文/李勇，章爽濱，吳昌云，胡俊舟·奇瑞汽車股份有限公司

本文主要介紹KD11MAX 模具鋼在激光拼焊板模具上的應(yīng)用，通過(guò)產(chǎn)品成形性、模具材質(zhì)、鑲塊結(jié)構(gòu)、材料處理工藝及生產(chǎn)驗(yàn)證等環(huán)節(jié)改善了拼焊板生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量缺陷，提高了模具生產(chǎn)穩(wěn)定性，降低了模具維護(hù)成本，積累了KD11MAX 模具鋼的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

激光拼焊板在汽車車身制造中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，采用激光拼焊板不僅可以降低制造成本，也可以提升車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)有助于改善車身防腐性能和駕駛聲音體驗(yàn)。但某些深拉延件(如車門內(nèi)板)采用激光拼焊板生產(chǎn)時(shí)，容易出現(xiàn)拉毛、開(kāi)裂等嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致模具反復(fù)整改，增加維護(hù)成本。本文通過(guò)在某款車型前門內(nèi)板拉深模中應(yīng)用KD11MAX 模具鋼嘗試解決或優(yōu)化拼焊板生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量缺陷，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性。

KD11MAX 材料簡(jiǎn)介

SKD11 為日本工具鋼牌號(hào)，大致相當(dāng)于國(guó)標(biāo)Cr12MoV。具有高溫強(qiáng)度和較好韌性、耐磨性較佳、易切削和熱處理變形小的特點(diǎn)。KD11MAX 材料是日本高周波鋼業(yè)株式會(huì)社在SKD11 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升韌性、耐磨性和抗疲勞特性的升級(jí)產(chǎn)品，且KD11MAX 經(jīng)熱處理后的硬度也高于SKD11。對(duì)于汽車?yán)錄_壓模具來(lái)說(shuō)，采用KD11MAX 模具鋼更加可以提升模具使用壽命。

應(yīng)用實(shí)例及過(guò)程介紹

某款汽車前門內(nèi)板采用激光拼焊板，結(jié)構(gòu)如圖1所示，制件薄板區(qū)材質(zhì)為DC56D+Z，料厚0.7mm，厚板區(qū)材質(zhì)為HC180YD+Z，料厚1.2mm。此內(nèi)板采用左右合并工藝，單動(dòng)生產(chǎn)。

鑲塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鑒于歷史車型中采用激光拼焊板生產(chǎn)的門內(nèi)板因厚薄區(qū)域走料變化導(dǎo)致頻繁拉毛、開(kāi)裂、起皺和模具反復(fù)維修的情況。結(jié)合KD11MAX 材料在梁類件的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)決定此款前門內(nèi)板模具開(kāi)發(fā)前期就要求在拉深模上采用KD11MAX 材質(zhì)。綜合問(wèn)題嚴(yán)重度、經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)性，最終確定在上(凹模)模厚板區(qū)域、下模壓邊圈厚板區(qū)域采用KD11MAX 制作鑲塊，全部設(shè)置在厚板區(qū)域，其余位置采用GGG70L 進(jìn)行鑄造。具體布置如圖2、圖3 所示。

圖1 零件結(jié)構(gòu)

圖2 壓邊圈鑲塊布置

圖3 凹模鑲塊布置

鑲塊加工與處理

在材質(zhì)采購(gòu)階段，團(tuán)隊(duì)組織材料供應(yīng)商與模具供應(yīng)商共同策劃，討論并制定鑲塊加工、鑲塊熱處理和后期維護(hù)等過(guò)程實(shí)施計(jì)劃，對(duì)鑲塊加工精度、裝配要求、熱處理工藝等方面的要求，見(jiàn)表1 和圖4。

表1 鑲塊處理要求

圖4 熱處理工藝

團(tuán)隊(duì)在過(guò)程措施實(shí)施階段對(duì)實(shí)物進(jìn)行檢查，鑲塊間拼縫0.02 ～0.04mm，熱處理采用高溫淬火+高溫回火工藝，實(shí)物變形量非常小，熱處理后鑲塊硬度為60 ～61HRC，均滿足前期策劃要求，熱處理后的產(chǎn)品如圖5 所示。

生產(chǎn)效果跟蹤

模具前期批量生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定，鑲塊部位制件無(wú)拉毛、開(kāi)裂現(xiàn)象出現(xiàn)。對(duì)鑲塊進(jìn)行PVD 處理且連續(xù)跟蹤5 個(gè)批次后，制件狀態(tài)穩(wěn)定，應(yīng)用效果良好。KD11MAX 在此次激光拼焊板模具中的應(yīng)用符合團(tuán)隊(duì)預(yù)期，達(dá)到策劃目標(biāo)。

琴 棋 書(shū) 畫(huà) 古代被稱作文房四藝，是文人墨客頗為稱許的娛樂(lè)活動(dòng)。古人認(rèn)為，撫琴、弈棋、寫(xiě)字、作畫(huà)，或者只是聽(tīng)琴、觀棋、賞字、閱畫(huà)，能賞心悅目，陶冶情操，有益于健康和長(zhǎng)壽。

圖5 熱處理后效果

下步研究展望

目前采用進(jìn)口SKD11 級(jí)別模具鋼已在梁類件與激光拼焊板制件的應(yīng)用中達(dá)到策劃效果。團(tuán)隊(duì)在鞏固成果的基礎(chǔ)上開(kāi)展進(jìn)一步探索，初步制定以下3 個(gè)研究方向：

材質(zhì)替代性研究

進(jìn)口SKD11 級(jí)別模具鋼相較于國(guó)內(nèi)同級(jí)別Cr12MoV，價(jià)格相對(duì)較貴，通過(guò)采用國(guó)產(chǎn)Cr12MoV 模具鋼進(jìn)行替代性研究，如果應(yīng)用效果不低于或略遜于SKD11 級(jí)別模具鋼，部分應(yīng)用場(chǎng)景也是可以接受的。

熱處理工藝研究

目前采用的熱處理工藝為高溫淬火+高溫回火的方式，下一步將嘗試探索高溫淬火+低溫回火的方式，判斷此種工藝對(duì)實(shí)物效果的影響。同時(shí)也可以將這兩種熱處理工藝應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)Cr12MoV 模具鋼，積累此類模具鋼的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

表面處理工藝研究

目前采用的表面處理工藝為PVD，價(jià)格昂貴，后續(xù)計(jì)劃進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)比PVD 組、鍍鉻組、未處理組的實(shí)際生產(chǎn)效果，如果驗(yàn)證可行，此類模具鋼的表面處理費(fèi)用將有顯著降低。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)激光拼焊板模具應(yīng)用KD11MAX 材質(zhì)，解決了制件生產(chǎn)的拉毛、開(kāi)裂等質(zhì)量缺陷，提高了生產(chǎn)穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，降低了模具維護(hù)保養(yǎng)成本，為進(jìn)一步探索新型模具材質(zhì)的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。