钢板表面涂油对冲压的影响及控制方法

文：曾雄镖，程桥，师巍·神龙汽车有限公司制造支持部

为提高汽车车身的耐腐蚀性以增加车辆的使用寿命，各汽车主机厂大范围使用镀锌钢板生产各种覆盖件及结构件。镀锌钢板在冲压成形时，由于钢基板上下表面镀有一层锌〈热浸镀或电镀）其变形行为和成形工艺要求与一般冷轧板（无镀层）有所不同。镀锌钢板的冲压成形行为不仅取决于其基板的成形性能和镀锌层与基板的粘着性能，还取决于钢板与模具之间的摩擦系数。同时汽车零件特别是外覆盖件对表面质量要求非常高，冲压成形时钢板与模具之间的摩擦状况及其改善方式就成为决定成形成败与否的关键因素。

因镀锌钢板从出厂到冲压使用有不确定的期限为满足钢板存储过程的防锈要求，以及增加其冲压成形时的润滑要求，镀锌钢板出厂时通常会进行涂防锈油处理。钢厂所涂的防锈油均通过汽车厂认可，其能给钢板提供至少6个月的防锈期。某牌号防锈油密度为0，88一0.9g/cm，20℃时的粘度为63mm2 /s, 40℃时的粘度为26mm 2/s;同时具有良好的清洗性润滑性、兼容性。防锈油在不同温度下粘度差异较大实际冲压的过程中，环境温度的变化对冲压也有一定的影响，表现为温度低时零件冲压起皱趋势增加，温度高时零件冲压开裂趋势增加。

冲压车间为提高零件表面质量对部分外覆盖件，在冲压前通过钢板清洗机用清洗防锈油对钢板表面清洗，主要是将钢板在开卷及存储运输过程表面产生颗粒等异物清洗干净，从而提高零件的表面质量但清洗过程因清洗机中的清洗防锈油与钢板上涂的防锈油牌号等特性不一致，从而改变了钢板原表面的涂油状态，其对冲压也有一定的影响。

下文通过现场试验验证钢板表面涂油品种、粘度温度对冲压的影响。

现场试验及总结

镀锌板表面涂油状态对冲压的影响

（1）某钢厂用于生产门内板的材料a因部分漏涂油流入冲压车间，利用此批材料进行相关试验，试验过程见图1。漏涂油材料a直接冲压时，环境温度5 ℃ 与环境温度25 ℃时冲压结果一致，均100％开裂且零件上8处开裂位置一致，无法生产，证明在干摩擦无润滑情况下钢板与模具的摩擦系数过高导致冲压开裂

（2）将此批钢板经过冲压线自带的清洗机清洗后冲压，清洗机中的清洗防锈油粘度为6mm2/s（经过水浴40℃保温测得）零件依然开裂，在5℃的环境温度下，开裂位置数量由未清洗的8处变为4处，且开裂裂纹长度变小，在25 ℃的环境温度下，开裂位置数量由未清洗的8处变为5处，此结果说明有润滑的情况下钢板与模具之间的摩擦系数明显低于干摩擦且涂油后钢板与模具之间的摩擦系数与温度有关度升高摩擦系数增加。

（3） 为进一步验证钢板表面涂油与冲压的关系，钢厂将此批漏涂油材料用毛刷在钢板上下表面进行刷油（水浴40 C测得的油品粘度为26mm2 /s），200张钢板刷完油后发现因手工刷油比钢厂静电涂油油量明显偏多，冲压结果零件无开裂，但出现多处起皱变形记录此时的环境温度为5℃；此结果表明钢板表面的涂油量对冲压有影响，涂油量过大，导致钢板与模具的摩擦系数降低，导致冲压起皱

（4） 继续对此批手工刷油板料进行试验，考虑到在不同的温度下油品的运动粘度不同，且温度越低，油品粘度对温度的变化越敏感运动粘度越大；因此将此200张刷油后的板料在5℃的环境温度下用冲压线自带的清洗机清洗后冲压（清洗机中清洗防锈油运动粘度为6一8 mm2/s, 40 ℃检测结果，远低于钢板表面的预涂油粘度），冲压零件合格，无起皱和开裂现象，此结果与试验3表明通过不同粘度的油品混合可以改变钢板与模具的摩擦系数，从而改变冲压效果。

〈5）将此批漏涂油钢板放到室温达到25 ℃环境后，仍然采用手工刷油的方式刷油，涂油量与试验3一致然后进行冲压，零件全部合格无返修；同时将刷油后的材料在环境温度25 ℃时，经过清洗机清洗后冲压，零件有1处开裂，此结果综合试验3，说明材料表面油品温度的变化会改变钢板与模具表面的摩擦系数，温度越低，钢板表面油品运动粘度越高，钢板与模具表面的摩擦系数越低，温度升高钢板表面油品运动粘度降低，钢板与模具表面的摩擦系数上升。对冲压而言钢板与模具拉延成形的表面摩擦系数，应该控制在一个合理的区间。

冥承地板的过验过程及结栗

(1 )某承载地板在相同的条件下冲压（不使用清洗机）钢厂a材料冲压正常，零件合格，但钢厂b材料冲压，零件起皱变形，加大压边力改善效果不明显同时开卷过程出现送进辊打滑现象见图2。对比其机械性能，钢厂a与钢厂b材料各项指标相差不大。此结果表明钢厂a的材料与模具的摩擦系数适合此零件成形，而钢厂b的材料与模具的摩擦系数过低，不适合此零件成形  （2）环境温度5 ℃，其他参数相同的条件下，对钢厂a的材料经过清洗机清洗后冲压，承载地板出现拉延开裂，对钢厂b的材料经过清洗机清洗后冲压，承载地板生产正常，未再出现起皱变形现象，在25 ℃ 的环境温度下对钢厂a的材料经过清洗机清洗后冲压，承载地板出现拉延开裂，对钢厂b的材料经过清洗机清洗后冲压，承载地板也出现开裂现象，清洗机中清洗防锈油40℃粘度为6一8mm2/s,而钢厂a与钢厂b表面预涂防锈油粘度标准为26一 34mm2/s 同时用SC 4000快速油量测量仪对钢厂a和钢厂b材料表面涂油量进行测量，钢厂b材料表面涂油量高于钢厂a材料。

结果表明钢板与模具的摩擦系数与钢板表面的涂油量有关，不同的运动粘度的油品可以改变其摩擦系数，油品的运动粘度越高，钢板的摩擦系数越低。

钢板表面涂油对冲压件外观的影响

冲压清洗机主要清洗外板（机罩外板、翼子板、门外板、顶盖、行李箱外板、侧围等），以提高零件表面质量，但在武汉地区，冬季气温较低时，冲压的零件经过清洗机后存在表面油多，零件出现油印变形等问题。清洗机所用清洗防锈油为标准粘度，40℃测得在6一8mm2/s,但因钢厂涂在钢板上的防锈油粘度为26一34mm2/s,清洗机油箱中的清洗油使用一段时间后粘度会升高 这时加入新的清洗油会降低其粘度，实测结果见图3。

试验结果表明，随着清洗钢板数量的增加，清洗机油箱中的清洗油粘度逐渐增加；将清洗机油箱中加入等量损耗掉的新清洗油后，可以降低整体清洗油粘度但粘度值高于新油粘度环境产又越丨古司清洗油的实际粘度越低，某清洗油温度与粘度的曲线见图4。

在武汉地区，冬季与夏季温度差较大，油箱中清洗油粘度40℃测得值变化不是太大，6一 1 1 mm2/s，范围，但对冲压的影响特别明显，当环境温度降到 10℃左右时，清洗油粘度明显升高，导致清洗机清洗后钢板表面残留的油增加，拉延过程造成零件变形〈油印）、起皱等现象，同时零件表面油量过多，增加焊装操作难度。以上表明钢板表面涂油情况对冲压有影响，温度降低，清洗油粘度升高，经过清洗后钢板表面残留的清洗油增加，影响冲压外观质量，加入粘度低的新清洗油可以降低油箱中的整体粘度，可以改善冲压件外观质量。冲压清洗机中的清洗油应在不同的环境温度下保持在一定的运动粘度范围，从而保证冲压件的外观质量。

不同牌号潸洗油混溶实验

冲压清洗防锈油价格高随着清洗钢板数量的不断增加，清洗机油箱中的清洗油粘度不断升高，最后会导致达不到清洗质量效果，如果将清洗机油箱中清洗油定期更换，会造成单车制造成本升高通过试验验证了将两种运动粘度差异较大的清洗油进行混溶可以快速降低粘度的方法。