導(dǎo)讀：激光拼焊成形性能研究表明：⑴激光拼焊后焊接強(qiáng)度比一般焊接強(qiáng)度有明顯提高，厚度比率的變化對(duì)強(qiáng)度的影響沒有材料等級(jí)比率大。⑵隨著拼焊厚度差異和強(qiáng)度差異的增加，成形性能逐漸降低。⑶拼焊板的拉伸破壞方式一般有兩種，一種是當(dāng)焊縫與拉伸方向一致時(shí)，由于焊縫的塑性比母材低，焊縫部位往往被拉斷；另一種是當(dāng)焊縫與拉伸方向垂直時(shí)，薄的材料容易產(chǎn)生減薄而拉破。拉破。

在制件拉深成形批量生產(chǎn)過程中，由于連續(xù)拉深成形，拉深模凹模表面與板料表面之間摩擦生熱，模具零件內(nèi)部熱量積累導(dǎo)致溫度升高，且因熱膨脹使得模具凸、凹模間隙減小，增大了壓邊圈、凹模和板料之間的摩擦力，嚴(yán)重影響成形裕度較小的沖模的生產(chǎn)穩(wěn)定性。

生產(chǎn)案例

某車型車門內(nèi)板為厚度不等的DC06激光拼焊板，最厚板料為1.4mm，最薄板料為0.7mm，如圖1所示，在連續(xù)批量生產(chǎn)時(shí)，制件出現(xiàn)起皺、開裂、拉傷現(xiàn)象（圖2），導(dǎo)致無(wú)法正常生產(chǎn)，造成大量的停線和維修時(shí)間，給工廠的生產(chǎn)、能源造成非常大的浪費(fèi)。

原因分析

⑴拉深模平衡塊高度不合理，壓邊圈和凹模的整體間隙小于板料厚度。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，薄板區(qū)域間隙約為0.65mm，而板料厚度為0.7mm，當(dāng)壓邊力發(fā)生變化時(shí)，壓邊力波動(dòng)大部分反饋到對(duì)板料施加的壓力上，降低制件拉深成形時(shí)抵抗壓邊力波動(dòng)的能力，降低拉深模的成形裕度。

圖1 某車型激光拼焊門內(nèi)板

⑵拉深模調(diào)試初期，壓邊圈與凹模對(duì)板料施加的摩擦力較大，增大了板料的流動(dòng)阻力，導(dǎo)致制件開裂。為了減小阻力，鉗工錯(cuò)誤地將拉深筋修低，導(dǎo)致拉深時(shí)主要依靠壓料面的摩擦力控制板料流動(dòng)，而壓料面的摩擦力與壓邊力成正比，當(dāng)壓邊力波動(dòng)時(shí)，摩擦力發(fā)生波動(dòng)，影響板料的流動(dòng)穩(wěn)定性，降低了制件生產(chǎn)的穩(wěn)定性，如圖3所示。

⑶壓料面研磨不合格，拉深筋阻力小，導(dǎo)致批量生產(chǎn)時(shí)凸凹模間隙小的位置發(fā)熱量大，熱膨脹使得間隙進(jìn)一步減小，壓邊力增大，摩擦力增大，最終導(dǎo)致制件相應(yīng)位置發(fā)生開裂或拉傷。

圖2 激光拼焊板拉深起皺、開裂和拉傷

問題解決方案

板料流動(dòng)的阻力主要有兩個(gè)來源：一是拉深筋產(chǎn)生的阻力，這是板料流經(jīng)拉深筋產(chǎn)生變形而獲得的對(duì)板料流動(dòng)的阻力，因?yàn)槔罱畹男螤钜呀?jīng)固定，當(dāng)壓邊力大到足以使拉深筋變形時(shí)，只要板料在流過拉深筋的時(shí)候變形充分，即使壓邊力在大于拉深筋成形力的范圍內(nèi)波動(dòng)，拉深筋阻力也可保持相對(duì)恒定的數(shù)值。二是壓料面對(duì)板料的摩擦力，該力為壓邊力與摩擦因數(shù)相乘，由于摩擦因數(shù)為常數(shù)，因此壓料面對(duì)板料的摩擦力隨著壓邊圈和凹模對(duì)板料施加的壓力變化而改變。

解決上述拉深不穩(wěn)定問題的主要思路是：在板料流動(dòng)阻力中，盡可能增大拉深筋產(chǎn)生的阻力，減少壓料面對(duì)板料的摩擦力，使拉深成形主要依靠拉深筋阻力控制板料流動(dòng)，減少依靠壓邊圈和凹模對(duì)板料的摩擦力的控制。避免摩擦力過大導(dǎo)致模具產(chǎn)生熱量，造成熱膨脹致使凹模與壓邊圈間隙減小，從而增大摩擦力的惡性循環(huán)，降低生產(chǎn)穩(wěn)定性。

圖3 拉深模厚薄板間隙圖

保持壓邊圈和凹模間隙稍大于板料厚度是板料拉深穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)的手段，實(shí)現(xiàn)的方法如下。

⑴調(diào)整平衡塊，使凹模與壓邊圈的間隙均勻，平衡壓邊圈上的壓力，避免出現(xiàn)局部壓力過大或過小的現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 壓邊圈受力分布圖

⑵壓邊力F可以分解為作用于板料的壓力F1和作用于平衡塊的壓力F2，F(xiàn)1的作用是保證拉深時(shí)拉深筋能夠充分成形，并保證產(chǎn)生的阻力不讓與壓邊圈接觸的板料發(fā)生起皺。由于壓邊圈與凹模間隙大于板料厚度，當(dāng)壓邊力F增大時(shí)，增加的壓力大部分分解給F2而作用于平衡塊上，只有少量的力分解給F1而作用于板料上，用公式表示為F=F1+F2。由于F1無(wú)變化或者變化很小，壓邊圈對(duì)板料摩擦力的影響很小，而拉深筋的阻力為恒定數(shù)值，因此板料流動(dòng)的阻力可以保持較為穩(wěn)定的數(shù)值。

⑶重新調(diào)整平衡塊后，由于凹模和壓邊圈間隙增大，板料流動(dòng)阻力減小，需要對(duì)局部拉深筋進(jìn)行調(diào)整。

問題解決過程

首先，拆卸平衡塊，對(duì)壓料面進(jìn)行重新研磨，使研磨面著色均勻。隨后，安裝并調(diào)整平衡塊，使壓邊圈與凹模間隙均勻，并且控制其間隙稍大于板料厚度（0.7～0.75mm）。此時(shí)，由于壓邊圈與凹模間隙比以前增大了約0.15mm，導(dǎo)致拉深時(shí)在同等壓邊力情況下，壓邊圈與凹模對(duì)板料的阻力減小，制件起皺嚴(yán)重，如圖5所示。

圖5 拉深起皺

根據(jù)重新調(diào)整平衡塊后的拉深件狀態(tài)，對(duì)起皺對(duì)應(yīng)位置的拉深筋進(jìn)行補(bǔ)焊加強(qiáng)處理，如圖6所示，以增大板料流動(dòng)的阻力，解決起皺問題。

調(diào)整拉深筋后，拉深過程主要依靠拉深筋阻力控制板料的流動(dòng)，制件成形質(zhì)量良好，無(wú)起皺、開裂現(xiàn)象，如圖7所示。

圖6 拉深筋補(bǔ)焊區(qū)域

圖7 起皺、開裂消除

結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)激光拼焊板的工藝特性及材料性能，在前期設(shè)計(jì)時(shí)，借助強(qiáng)大的CAE軟件模擬功能，通過技術(shù)人員對(duì)不同零件沖壓工藝的分析、研究和優(yōu)化，再加上后期模具調(diào)試人員的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，我司模具設(shè)計(jì)與制造水平以及產(chǎn)品質(zhì)量一定能夠得到更大的提升。