浅析车门内板用激光拼焊板开裂问题

浅析车门内板用激光拼焊板开裂问题

　　摘要：车门内板是汽车上典型使用激光拼焊板的拉延件，国内某汽车厂生产的知名SUV在生产过程中使用牌号为DC56D+Z的材料冲压车门内板时出现了批量开裂现象，本文通过分析激光拼焊板表明粗糙度、钢板的力学性能、两种不同板材焊接的焊缝强度以及生产过程中冲压工艺的方法确定了车门内板冲压开裂的原因，并根据各项分析数据提出了有效的整改措施，通过对改善后的工艺进行激光拼焊板冲压，使开裂比例保持在千分之三以内，完全满足现有生产条件。另外，进行网格试验进一步明确冲压后零件的各项性能满足设计要求。

　　关键词：激光拼焊板 冲压成形 网格试验 AUTOFORM

　　Abstract: The inner door panel is drawing member is typically used car tailored blanks, DC56D + cracking phenomenon occurs when Z bulk material inside door panel punching a domestic automobile plant known SUV used in the production process, grades, by analyzing Tailored Blanks indicate roughness, mechanical properties of steel, weld strength of two different plate welding and the production process of the stamping process method for determining the inner door panel stamping cracking causes and propose the analysis based on data effective corrective measures, through the process of the improved laser welding plate stamping, so cracking ratio remains within thousandths, fully meet the existing production conditions. In addition, to further clarify the mesh test the performance after stamping parts to meet design requirements.

　　Keywords: Tailored Blanks stamping grid test AUTOFORM

　　1 前言

　　激光拼焊板由多块相同或不同材料、相同或不同厚度及相同或不同表面状态的钢板经过激光焊接而成。按厚度、强度及拼焊的方式不同可分为：等厚度不等强度、不等厚度等强度及不等厚度不等强度三类。

　　本文主要针对同种材料DC56D+Z、两个厚度0.7mm和1.4mm的激光拼焊板在国内某款畅销品牌SUV车门内板上冲压开裂的问题进行了分析。模具入厂后，经过多次冲压在车门内板相同位置都出现了不同程度的开裂现象，开裂部位如图1所示，经过多轮调试压力机参数、更换基板供应商等都没有明显好转。为了确定真因，此次通过检测材料性能和仿真分析后找到问题真因，在问题得到解决后利用网格试验对零件的变形量进行检测，结果表明整改效果良好，可以实现将报废率保持在千分之三的稳定生产。

　　2 问题分析

　　车门内板成形复杂且拉延较深，在零件发生开裂时主要从钢板表面状态、力学性能、焊缝强度以及模具状态四方面进行考虑。在各项试验数据均能满足要求的情况下，对车门内板的新模具状态与激光拼焊板的匹配性通过AUTOFORM进行了多轮模拟，最终确定整改方向。

　　2.1 表面粗糙度

　　表面粗糙度作为冷轧钢板加工过程中的最重要技术控制参数之一，它主要影响着钢板与模具之间的摩擦因数、储油条件及钢板冲压时的成形性能等方面，而对这些性能的影响最终又会体现到钢板的实际冲压效。按照GB/T 2325-2012要求检测激光拼焊板的表面粗糙度在0.8μm～0.9μm，得到的数值基本一致且符合入厂检验要求。

　　2.2 力学性能

　　按照GB/T 228.1-2010的方法对两种厚度的钢板进行力学性能检测，材料的屈强比都保持在0.5以内，其它各项指标都在标准范围之内，满足入厂检验要求，检测结果见表1。

　　2.3 焊缝杯突试验

　　为了验证拼焊板的焊缝强度及失效模式，随机抽取三张激光拼焊板进行杯突试验，结果表明三张激光拼焊板都是在薄板热影响区以外发生开裂，并且开裂方向平行于焊缝，符合使用要求。

　　2.4 仿真分析

　　在前期设计阶段应用AUTOFORM对新造型车门内板的冲压工艺进行仿真分析，对预判实际工艺可行性起着至关重要的作用。将车门内板数模导入AUTOFORM 当中并输入现有生产工艺条件，模拟钢板的拉延过程，结果发现激光拼焊板焊缝位置存在危险点，材料减薄过度存在开裂的风险与零件开裂位置基本一致.

　　在AUTOFORM当中对现有工艺进行了四方面的调整，分别是对小鼓包进行打磨以降低其高度、对工艺补充面进行打磨以降低其高度、降低厚料部分拉延筋高度和减少钢板尺寸，最终将厚料部分拉延筋高度从0.35降低为0.2后对危险区域改善明显。在模具上根据仿真数据的调整结果将拉延筋高度进行调整为0.25使厚侧母材更好地向凹模内流动，最终消除开裂现象。目前此畅销车型年产量大15万量，开裂比例保持在千分之三以内，完全满足现有生产条件。

　　3 网格试验验证

　　车门内板的冲压状态得到改善后，为了获取车门内板冲压后的各项数据，在批量生产过程中随机抽取一件进行网格试验分析。网格试验是专用于测量汽车钢板变形量的分析设备，其测量结果以直观的色温图形式显示，可以方便的获取各项分析数据。

　　通过网格试验分析选取代表性点获得主应变、次应变及厚度减薄率，从分析数据可以看出，处于薄板位置和厚板对应位置的厚度减薄率都在20%以内，具有10%以上的安全裕度，说明激光拼焊板开裂情况通过拉延筋的调整获得明显改善，再次发生开裂等品质缺陷的可能性几乎为零。

　　4结论

　　根据对车门内板材料的粗糙度检测、力学性能及零件仿真分析和网格试验结果可以得出以下结论：

　　(1)激光拼焊板的表面粗糙度、力学性能和焊缝强度结果都满足使用要求;

　　(2)通过AUTOFORM模拟了零件冲压过程，并提出降低厚板处拉延筋高度对改善危险点的方法是最有效.在实体模具上增加垫片高度和降低拉延筋高度，都可以改善激光拼焊板冲压车门内板开裂的情况.

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