激光拼焊板沖壓開裂案例分析.doc

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1、激光拼焊板沖壓開裂案例分析李炳炎趙方華李磊曹升平奇瑞汽車股份有限公司【摘要】由于激光拼焊板生產(chǎn)的制件具有強度高、重量小、綜合成本低等優(yōu)點，所以激光拼焊板在汽車零件中的應(yīng)用越來越普遍，但在生產(chǎn)過程中激光激光焊縫處易出現(xiàn)開裂缺陷。本文將圍繞我公司門內(nèi)板焊縫區(qū)域沖壓開裂進行原因排查分析?！娟P(guān)鍵詞】激光拼焊板、開裂、焊縫、熱影響區(qū)一、背景介紹如下圖1所示，公司某車型前門內(nèi)板在前期多批次生產(chǎn)中均未出現(xiàn)開裂，但在最近幾批次生產(chǎn)時在DC06薄板焊縫處出現(xiàn)拉延開裂。針對前門成形不穩(wěn)定，我們將對拉延開裂進行具體的分析。圖1前門內(nèi)板材料：

2、前部為B170P1T=1.5mm；后部為DC06T=0.7mm二、開裂原因分析及查找排除1、成形設(shè)計及焊縫位置前期生產(chǎn)的多批次制件沒有出現(xiàn)開裂狀況，并且生產(chǎn)至今產(chǎn)品未發(fā)生設(shè)計變更，這說明成形設(shè)計及焊縫位置都沒有問題。2、模具拉延型面及圓角磨損拉毛焊縫處深拉延，由于薄料側(cè)的材料受熱硬化影響較大，厚料側(cè)材料難以及時對其進行補充，所以薄料側(cè)屈服變薄時，如果材料流動不暢，就有開裂的可能。拉延模型面鑲塊暫未作熱處理，模具長時間生產(chǎn)調(diào)試，型面光潔度及局部R角受到一定程度的影響。所以就模具拉延型面及圓角磨損拉造成材料流動不暢造成沖壓

3、開裂的可能，對模具型面研磨拋光，放大局部可能影響材料流動的圓角，調(diào)整拉延筋高度，減小材料流入薄板側(cè)的阻力。但模具調(diào)試整改后，拉延件依然開裂。3、母材的材料性能我們對廠家提供的母材分別進行了化學(xué)成分試驗和拉伸試驗，以確保母材的質(zhì)量滿足要求。（1）化學(xué)成分試驗我們提取三臺份兩種材料試樣進行化學(xué)成分試驗，試驗數(shù)據(jù)與廠家的提供的相應(yīng)批次的《鋼板質(zhì)量保證書》中提供的鋼板的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)基本吻合，表明兩母材的化學(xué)成分是合格的。(2)拉伸試驗：圖2為拼焊板的拉伸試驗結(jié)果的圖片，由圖可以看出，拼焊板的拉伸斷裂位置在薄板DC06的基材處，

4、而且頸縮幾乎全部在DC06薄板側(cè)，說明焊接接頭的抗拉強度大于DC06基材。這是由于兩基材厚度差為0.8mm，而且B170P1/1.5基材的抗拉也大于DC06/0.7的抗拉強度。再加上激光具有對焊縫金屬快速加熱快速冷卻的特點，導(dǎo)致焊縫形成一定數(shù)量的馬氏體，提高了焊縫的強度。試驗結(jié)果表明焊縫的抗拉強度是基本符合理論要求。圖2拼焊板拉伸試驗結(jié)果4、焊縫穩(wěn)定性焊縫漂移會影響到成形走料情況，從而導(dǎo)致成形開裂。針對焊縫是否存在漂移，我們對左右各9臺份的件以檢具為基準(zhǔn)對激光焊縫進行檢測統(tǒng)計。如圖3，從數(shù)據(jù)上可以看到，焊縫在板件存在一

5、定程度上不規(guī)則的漂移。落料模落料尺寸不穩(wěn)定、拉延模定位不穩(wěn)定、拼焊焊接偏移異造成焊縫的漂移等都有可能造成焊縫最終在板件上不規(guī)則的漂移。（1）激光拼焊是采用聚焦的激光束作為能源轟擊板材表面進行拼焊的焊接方法。激光拼焊與傳統(tǒng)的拼焊焊接方法相比，激光拼焊板的生產(chǎn)技術(shù)含量高、前期投資大，同時在異厚鋼板拼焊方面對材料的力學(xué)性能和加工性能依賴性大，被焊工件裝配精度高，對光束的操控的精確性也有較高的要求。對來料的拼焊板進行檢查，拼縫有小程度的偏移，基本符合技術(shù)要求。（2）鑒于拼焊板類零件的特殊性，模具的定位及結(jié)構(gòu)設(shè)計必須有可靠的裝置

6、以防板料在成形過程中因竄動而導(dǎo)致焊縫漂移。對于拉延模具和落料模的定位我們重新檢查，并對拉延件的焊縫位置對照查看，發(fā)現(xiàn)模具定位存在一定程度的失穩(wěn)，但在調(diào)整定位、增加定位鎖板保證板料成形穩(wěn)定性的情況下，仍出現(xiàn)拉延開裂現(xiàn)象，所以焊縫漂移的不是板料拉延開裂的要因。圖3焊縫在產(chǎn)品上的漂移量的檢測5、拼焊質(zhì)量針對焊縫成型性能及內(nèi)部組織，我們分別對焊縫進行了杯凸試驗和金相試驗來分析焊縫的質(zhì)量狀態(tài)。（1）杯凸試驗：為了驗證拼焊板的局部成型性能，對拼焊板進行杯突試驗，具體的試驗結(jié)果如表1所示。試驗數(shù)據(jù)表明杯突深度滿足技術(shù)要求。但對6份試

7、樣進行杯突試驗，其中有2個是在薄板DC06側(cè)的熱影響區(qū)處發(fā)生開裂的，并且裂縫平行于焊縫，如圖4所示。這兩個試樣結(jié)果反映拼焊是不合格的。另外，這兩個杯突開裂的位置基本與生產(chǎn)現(xiàn)場的沖壓開裂位置相同位置近似。試驗內(nèi)容實驗值杯突深度19.18杯突深度29.24杯突深度39.16杯突深度49.18杯突深度59.20杯突深度69.22均值9.20表1杯突試驗結(jié)果圖4杯突試驗結(jié)果照片（2）金相試驗：對開裂批次的焊縫和未開裂批次的焊縫分別做金相試驗，通過對兩批次焊縫的微觀組織形態(tài)進行對比分析。將開裂批次材料進行微觀組織分析，焊接接頭橫

8、向截面的組織形貌如圖5所示。由圖可以看出，焊縫及熱影響區(qū)中并沒有出現(xiàn)氣孔、裂紋等明顯的焊接缺陷。兩個取樣位置的金相組織差別不大，焊縫區(qū)域的組織為鐵素體與少量馬氏體，熱影響區(qū)組織為鐵素體，而且薄板DC06的熱影響區(qū)組織為異常粗大的塊狀鐵素體。這主要是由于在厚板拼焊時，相同的熱輸入條件下厚板的熱傳導(dǎo)性比薄板的好，薄板DC06側(cè)由于熱量