現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，某車型差厚激光拼焊門內(nèi)板（薄板厚度0.7mm，厚板厚度1.4mm）零件出現(xiàn)的開(kāi)裂狀態(tài)有以下2種：①激光拼焊縫位置開(kāi)裂（見(jiàn)圖1）；②薄板區(qū)激光拼焊縫旁3~5mm位置開(kāi)裂（見(jiàn)圖2）。2種問(wèn)題的發(fā)生頻次有一定差異，第2種焊縫旁開(kāi)裂問(wèn)題發(fā)生的頻次較高（見(jiàn)表1），現(xiàn)將重點(diǎn)闡述第2種開(kāi)裂問(wèn)題的原因和解決方案。

圖1 激光拼焊縫開(kāi)裂

圖2 激光拼焊縫旁開(kāi)裂

為分析差厚激光拼焊門內(nèi)板開(kāi)裂原因，將各開(kāi)裂零件狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂主要表現(xiàn)為薄板料焊縫旁3~5mm位置拉深過(guò)程的應(yīng)變超過(guò)極限，使材料拉裂。

將該零件工藝設(shè)計(jì)階段的CAE結(jié)果調(diào)取出來(lái)進(jìn)行檢查（見(jiàn)圖3），同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)格試驗(yàn)分析（見(jiàn)圖4），結(jié)果顯示實(shí)際零件成形后狀態(tài)與CAE分析結(jié)果基本一致，可以確認(rèn)薄板區(qū)在局部位置材料應(yīng)變超過(guò)成形極限，產(chǎn)生開(kāi)裂。因此差厚激光拼焊門內(nèi)板焊縫旁開(kāi)裂問(wèn)題分析，應(yīng)從以下幾個(gè)方面展開(kāi)。

根據(jù)鋼材沖壓成形原理分析，沖壓件滿足拉深要求的首要條件為鋼材自身的力學(xué)性能參數(shù)滿足零件拉深要求。現(xiàn)探討的門內(nèi)板開(kāi)裂問(wèn)題全部集中在薄板區(qū)，將該零件0.7mm薄板鋼材作為分析的關(guān)鍵點(diǎn)。

調(diào)取生產(chǎn)過(guò)程中某時(shí)期內(nèi)0.7mm薄板性能參數(shù)，與許可范圍進(jìn)行對(duì)比，各參數(shù)表現(xiàn)如下：屈服強(qiáng)度許可范圍120~210MPa，實(shí)際板料屈服強(qiáng)度133~154MPa；抗拉強(qiáng)度許可范圍≥260MPa，實(shí)際板料抗拉強(qiáng)度284~291MPa；斷后延伸率許可范圍≥42%，實(shí)際板料斷后延伸率51%~55.5%；厚向異型系數(shù)R90值許可范圍≥1.7，實(shí)際板料厚向異型系數(shù)2.6~3.1；應(yīng)變硬化指數(shù)N90值許可范圍≥0.2，實(shí)際板料應(yīng)變硬化指數(shù)0.25~0.26，薄板性能達(dá)標(biāo)。

變形力和變形是作為評(píng)判焊縫質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，可以通過(guò)杯突試驗(yàn)機(jī)獲得，一般以變形高度作為最終衡量標(biāo)準(zhǔn)。按照GB4156-84《金屬杯突試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，一般沖壓的變形高度為5.6mm，超深沖壓的變形高度為7.0mm以上。調(diào)取該時(shí)期28批次的拼焊板料杯突結(jié)果顯示，板料杯突試驗(yàn)滿足超深沖壓要求。

熱沖壓門環(huán)是指將A柱、B柱、門檻梁和車頂邊梁設(shè)計(jì)成一個(gè)封閉的整體式零件，進(jìn)而進(jìn)行熱沖壓成形。從2009年起，主要受全球排放法規(guī)的影響，熱沖壓鋼激光拼焊板在現(xiàn)代汽車上的使用開(kāi)始迅速增長(zhǎng)。

工藝優(yōu)化對(duì)比

圖1 門環(huán)優(yōu)化方案數(shù)模

表1 門環(huán)優(yōu)化方案信息

材料利用率對(duì)比

圖2 模具落料材料利用率

表2 模具落料與激光落料材料利用率對(duì)比

圖3 激光落料材料利用率

現(xiàn)場(chǎng)效果驗(yàn)證

圖4 激光拼焊門環(huán)坯料

圖5 真空加熱一體式激光拼焊門環(huán)

圖6 真空加熱一體式激光拼焊電鍍鋅門環(huán)

圖7 氣氛爐加熱門環(huán)氧化皮厚度

圖8 真空加熱一體式激光拼焊門環(huán)氧化皮厚度

結(jié)束語(yǔ)