IF 钢DC06 冲压隐裂分析及其整改

杨望华，李朝辉，杨西鹏，贾彩霞

（河钢股份有限公司邯郸分公司，河北 邯郸 056015）

1 背景

某客户使用邯钢DC06，规格为0.7mm*1200mm，用于某内板零件，零件变形较为复杂，先后经过多序冲压才能完成，分别为落料、拉延、二次拉延、修边冲孔、修边冲孔翻边、翻边整形等。冲压大约有10%～30%隐裂率，隐裂位置相对固定，增加检验的频次和难度，影响客户生产效率和零件质量。客户表示前期使用国内某钢厂同牌号厚度，偶尔也会存在一定隐裂，但是邯钢比例稍高。

图1 零件隐裂

本文利用力学性能、组织、表面形貌和粗糙度等检测手段，结合零件成形工艺和模具进行分析，确认隐裂产生的原因，并且对产生原因予以分析，同时有针对性采取了措施，基本消除此问题，减少客户质量异议的产生。

2 缺陷分析

根据顾客反映，从现场分别取回邯钢隐裂钢板和现场剩余的国内某钢厂样板，进行力学性能、粗糙度、显微组织和表面形貌等对比检验。

2.1 厚度测量

根据实测厚度，国内某钢厂和邯钢DC06 均为负公差控制，基本相当，差异非常小。

表1 厚度检测（单位：mm）

2.2 力学性能检测

r 值是板料抵抗变薄能力的度量。R 值越大材料抵抗减薄的能力越强。对比可以发现，抗拉强度、延伸率、n 和r 等性能指标基本相当。从r 值方面和屈服强度上，国内某钢厂产品深冲性能略优于邯钢。

表2 性能检测对比

2.3 粗糙度

粗糙度在要求范围内，邯钢粗糙度略高于国内某钢厂，根据姚贵升等使用车轮轮罩内板进行了生产试验，随着压边力逐渐增加，高粗糙度优先起皱开裂，待压边力增大到一定程度低粗糙度才起皱开裂，低粗糙度的钢板具有最宽的成形范围，高粗糙度钢板的成形范围低于比低粗糙度[1，2]；粗糙度偏高会造成材料与模具之间摩擦系数变大，进料阻力增大，冲压时材料流动性变差，在变形相对复杂处容易造成开裂或者隐裂。

冷轧钢板表面粗糙度主要影响钢板与模具之间的摩擦因数、储油条件，因此用于冲压成形的板料表面要具有适当的粗糙度。

表3 粗糙度检测

2.4 成分

成分检测DC06 均为Ti-IF 钢，成分体系一致。其余元素相当，差异点在于邯钢Ti 含量最高，达到0.07233%，高出国内某钢厂0.008%。较多的Ti元素，可以达到完全固定钢中C、N等杂质，使钢更加纯净。

2.5 组织

组织为正常铁素体，退火均匀。但是相比国内某钢厂，邯钢DC06 组织晶粒度偏小，等轴化程度不强。国内某钢厂晶粒非常纯净，宏观可以看出，国内某钢厂样品中夹杂物较少。国内某钢厂组织更利于冲压。

图2 组织对比

2.6 小结

国内某先进钢厂DC06 的屈服强度、r 值、粗糙度和显微组织等指标，均优于邯钢，相对更利于成形。同等冲压条件下，粗糙度相对较高，容易造成零件在变形最大处发生隐裂问题。

3 冲压工艺分析

3.1 零件冲压过程

该形状复杂，共需经过7 个加工工序，先后进行裁剪落料，然后进行两次拉延，两次裁边冲孔，最后整形及翻边。零件形状见图3 所示。

图3 零件形状

跟踪发现，材料一般在二次拉延后出现隐裂，然后隐裂在后工序放大，形成明显隐裂。

3.2 现场试冲

将国内某钢厂与邯钢材料安排同时试冲对比。邯钢DC06 并没有出现冲压隐裂，但是在材料变形最大处，国内某钢厂及邯钢材料均存在缩颈，但是邯钢稍微严重。通过对比及分析，观察零件成形和模具设计，发现模具设计存在瑕疵，主要体现在：第二序拉延模具设计思路不合理。第一序为正向拉延，此模具第二序为反向拉延，模具闭合后，变形最大的地方（隐裂处）没有定位，处于自由状态，在材料发生微小变化时，这样会导致变形不稳而出现缩颈，甚至隐裂。结合模具设计经验，如果第二序设计为正向拉延，效果会比较好。

3.3 小结

模具设计存在瑕疵，第二序反向拉延设计不合理，变形最大处没有定位，对材料质量较为敏感。

4 整改措施

隐裂产生原因在于材料粗糙度偏大，模具设计不合理，对材料质量的敏感度较高。为此主要进行产品质量改进，以达到来适应模具，保证客户正常冲压生产。

（1）模具调整。在不影响装配的情况下，尽量放大隐裂处（无搭接处）的圆角；放松拉延筋，保证材料流动顺畅，材料局部减薄率会得到缓解，减少冲压隐裂的发生。

（2）定制化开发。为客户开发专有使用牌号，提高产品质量和稳定性。降低屈服强度和提高R 值，屈服强度均值控制在145MPa 以下，r 均值提高2.6 以上。

（3）表面质量控制。对该客户该规格的产品表面进行严格要求，体现在粗糙度适当降低，均值控制在1.1μm 以下,材料厚度按照0.66mm ～0.7mm 下公差控制，以此来提高材料流动性。

通过积极采取措施和监控，客户后续反馈使用良好，隐裂发生率降低到5%以下，基本满足客户大生产需要。

5 结论

通过材料和模具分析，确认隐裂主要系模具设计不合理，对材料较为敏感所致，后通过采取专门产品定制化性能开发、表面粗糙度和厚度优化控制等措施后，客户隐裂得到明显改善，达到基本消除此缺陷目的。