游劍文

（惠東技工學(xué)校，廣東 惠州 516300）

先進(jìn)高強(qiáng)鋼具有很好的吸收性能，被廣泛應(yīng)用于汽車業(yè)、航空業(yè)、醫(yī)療器具業(yè)、機(jī)械業(yè)、軍工業(yè)等，可以提高汽車輕量化和汽車安全性，汽車結(jié)構(gòu)件、安全件和加強(qiáng)件都是使用先進(jìn)高強(qiáng)鋼制作而成。先進(jìn)高強(qiáng)鋼的加工方法有鑄造、鍛造、沖壓等，其中一半以上的先進(jìn)高強(qiáng)鋼都是使用沖壓加工方法。沖壓隸屬于材料成型工程技術(shù)，它的加工方法是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動力，使放在沖壓模具里的先進(jìn)高強(qiáng)鋼受到力的作用，產(chǎn)生形變，從而將其制成人們需要的各種零部件。沖壓模具是沖壓加工技術(shù)專用的模具，是批量加工各種零部件的重要工具，它的質(zhì)量決定著生產(chǎn)出的零部件的質(zhì)量，它與沖壓工藝、設(shè)備、材料是沖壓加工方法的重要組成。沖壓可以分為熱沖壓和冷沖壓，面對不同的零部件，會選擇合適的沖壓方式對先進(jìn)高強(qiáng)鋼進(jìn)行加工。對零件變形抗力要求高、先進(jìn)高強(qiáng)鋼可塑性較差的一般采用熱沖壓加工方式，冷沖壓加工方式一般是在室溫進(jìn)行，對比較薄的先進(jìn)高強(qiáng)鋼進(jìn)行加工[1]。沖壓加工方法加工出來的零部件具有輕、薄、勻、強(qiáng)的特點(diǎn)，可以提高先進(jìn)高強(qiáng)鋼的剛性。雖然沖壓加工方法效率高，成本低，比鍛造加工方法和鑄造加工方法加工出的零部件優(yōu)良，但是沖壓加工方法對加工的先進(jìn)高強(qiáng)鋼要求極高，先進(jìn)高強(qiáng)鋼厚度必須精確、均勻，形狀規(guī)則，延展性好，表面光滑整潔。使用沖壓加工方法加工先進(jìn)高強(qiáng)鋼，很容易在制作過程中形成缺陷，是以本文提出的先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形的缺陷分析與質(zhì)量控制措施十分重要。

1 分析先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形的缺陷

1.1 破裂

使用沖壓加工方法加工先進(jìn)高強(qiáng)鋼會形成破裂缺陷，在加工過程中，沖壓加工方法對先進(jìn)高強(qiáng)鋼厚度要求可以比正常加工厚度減少4%～20%，一旦加工過程中，先進(jìn)高強(qiáng)鋼的厚度比正常加工厚度低太多，不僅會削弱生成零件的剛度，更嚴(yán)重的情況下，還會導(dǎo)致先進(jìn)高強(qiáng)鋼破裂，報廢。由此可見，破裂是先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形過程中產(chǎn)生的嚴(yán)重質(zhì)量問題之一。根據(jù)破裂程度不同，可以將破裂分為微觀和宏觀兩種情況。微觀破裂就是指肉眼看不到或只能隱約看見卻看不清的裂紋、裂縫，需要使用一些特定的工具對缺陷位置進(jìn)行查看；微觀破裂雖然不會致使加工好的零部件直接報廢，但是實(shí)際上微觀破裂的那部分也已經(jīng)失去原本的作用，縮短了使用年限。宏觀破裂是指肉眼可以看見的裂痕、斷裂，這種明顯的沖壓成形缺陷已經(jīng)導(dǎo)致先進(jìn)高強(qiáng)鋼加工而成的零部件無法使用，是報廢品。破裂一般發(fā)生在深沖工藝中小半徑區(qū)域、凸模圓角處、側(cè)壁中心以及材料通過拉延筋進(jìn)入凹模導(dǎo)致流動受阻的區(qū)域。

1.2 起皺

使用沖壓加工方法加工先進(jìn)高強(qiáng)鋼會形成起皺缺陷，起皺缺陷是一種典型的質(zhì)量缺陷，會直接影響產(chǎn)品的美觀度，對一些要求零部件表面光滑整潔的是非常嚴(yán)重的問題，會導(dǎo)致這個零部件直接報廢，一旦該零件接下來還有其加工程序，無法進(jìn)行二次加工，會給生產(chǎn)帶來極大損失。對先進(jìn)高強(qiáng)鋼進(jìn)行沖壓加工成形的起皺缺陷是因?yàn)榫植繅毫^大，導(dǎo)致先進(jìn)高強(qiáng)鋼厚度方向喪失保持穩(wěn)定平衡能力。不同的原因會形成不同的起皺，主要分為材料堆積起皺和失穩(wěn)起皺兩種。材料堆積起皺是因?yàn)樵跊_壓加工過程中，進(jìn)入沖壓模具先進(jìn)高強(qiáng)鋼過多，致使先進(jìn)高強(qiáng)鋼堆積，從而引起材料堆積性起皺，如圖1所示。失穩(wěn)起皺是因?yàn)闆_壓加工過程中先進(jìn)高強(qiáng)鋼喪失保持穩(wěn)定平衡能力引起的失穩(wěn)起皺。

圖1 材料堆積起皺缺陷圖

1.3 毛刺

使用沖壓加工方法加工先進(jìn)高強(qiáng)鋼會形成毛刺缺陷，毛刺缺陷是沖壓加工過程中產(chǎn)生的正常缺陷，一般情況下，毛刺缺陷需要控制在0.1mm以內(nèi)。但是毛刺缺陷對有精度要求的零件影響是非常大的，會導(dǎo)致該零件焊裝裝配不良，第二道工序無法進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量和美觀不達(dá)標(biāo)等問題。毛刺一般出現(xiàn)在先進(jìn)高強(qiáng)鋼切口、沖壓模具面的位置，制成不同的零件，毛刺的方向也會不同，如沖孔零件沖壓成形的毛刺產(chǎn)生在沖壓模具凹模一面，落料零件沖壓成形的毛刺產(chǎn)生在沖壓模具凸模的一面，主要是因?yàn)橄冗M(jìn)高強(qiáng)鋼質(zhì)地過軟，在沖壓加工過程中被拉斷，沖壓成形的毛刺則會產(chǎn)生在斷口處，如圖2所示。

圖2 斷口毛刺缺陷圖

2 研究沖壓成形缺陷的質(zhì)量控制措施

2.1 破裂缺陷質(zhì)量控制措施

破裂是因?yàn)橄冗M(jìn)高強(qiáng)鋼薄厚不均勻，使用沖壓加工方法對先進(jìn)高強(qiáng)鋼加工時，先進(jìn)高強(qiáng)鋼最薄位置厚度低于標(biāo)準(zhǔn)厚度最低值時，在加工過程中，超出先進(jìn)高強(qiáng)鋼最薄位置厚度的拉伸極限值，從而造成先進(jìn)高強(qiáng)鋼加工而成的零部件出現(xiàn)破裂缺陷[2]。是以應(yīng)該根據(jù)加工零部件的形狀，選擇相同尺寸形狀的先進(jìn)高強(qiáng)鋼，了解先進(jìn)高強(qiáng)鋼的參數(shù)，如表1所示；在加工過程中，調(diào)整加工過程中產(chǎn)生的流動阻力，在不影響加工零部件的前提下，對先進(jìn)高強(qiáng)鋼容易破裂的區(qū)域附近沖切工藝切口，從而使易破裂區(qū)域從相鄰區(qū)域得到補(bǔ)充；拉延筋參數(shù)雖然可以防止凸緣部位產(chǎn)生褶皺，但是也增加了先進(jìn)高強(qiáng)鋼進(jìn)入沖壓模具的流動阻力，因此需要調(diào)正拉延筋參數(shù)，減小先進(jìn)高強(qiáng)鋼進(jìn)入沖壓模具的流動阻力；在沖壓加工過程中，會對先進(jìn)高強(qiáng)鋼使用潤滑劑，避免干燥問題，但是潤滑劑在加工使用過程中可能存在使用不當(dāng)問題，因此應(yīng)該規(guī)定潤滑劑的使用時間和使用區(qū)域，從而避免先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形的破裂缺陷。

表1 先進(jìn)高強(qiáng)鋼參數(shù)表

2.2 起皺缺陷質(zhì)量控制措施

沖壓加工過程中形成的起皺缺陷，是因?yàn)橄冗M(jìn)高強(qiáng)鋼堆積起皺和先進(jìn)高強(qiáng)鋼喪失保持穩(wěn)定平衡能力，為此可以增加先進(jìn)高強(qiáng)鋼進(jìn)入沖壓模具的流動阻力，防止先進(jìn)高強(qiáng)鋼過多進(jìn)入沖壓模具，還可以使用緩蝕劑酸洗液清洗先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓加工成零件的起皺部位，消掉多余材料，緩蝕劑酸洗液清洗先進(jìn)高強(qiáng)鋼表面起皺度參數(shù)值如表2所示；改變先進(jìn)高強(qiáng)鋼內(nèi)部力狀態(tài)，調(diào)整先進(jìn)高強(qiáng)鋼流動方向，從而使先進(jìn)高強(qiáng)鋼具有保持穩(wěn)定平衡的能力。從而避免先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形的起皺缺陷。

表2 起皺度參數(shù)值

2.3 毛刺缺陷質(zhì)量控制措施

沖壓加工過程中形成的毛刺缺陷，是因?yàn)橄冗M(jìn)高強(qiáng)鋼質(zhì)地過軟、沖壓模具刀塊使用方法和質(zhì)量問題、沖壓模具之間存在間隙等問題。在制作需要的零件過程中，需要先對先進(jìn)高強(qiáng)鋼塑型，經(jīng)過彈性形變作用和塑性形變作用后，致使先進(jìn)高強(qiáng)鋼質(zhì)地過軟，導(dǎo)致先進(jìn)高強(qiáng)鋼接受沖壓加工過程中斷裂，在斷口形成毛刺缺陷，致使這部分材料損毀[3]。是以需要根據(jù)加工成的零件，選擇參數(shù)合適的先進(jìn)高強(qiáng)鋼，考慮彈性形變作用和塑性形變作用對先進(jìn)高強(qiáng)鋼質(zhì)地的影響，控制彈性形變和塑性形變作用力。沖壓模具刀塊使用方法和質(zhì)量問題、沖壓模具之間存在間隙都是因?yàn)槭褂梅椒ㄥe誤導(dǎo)致。用沖壓模具刀塊加工先進(jìn)高強(qiáng)鋼不同面需要使用不同的安裝方法。加工過程中，沖壓模具刀塊積蓄的熱量，需要進(jìn)行冷處理。沖壓模具刀塊刃口經(jīng)過長時間使用出現(xiàn)磨損情況，需要及時更換刀塊。加工前，必須隨時對沖壓模具進(jìn)行檢查，沖壓模具中的凹模和凸模位置是否正確，使用模具切割時，上下裂紋是否會重合，只有上下裂紋重合時，沖壓模具加工過程中才不會產(chǎn)生毛刺。

表3 沖壓成形的缺陷原因控制措施總結(jié)表

3 結(jié)語

綜上所述，沖壓加工先進(jìn)高強(qiáng)鋼批量生產(chǎn)零部件是當(dāng)前最重要的加工方法，但是沖壓加工的過程中，會形成各種缺陷，影響零件二次加工，產(chǎn)生質(zhì)量問題和安全問題，影響生產(chǎn)出的產(chǎn)品美觀度，甚至導(dǎo)致生產(chǎn)出報廢品，浪費(fèi)時間和生產(chǎn)力。是以本文提出的先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形的缺陷分析與質(zhì)量控制措施這一課題具有十分重要的意義。本文對先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓加工過程中形成的破裂、起皺、毛刺的缺陷，尋找引起的原因，提出改進(jìn)辦法。沖壓加工過程中形成的缺陷還有許多，并不完善，還需要不斷尋找沖壓加工先進(jìn)高強(qiáng)鋼過程中存在的缺陷并加以解決。