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激光拼焊板冲压开裂案例分析
李炳炎 赵方华 李磊 曹升平 奇瑞汽车股份有限公司
【摘要】由于激光拼焊板生产的制件具有强度高、重量小、综合成本低等优点，所以激光拼焊板在汽
车零件中的应用越来越普遍，但在生产过程中激光激光焊缝处易出现开裂缺陷。本文将围绕我公司门内板焊缝区域冲压开裂进行原因排查分析。
【关键词】激光拼焊板、开裂、焊缝、热影响区 一、背景介绍
如下图1所示，公司某车型前门内板在前期多批次生产中均未出现开裂，但在最近几批次生产时在DC06薄板焊缝处出现拉延开裂。针对前门成形不稳定，我们将对拉延开裂进行具体的分析。
图1 前门内板材料：前部为B170P1 T=1.5mm；后部为DC06 T=0.7mm
二、开裂原因分析及查找排除 1、成形设计及焊缝位置
前期生产的多批次制件没有出现开裂状况，并且生产至今产品未发生设计变更，这说明成形设计及焊缝位置都没有问题。 2、模具拉延型面及圆角磨损拉毛
焊缝处深拉延，由于薄料侧的材料受热硬化影响较大，厚料侧材料难以及时对其进行补充，所以薄料侧屈服变薄时，如果材料流动不畅，就有开裂的可能。拉延模型面镶块暂未作热处理，模具长时间生产调试，型面光洁度及局部R角受到一定程度的影响。所以就模具拉延型面及圆角磨损拉造成材料流动不畅造成冲压开裂的可能，对模具型面研磨抛光，放大局部可能影响材料流动的圆角，调整拉延筋高度，减小材料流入薄板侧的阻力。但模具调试整改后，拉延件依然开裂。 3、母材的材料性能
我们对厂家提供的母材分别进行了化学成分试验和拉伸试验，以确保母材的质量满足要求。
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（1）化学成分试验 我们提取三台份两种材料试样进行化学成分试验，试验数据与厂家的提供的相应批次的《钢板质量保证书》中提供的钢板的化学成分数据基本吻合，表明两母材的化学成分是合格的。 (2)拉伸试验： 图2为拼焊板的拉伸试验结果的图片，由图可以看出，拼焊板的拉伸断裂位置在薄板DC06的基材处，而且颈缩几乎全部在DC06薄板侧，说明焊接接头的抗拉强度大于DC06基材。这是由于两基材厚度差为0.8mm，而且B170P1/1.5基材的抗拉也大于DC06/0.7的抗拉强度。再加上激光具有对焊缝金属快速加热快速冷却的特点，导致焊缝形成一定数量的马氏体，提高了焊缝的强度。试验结果表明焊缝的抗拉强度是基本符合理论要求。
图2 拼焊板拉伸试验结果 4、焊缝稳定性
焊缝漂移会影响到成形走料情况，从而导致成形开裂。针对焊缝是否存在漂移，我们对左右各9台份的件以检具为基准对激光焊缝进行检测统计。如图3，从数据上可以看到，焊缝在板件存在一定程度上不规则的漂移。落料模落料尺寸不稳定、拉延模定位不稳定、拼焊焊接偏移异造成焊缝的漂移等都有可能造成焊缝最终在板件上不规则的漂移。
（1）激光拼焊是采用聚焦的激光束作为能源轰击板材表面进行拼焊的焊接方法。激光拼焊与传统的拼焊焊接方法相比，激光拼焊板的生产技术含量高、前期投资大，同时在异厚钢板拼焊方面对材料的力学性能和加工性能依赖性大，被焊工件装配精度高，对光束的操控的精确性也有较高的要求。 对来料的拼焊板进行检查，拼缝有小程度的偏移，基本符合技术要求。
（2）鉴于拼焊板类零件的特殊性，模具的定位及结构设计必须有可靠的装置以防板料在成形过程中因窜动而导致焊缝漂移。对于拉延模具和落料模的定位我们重新检查，并对拉延件的焊缝位置对照查看，发现模具定位存在一定程度的失稳，但在调整定位、增加定位锁板保证板料成形稳定性的情况下，仍出现拉延开裂现象，所以焊缝漂移的不是板料拉延开裂的要因。
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图3 焊缝在产品上的漂移量的检测
5、拼焊质量
针对焊缝成型性能及内部组织，我们分别对焊缝进行了杯凸试验和金相试验来分析焊缝的质量状态。 （1）杯凸试验：
为了验证拼焊板的局部成型性能，对拼焊板进行杯突试验，具体的试验结果如表1所示。试验数据表明杯突深度满足技术要求。但对6份试样进行杯突试验，其中有2个是在薄板DC06侧的热影响区处发生开裂的，并且裂缝平行于焊缝，如图4所示。这两个试样结果反映拼焊是不合格的。另外，这两个杯突开裂的位置基本与生产现场的冲压开裂位置相同位置近似。
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激光拼焊板冲压开裂案例分析
