仿真沖壓機在汽車板材料檢驗方面的應用

汽車板在落料環節，常采用油石或砂紙對材料進行打磨檢查，打磨后材料表面常出現緩坑、酪印、棱印、麻點或不明原因印跡等現象。然而，這些缺陷對產品質量的影響，僅憑目視難以判斷，借助實驗室常用的力學測試、金相測試、粗糙度測試等方法，也難以直接且有效地得出材料能否繼續使用的結論，并且檢測耗時較長。鑒于此，公司模擬主機廠沖壓車間的沖壓工序，研發了一款仿真沖壓機。該設備直接對材料進行沖壓，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沖壓生產，所得結論易被主機廠和汽車板生產廠接受，從而提高了客戶滿意度和汽車板使用率。

仿真沖壓機的設計

1.待仿真沖壓材料的統計

（1）板材料缺陷汽車板材料缺陷統計如下：

1）鋁板原材料缺陷：輥印、橫紋、打磨后亮點。

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、輥印及打磨后亮點。

4）后期造成的缺陷：緩坑、碚印、色斑。（2）板材料拉延量汽車板材料拉延量統計見表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）汽車板機械性能汽車外板用鍍鋅鋼板不同牌號的性能要求見表2，汽車外板用鋁板不同牌號的性能要求見表3。

3.仿真沖壓機的整體設計方案

仿真沖壓機的整體設計方案為選用可控制拉延量的伺服沖壓機、一組專門用于拉延鋁板的模具和一組專門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，制樣過程中材料的異常位置盡量放置在正中央。開始沖壓后，模具將樣片進行鎖邊，下模向上擠壓，達到預設拉延量后保壓10s，然后進行卸壓，用油石進行打磨檢查。

4.仿真沖壓機的定制

2.仿真沖壓機的設計方案

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

綜合各種因素，最終選定100T的伺服控制液壓機，以及分別用于沖壓鋁合金汽車板和冷軋鍍鋅鋼板的模具，對兩種材料進行檢測。定制完成后的仿真沖壓機實物如圖3～圖6所示。

（2）模具的設計沖壓材料主要為鍍鋅鋼板和鋁板，鑒于二者厚度差異較大，設計了兩組模具。分別以用量較大的0.75mmCR5鍍鋅鋼板和1.0mmAl6-OUT鋁板為參照，依據其力學性能參數進行設計。模具采用圓盤設計，使板材拉延方向從中心向四周，保證拉延量均勻、可控。盤底平面直徑為 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

1.緩坑檢測

汽車板在縱剪線、冷軋線、熱處理線及落料線等生產線上與各種輥子接觸，輥子上的異物或自身不平整可能導致板材出現緩坑。不同汽車零件沖壓拉延量不同，緩坑在沖壓后不一定會消失。因此，發現緩坑后，需根據板材對應的目標汽車零件調整仿真沖壓機拉延量進行沖壓，再用油石打磨，依據沖壓后是否仍有緩坑決定發貨或退貨。

以圖7～圖10所示的機蓋外板為例，美國諾貝麗斯制造的A16-OUT鋁板出現緩坑后，將拉延量調至 4 % 進行仿真沖壓，沖壓后用油石打磨，緩坑消失，隨后按主機廠需求發貨。

2.麻點檢測

冷軋鍍鋅汽車板上偶爾會出現白色、黃色等小斑點，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，沖壓后在掃描電鏡下觀測，發現鋅層有黑色斑塊，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，判定為鍍鋅不良導致的鋅層脫落，影響主機廠使用，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，沖壓后在40倍顯微鏡下觀測，發現鋅層出現凹坑，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

冷軋鍍鋅汽車板表面有時會出現條狀或片狀白斑，可能由板材表面涂油品質或鋅層品質問題導致，肉眼、表面檢查系統及油石打磨均難以判別是否可正常使用。卷材發現該問題后，主機廠會對其進行封存處理，待鋼廠分析原因后再決定是否繼續使用。

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

仿真沖壓機在解決客戶疑慮方面應用廣泛，上述僅為主要案例，該檢測方式為汽車板檢測提供了一種直觀有效的新方法。

仿真沖壓檢測與其他檢測方法的對比

面對緩坑、麻點、油印、硝傷及輥印等缺陷，采用力學檢測、金相檢測、粗糙度檢測等常規方法時，由于這些異常多數情況下不影響檢測實驗結果，檢測報告往往缺乏直接指導意義。若主機廠對這些問題提出質量異議，可能導致退貨，生產廠也難以解釋，造成合格材料浪費；若強行推動主機廠使用，又可能使沖壓后產品質量不合格，浪費主機廠的工時、人力和物力資源。

實驗室理化檢驗需制作特定樣品并在特定環境下進行，如力學測試需制作標準非比例拉伸試樣，用拉伸試驗機拉伸得出相關力學性能指標；粗糙度儀分析表面粗糙度輪廓，振幅一般為um級；金相測試材料金相組織、晶粒度等，均無法在材料表面出現異常時，直接判定其能否繼續使用。

結語

為快速判定汽車板表面異常問題，減輕主機廠顧慮，減少合格材料浪費和不合格材料供應，提高主機廠生產效率，依據不同板材拉延率，采用仿真沖壓并結合油石打磨后的判定方式，是最為直接有效的檢測方法。該方法能直接判斷汽車板表面麻點、緩坑、碚傷、油印及輥印等異常是否滿足主機廠使用要求，在實際應用中得到了主機廠和鋼廠、鋁廠的認可。

參考文獻：

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