仿真沖壓機(jī)在汽車(chē)板材料檢驗(yàn)方面的應(yīng)用

汽車(chē)板在落料環(huán)節(jié)，常采用油石或砂紙對(duì)材料進(jìn)行打磨檢查，打磨后材料表面常出現(xiàn)緩坑、酪印、棱印、麻點(diǎn)或不明原因印跡等現(xiàn)象。然而，這些缺陷對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，僅憑目視難以判斷，借助實(shí)驗(yàn)室常用的力學(xué)測(cè)試、金相測(cè)試、粗糙度測(cè)試等方法，也難以直接且有效地得出材料能否繼續(xù)使用的結(jié)論，并且檢測(cè)耗時(shí)較長(zhǎng)。鑒于此，公司模擬主機(jī)廠沖壓車(chē)間的沖壓工序，研發(fā)了一款仿真沖壓機(jī)。該設(shè)備直接對(duì)材料進(jìn)行沖壓，沖壓后用油石打磨，能快速、有效地判斷材料是否適用于后續(xù)沖壓生產(chǎn)，所得結(jié)論易被主機(jī)廠和汽車(chē)板生產(chǎn)廠接受，從而提高了客戶(hù)滿(mǎn)意度和汽車(chē)板使用率。

仿真沖壓機(jī)的設(shè)計(jì)

1.待仿真沖壓材料的統(tǒng)計(jì)

（1）板材料缺陷汽車(chē)板材料缺陷統(tǒng)計(jì)如下：

1）鋁板原材料缺陷：輥印、橫紋、打磨后亮點(diǎn)。

2）后期造成的缺陷：緩坑、酪印、色斑。

3）鍍鋅鋼板原材料缺陷：白斑、麻點(diǎn)、輥印及打磨后亮點(diǎn)。

4）后期造成的缺陷：緩坑、碚印、色斑。（2）板材料拉延量汽車(chē)板材料拉延量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

（3）板材料厚度鍍鋅鋼板材料厚度為 0 . 6 ～0 . 9 m m ；鋁板材料厚度為

（4）汽車(chē)板機(jī)械性能汽車(chē)外板用鍍鋅鋼板不同牌號(hào)的性能要求見(jiàn)表2，汽車(chē)外板用鋁板不同牌號(hào)的性能要求見(jiàn)表3。

3.仿真沖壓機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案

仿真沖壓機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案為選用可控制拉延量的伺服沖壓機(jī)、一組專(zhuān)門(mén)用于拉延鋁板的模具和一組專(zhuān)門(mén)用于拉延鍍鋅鋼板的模具。沖壓材料需制成4 0 0 m m× 4 0 0 m m 的樣片，制樣過(guò)程中材料的異常位置盡量放置在正中央。開(kāi)始沖壓后，模具將樣片進(jìn)行鎖邊，下模向上擠壓，達(dá)到預(yù)設(shè)拉延量后保壓10s，然后進(jìn)行卸壓，用油石進(jìn)行打磨檢查。

4.仿真沖壓機(jī)的定制

2.仿真沖壓機(jī)的設(shè)計(jì)方案

（1）沖壓設(shè)備的選擇由于拉延率范圍較寬，在3 % ～ 1 4 % ，故選用伺服電動(dòng)機(jī)控制沖壓機(jī)，以便精準(zhǔn)控制拉延量大小。

綜合各種因素，最終選定100T的伺服控制液壓機(jī)，以及分別用于沖壓鋁合金汽車(chē)板和冷軋鍍鋅鋼板的模具，對(duì)兩種材料進(jìn)行檢測(cè)。定制完成后的仿真沖壓機(jī)實(shí)物如圖3～圖6所示。

（2）模具的設(shè)計(jì)沖壓材料主要為鍍鋅鋼板和鋁板，鑒于二者厚度差異較大，設(shè)計(jì)了兩組模具。分別以用量較大的0.75mmCR5鍍鋅鋼板和1.0mmAl6-OUT鋁板為參照，依據(jù)其力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。模具采用圓盤(pán)設(shè)計(jì)，使板材拉延方向從中心向四周，保證拉延量均勻、可控。盤(pán)底平面直徑為 1 5 0 m m ，上（凹）模和下（凸）模均為平底，直接與材料表面接觸，其加工圖樣如圖1、圖2所示。

表面異常材料的檢測(cè)

1.緩坑檢測(cè)

汽車(chē)板在縱剪線、冷軋線、熱處理線及落料線等生產(chǎn)線上與各種輥?zhàn)咏佑|，輥?zhàn)由系漠愇锘蜃陨聿黄秸赡軐?dǎo)致板材出現(xiàn)緩坑。不同汽車(chē)零件沖壓拉延量不同，緩坑在沖壓后不一定會(huì)消失。因此，發(fā)現(xiàn)緩坑后，需根據(jù)板材對(duì)應(yīng)的目標(biāo)汽車(chē)零件調(diào)整仿真沖壓機(jī)拉延量進(jìn)行沖壓，再用油石打磨，依據(jù)沖壓后是否仍有緩坑決定發(fā)貨或退貨。

以圖7～圖10所示的機(jī)蓋外板為例，美國(guó)諾貝麗斯制造的A16-OUT鋁板出現(xiàn)緩坑后，將拉延量調(diào)至 4 % 進(jìn)行仿真沖壓，沖壓后用油石打磨，緩坑消失，隨后按主機(jī)廠需求發(fā)貨。

2.麻點(diǎn)檢測(cè)

冷軋鍍鋅汽車(chē)板上偶爾會(huì)出現(xiàn)白色、黃色等小斑點(diǎn)，多由鋅層異常引起。以某鋼廠冷軋鍍鋅板為例，如圖11～圖14所示，表面有不明原因斑點(diǎn)，沖壓后在掃描電鏡下觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)鋅層有黑色斑塊，能譜面成分掃描顯示黑色斑塊部位成分為Fe，基體表面為Zn，判定為鍍鋅不良導(dǎo)致的鋅層脫落，影響主機(jī)廠使用，該卷材料作退貨處理。

另一種情況，如圖15～圖17所示，某鋼廠冷軋鍍鋅板表面有斑點(diǎn)，沖壓后在40倍顯微鏡下觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)鋅層出現(xiàn)凹坑，缺陷并未在沖壓后消失，判定為鋅層有異物缺陷，同樣退貨處理。

3.白斑檢測(cè)

冷軋鍍鋅汽車(chē)板表面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)條狀或片狀白斑，可能由板材表面涂油品質(zhì)或鋅層品質(zhì)問(wèn)題導(dǎo)致，肉眼、表面檢查系統(tǒng)及油石打磨均難以判別是否可正常使用。卷材發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題后，主機(jī)廠會(huì)對(duì)其進(jìn)行封存處理，待鋼廠分析原因后再?zèng)Q定是否繼續(xù)使用。

如圖18～圖21所示，某鋼廠冷軋鍍鋅板出現(xiàn)白斑，沖壓后在掃描電鏡下觀測(cè)，鋅層開(kāi)裂，能譜面成分掃描顯示開(kāi)裂位置Fe含量高，判定為鍍鋅不良，板材沖壓后鋅層開(kāi)裂、基體露出，影響使用，該卷材作退貨處理。

仿真沖壓機(jī)在解決客戶(hù)疑慮方面應(yīng)用廣泛，上述僅為主要案例，該檢測(cè)方式為汽車(chē)板檢測(cè)提供了一種直觀有效的新方法。

仿真沖壓檢測(cè)與其他檢測(cè)方法的對(duì)比

面對(duì)緩坑、麻點(diǎn)、油印、硝傷及輥印等缺陷，采用力學(xué)檢測(cè)、金相檢測(cè)、粗糙度檢測(cè)等常規(guī)方法時(shí)，由于這些異常多數(shù)情況下不影響檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，檢測(cè)報(bào)告往往缺乏直接指導(dǎo)意義。若主機(jī)廠對(duì)這些問(wèn)題提出質(zhì)量異議，可能導(dǎo)致退貨，生產(chǎn)廠也難以解釋?zhuān)斐珊细癫牧侠速M(fèi)；若強(qiáng)行推動(dòng)主機(jī)廠使用，又可能使沖壓后產(chǎn)品質(zhì)量不合格，浪費(fèi)主機(jī)廠的工時(shí)、人力和物力資源。

實(shí)驗(yàn)室理化檢驗(yàn)需制作特定樣品并在特定環(huán)境下進(jìn)行，如力學(xué)測(cè)試需制作標(biāo)準(zhǔn)非比例拉伸試樣，用拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸得出相關(guān)力學(xué)性能指標(biāo)；粗糙度儀分析表面粗糙度輪廓，振幅一般為um級(jí)；金相測(cè)試材料金相組織、晶粒度等，均無(wú)法在材料表面出現(xiàn)異常時(shí)，直接判定其能否繼續(xù)使用。

結(jié)語(yǔ)

為快速判定汽車(chē)板表面異常問(wèn)題，減輕主機(jī)廠顧慮，減少合格材料浪費(fèi)和不合格材料供應(yīng)，提高主機(jī)廠生產(chǎn)效率，依據(jù)不同板材拉延率，采用仿真沖壓并結(jié)合油石打磨后的判定方式，是最為直接有效的檢測(cè)方法。該方法能直接判斷汽車(chē)板表面麻點(diǎn)、緩坑、碚傷、油印及輥印等異常是否滿(mǎn)足主機(jī)廠使用要求，在實(shí)際應(yīng)用中得到了主機(jī)廠和鋼廠、鋁廠的認(rèn)可。

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