效率大大提升；返修后零件基本沒有減薄，減薄儀測量仍為0.7mm；

不需要氣動工具和耗材，大量節(jié)約成本；

鍍鋅層完整，未破壞零件防腐和防銹蝕能力。

ABISⅡ數(shù)字化檢測設備驗證返修效果

沖壓車間引入的ABISⅡ汽車表面光學自動檢測系統(tǒng)，主要應用于汽車行業(yè)中對漆前外覆蓋件進行自動檢測。ABISⅡ系統(tǒng)基于條紋投射原理進行測量，條紋被以β=50°的角度投射到被測物表面，并被位于表面垂直上方的CCD相機記錄下來，如圖15所示，使用單件表面正上方的電荷耦合攝像機記錄條紋圖，變形的表面就會導致變形的條紋，如圖15所示。將采集到的圖像使用電腦進行評估，缺陷就被自動檢測了出來。

圖15 測量原理圖

為了驗證“劃線式”暗坑修復方法的有效性，利用ABISⅡ數(shù)字化檢測設備對返修前后的缺陷零件進行掃描檢測?？梢钥闯觯诜敌耷?，該暗坑缺陷在ABISⅡ設備掃描結(jié)果中顯示表面凹陷數(shù)值為5.81～18.71μm，對比質(zhì)保所許可的極限樣件，該缺陷被評價為B＆B1類項(不合格缺陷)，見圖16、圖17，而且手感明顯，油石打磨狀態(tài)亦是顯而易見。

圖16 返修前暗坑缺陷狀態(tài)顯示1

圖17 返修前暗坑缺陷狀態(tài)顯示2

在經(jīng)過劃線返修后，該缺陷在ABISⅡ設備掃描結(jié)果中顯示無任何缺陷，見圖18，而且手感消失，油石打磨狀態(tài)無缺陷。

圖18 返修后暗坑缺陷狀態(tài)顯示

通過以上實驗可看出，“劃線式”修復沖壓覆蓋件暗坑的方法得到了油石、手摸、目視等傳統(tǒng)沖壓件表面檢驗方式的驗證。另外，在ABISⅡ數(shù)字化表面檢測方式下，同樣也證明了該返修方法的有效性。

“劃線式”無損修復方法應用

“劃線式”修復沖壓覆蓋件暗坑的方法目前已在沖壓車間內(nèi)部進行了全面推廣和應用。該方法的應用大大提高了缺陷零件的返修效率，同時大幅降低了缺陷零件返修不合格的報廢率。該返修方法目前已成功應用于Audi A4L改款車型的右側(cè)圍外板油箱口暗坑缺陷的搶修以及其他外表面覆蓋件的缺陷修復。憑借其簡便、高效的特點，該方法也已推廣至焊裝車間，用于白車身表面暗坑缺陷的修復。