门内板零件暗伤缺陷产生原因分析
某车型门内板零件材料为DC54D+ZF，料厚0.65mm，成形工序共5道，即落料、拉深、修边与冲孔、整形、冲孔与分离。（a）位置A
（b）位置B
图1门内板易发生暗伤位置
门内板易发生暗伤位置如图1所示。当板料所受的拉伸应力处于颈缩和断裂之间而导致材料变形，在一定光线和角度下观察可以看到板料表面颜色发白、略呈橘皮状时，板料就可能产生了暗伤缺陷。产生暗伤的部位壁厚减薄严重，越容易发展为开裂缺陷。由于暗伤缺陷在特定光线和角度下才能观察到，为现场生产、质检带来极大困难。为分析暗伤频繁发生的原因，在分析材料性能的基础上，采用CGA网格试验法进行分析并通过调整模具相应零件进行改善。1
材料性能分析
取零件频繁发生暗伤缺陷处的材料进行材料性能分析，并与材料DC54D+ZF的标准指标进行对比（见表1），从表1中可以看出，材料性能存在一定波动，但均在指标范围。2
基于网格法分析暗伤产生的原因
01
坯料表面网格印制
图2初始圆形网格
通过电化学腐蚀的方法在坯料上印制规则网格（方格形或圆形），试验选择直径?2.5mm圆形网格，如图2所示。印制后冲压成形，通过特定的软尺或读数显微镜测量变形后的网格大小，试验采用软尺测量，通过测量圆形网格变形为椭圆形网格后短轴、长轴尺寸按公式（1）计算相应应变量，并将计算结果（e1，e2）的数据记录在所测网格附近。式中：d0——初始网格圆直径；e1——短轴应变；d1——变形后短轴长度；e2——长轴应变；d2——变形后长轴长度。研究表明，腐蚀网格不会对坯料成形性能产生影响，印制网格后表面较粗糙，应在表面涂少量润滑油和正常冲压料片保持同样的润滑状态。02
网格试验法分析过程
图3位置A网格变形情况
图4零件位置A处FLD
基于网格试验法从模具方面分析零件暗伤产生原因。图3所示为图1零件位置A处网格变形情况，零件台阶处拉深深度较深，暗伤发生在侧壁上，通过测量一条直线上连续网格的变形情况分析位置A处局部变形情况，从网格变形梯度看，连续网格变形突变较明显，A6、A7、A8网格近似平面应变，且变形量最大，此处易发生开裂。而两端A1~A5及A9~A15处变形较小，板料成形极限图（FLD）如图4所示，A7、A8处处于临界状态，且各测量点结果较分散，说明A处变形不均匀。因此，基于网格法分析板料开裂原因为变形不均匀导致局部应力集中，通过增加材料流动性避免局部应力集中达到改善板料受力变形目的。图5零件位置B拉深工序及整形工序网格变形对比
图6零件位置B处FLD
图1零件位置B处经过拉深和整形两道工序成形，需判断零件暗伤产生在拉深工序还是整形工序。采用网格法对比分析，将印制网格的板料进行拉深工序后测量B1、B2、B3网格处的变形，再将该拉深件进行修边整形加工，整形后再次测量B1、B2、B3网格处变形，变形对比结果如图5所示，FLD如图6所示。可以看出，经整形工序后，板料上网格二次变形很小，由此判断板料网格变形主要发生在拉深工序，暗伤也主要发生在拉深变形阶段。零件位置B处造型复杂且拉深变形量大，安全裕度仅6％，通过减小拉深工序变形量以及经过整形工序来保证零件型面尺寸。03
改进措施及效果
根据上述分析，对图1零件位置A处暗伤应改善A处受力变形均匀性，可采取以下措施。（1）为增加暗伤位置上部材料流动性，建议打磨抛光上、下模侧壁，增大凸、凹之间的间隙。图7合模过程示意图（2）为增加暗伤位置下部材料流动性，建议打磨R角。模具合模过程如图7所示，在上模下行过程中，主要是凹模圆角和凸模圆角限制了材料的流动，建议凸模圆角R1由R5mm增大到R6mm，凹模圆角R2由R8mm增大到R10mm。对图1零件B处暗伤主要调整拉深工艺参数，减小拉深变形量，可采取以下改进措施。（1）抬高斜面高度2mm，减小拉深深度，通过后工序整形保证型面尺寸。（2）优化中间工艺凸包，增大工艺凸包圆角，由R6mm增大到R8mm。图8采取改进措施后零件A、B位置FLD
采取以上改进措施并对相应模具零件进行调整后，进行试模，连续冲压个零件无暗伤缺陷产生，效果良好。再次进行网格试验，零件A、B区域FLD如图8所示，经过修模后，安全裕度＞10％。▍原文作者：逯若东1,2，梅杰3，陈新平1,2，吴磊1,2▍作者单位：1.宝山钢铁股份有限公司研究院，2.汽车用钢开发与应用技术国家重点实验室（宝钢），3.宝钢新日铁汽车板有限公司