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汽車外觀質(zhì)量直接影響汽車品牌的影響力，各大車企對汽車外觀質(zhì)量的把控十分嚴格，一般來說需要控制3個指標：漆面的長波數(shù)量、短波數(shù)量及鮮映性。汽車外觀質(zhì)量主要受油漆、涂裝工藝，以及鋼板表面輪廓等因素的影響。冉浩等研究了雙組分清漆對涂裝外觀質(zhì)量的影響，得出雙組分清漆涂膜的顏色豐滿，流平性和鮮映性好，涂膜柔韌性和硬度適中，且在目視效果、保色保光性方面表現(xiàn)尤為突出。高偉峰等研究了2C1B工藝條件下的涂裝質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)在油漆性能提升的條件下，采用2C1B 涂裝工藝得到的汽車外觀質(zhì)量與采用3C2B 涂裝工藝得到的汽車外觀質(zhì)量相當，實現(xiàn)了降本、節(jié)能、減排的目標。許瑆琥等研究了噴涂工藝及涂料對最終漆膜目視外觀質(zhì)量的影響，對噴涂工藝及涂料質(zhì)量進行改進，可以達到改善涂裝外觀質(zhì)量的目的。趙艷亮等研究表明，電泳漆膜對粗糙度的衰減效果明顯優(yōu)于對波紋度的衰減效果。鋼板表面粗糙度為1.0~1.3μm時，粗糙度輪廓系數(shù)的增大對電泳過程粗糙度的衰減效果有正面作用，但粗糙度輪廓系數(shù)的變化對電泳過程波紋度的衰減無顯著影響。因此，需要將鋼板表面粗糙度及波紋度控制在合理范圍內(nèi)，才能獲得良好的涂裝外觀質(zhì)量。

在光線的照射下，涂漆后零件上任何微小的變形、劃痕等缺陷都會特別明顯，而沖壓過程中易出現(xiàn)滑移線、沖擊線等缺陷，其中沖擊線是直接留在可視區(qū)域的，一般需要用調(diào)整模具的方法進行解決。但是目前大多數(shù)研究集中在如何避免沖擊線的產(chǎn)生，少有沖擊線對涂裝外觀質(zhì)量影響程度的研究。研究人員依據(jù)沖擊線的產(chǎn)生原理，提出了一種模擬沖擊線產(chǎn)生的方法，進而研究不同程度沖擊線對涂裝外觀質(zhì)量的影響。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗材料為工業(yè)化生產(chǎn)的DC06鋼板、180BD+ Z鍍鋅外板，材料尺寸為200mm×30mm×0.65mm（長度×寬度×厚度），每平方米的鍍層質(zhì)量均為100g。電泳在某汽車廠隨線完成，電泳液固體質(zhì)量分數(shù)為8%~15%，烘烤溫度為（200±20）℃。DC06鋼板的表面粗糙度為1.121µm，粗糙度輪廓系數(shù)為80.1cm-1，波紋度為0.33µm。180BD+Z鋼板的表面粗糙度為1.197µm，粗糙度輪廓系數(shù)為105.4cm-1，波紋度為0.33µm。高光膠帶為聚對苯二甲酸類塑料測試膠帶，其規(guī)格為50m×30mm× 0.053mm（長度×寬度×厚度）。采用沖樣-V 彎一體機制備不同折彎半徑試樣，折彎半徑分別為2，4，6，8mm。制備過程為先進行V彎，再使用沖樣-V彎一體機將試樣壓平。制備變形量分別為2%，4%，6%，8%的試樣。

1.2 試驗方法

依據(jù)GB/T 2523—2008《冷軋金屬薄板(帶)表面粗糙度和峰值數(shù)測量方法》，采用粗糙度測試儀測試試樣的粗糙度和粗糙度輪廓系數(shù)，測量步長為2.5mm；依據(jù)PV 1054 Steel Flat Stock for Body Skin Testing of Waviness測試試樣的波紋度，測量步長為30mm。沖擊線表面形狀測量長度為20~30mm，使用粗糙度測試儀自帶功能濾去表面粗糙度和波紋度，獲得沖擊線的表面輪廓，從而進行沖擊線深度測量。使用橘皮儀檢測涂裝外觀的質(zhì)量，測量長度為10cm。

2 試驗結果

2.1 沖擊線模擬方法

零件成形初期，板料在凹模入模角或凹模上最先接觸的棱線處會產(chǎn)生硬化，形成沖擊線，伴隨著成形過程的繼續(xù)進行，板料流動，沖擊線會逐漸往成形零件的中心移動，此時會在沖擊線以外的區(qū)域產(chǎn)生材料流動痕跡。如工藝補充設置不當，沖擊線和材料流動痕跡就會流入零件表面，形成缺陷，沖擊線產(chǎn)生過程如圖1所示。因此，將凹模圓角區(qū)域的變形分解為先彎曲后拉伸的疊加變形，建立了先彎曲后拉伸的一種模擬沖擊線產(chǎn)生的方法。該模擬方法中，折彎工序模擬了在沖壓過程中板料棱線處產(chǎn)生的硬化，壓平工序模擬了沖擊線的形成，拉伸工序模擬了沖擊線的移動變形（見圖2）。

圖3為變形量為8%時不同折彎半徑下180BD+Z板表面模擬沖擊線的宏觀形貌。由圖3可知：當變形量為8%，折彎半徑分別為2，4，6，8mm 時，沖擊線寬度分別為7.5，11.5，15.0，18.5mm。在同一變形量條件下，隨著折彎半徑的增大，沖擊線寬度呈明顯增大的趨勢。

2.2 表面沖擊線輪廓測試

不同折彎半徑及變形量下DC06鋼板表面沖擊線輪廓測試結果如圖4所示。由圖4可知：隨著變形量的增大，沖擊線深度明顯減小，但是在同一折彎半徑條件下，沖擊線的寬度沒有隨著變形量的增大而產(chǎn)生明顯變化；折彎半徑分別為2，4，6，8mm時，沖擊線的寬度依次為6.5，10.0，14.5，19.0mm，說明折彎半徑?jīng)Q定了沖擊線的寬度，變形量決定了沖擊線的深度。

不同條件下獲得的沖擊線輪廓形貌存在較大區(qū)別。折彎半徑為2mm時，沖擊線底部較為尖銳；折彎半徑為4mm時，沖擊線底部較為圓滑；折彎半徑為6mm時，沖擊線底部較為尖銳，且分叉為兩個尖點；折彎半徑為8mm時，沖擊線底部較為尖銳，且分叉為兩個尖點。沖擊線輪廓形貌產(chǎn)生差異的原因是折彎半徑不同引起沖擊線寬度不同，從而導致沖擊線在壓平后表現(xiàn)為不同的微觀輪廓。

不同折彎半徑及變形量下DC06鋼板表面沖擊線深度、表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)及波紋度變化如圖5所示。由圖5可知：當折彎半徑為2mm時，變形量從2% 增大到8%，沖擊線深度從59.17µm減小至16.22µm，減幅約為72.6%，表面粗糙度從2.178µm減小至1.837µm，減幅約為15.6%，波紋度從2.513µm減小至1.403µm，減幅約為44.2%，粗糙度輪廓系數(shù)從39.7cm-1增大至57.5cm−1，增幅約為44.8%；折彎半徑為4mm時，變形量從2%增大到8%，沖擊線深度從34.93µm減小至7.51µm，減幅約為78.5%，表面粗糙度從1.742µm減小至1.268µm，減幅約為27.2%，波紋度從2.233µm減小至1.282µm，減幅約為42.6%，粗糙度輪廓系數(shù)從43.2cm−1增大至71.4cm−1，增幅約為65.2%；折彎半徑為6mm時，變形量從2%增大到8%，沖擊線深度從33.57µm 減小至2.32µm，減幅約為93.1%，表面粗糙度從1.423µm減小至1.249µm，減幅約為12.2%，波紋度從1.606µm減小至0.682µm，減幅約為57.5%，粗糙度輪廓系數(shù)從60.4cm−1增大至73.3cm−1，增幅約為17.6%；折彎半徑為8mm時，變形量從2%增大到8%，沖擊線深度從32.65µm 減小至1.85µm，減幅約為94.3%，表面粗糙度從1.242µm減小至1.220µm，減幅約為1.8%，但不同變形量條件下波動較小，均為1.2~1.3µm，接近原始粗糙度1.136µm，波紋度從1.417µm減小至0.573µm，減幅約為59.5%，粗糙度輪廓系數(shù)從67.4cm−1增大至77.6cm−1，增幅約為15.1%。

由整體趨勢可知：折彎半徑越小，沖擊線深度越深，隨著變形量增大，沖擊線深度逐漸減??；折彎半徑越小，表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)和波紋度變化越大，隨著變形量增大，表面粗糙度和波紋度逐漸減小，粗糙度輪廓系數(shù)逐漸增大。換言之，折彎半徑越大，變形量越大，沖擊線表面輪廓越接近原始材料的表面輪廓狀態(tài)。

不同折彎半徑及變形量下180BD+Z板表面沖擊線輪廓測試結果如圖6所示。由圖6可知：隨著變形量增大，沖擊線深度明顯減小，但是同一折彎半徑條件下，沖擊線的寬度沒有隨著變形量的增大而發(fā)生明顯變化；折彎半徑分別為2，4，6，8mm 時，沖擊線的寬度分別為8.0，12.0，14.0，18.5mm，也說明折彎半徑?jīng)Q定了沖擊線的寬度，變形量決定了沖擊線的深度。

180BD+Z鍍鋅板在不同條件下獲得的沖擊線輪廓形貌存在較大區(qū)別。折彎半徑為2mm時，沖擊線底部相對尖銳；折彎半徑分別為4，6mm時，沖擊線底部較為圓滑；折彎半徑為8mm時，沖擊線底部較為尖銳，且分叉為兩個尖點。與DC06鋼板類似，180BD+Z鍍鋅板沖擊線輪廓形貌產(chǎn)生差異的主要原因是折彎半徑不同引起沖擊線寬度不同，從而導致沖擊線在壓平后表現(xiàn)為不同的微觀輪廓。

不同折彎半徑及變形量下180BD+Z板表面沖擊線深度、表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)及波紋度變化如圖7所示。由圖7可知：當折彎半徑為2mm時，變形量從2% 增大到8%，沖擊線深度從69.93µm減小至19.35µm，減幅約為72.3%，表面粗糙度從2.168µm減小至1.624µm，減幅約為25.1%，波紋度從2.403µm 減小至1.712µm，減幅約為28.8%，粗糙度輪廓系數(shù)從56.8cm−1增大至69.2cm−1，增幅約為21.8%；當折彎半徑為4mm時，變形量從2%增大到8%，沖擊線深度從43.17µm減小至14.98µm，減幅約為65.3%，表面粗糙度從1.493µm減小至1.305µm，減幅約為12.6%，波紋度從2.113µm減小至1.337µm，減幅約為36.8%，粗糙度輪廓系數(shù)從62.3cm−1增大至79.4cm−1，增幅約為4%；當折彎半徑為6mm時，變形量從2%增大到8%，沖擊線深度從37.89µm減小至2.69µm，減幅約為92.9%，表面粗糙度從1.445µm減小至1.116µm，減幅約為22.8%，波紋度從1.802µm減小至0.577µm，減幅約為67.9%，粗糙度輪廓系數(shù)從63.2cm−1增大至96.1cm−1，增幅約為52.0%；折彎半徑為8mm時，變形量從2%增大到8%，沖擊線深度從37.1µm 減小至2.39µm，減幅約為92.9%，表面粗糙度從1.309µm減小至1.139µm，減幅約為12.9%，但不同變形量條件下波動較小，均為1.1~1.3µm，接近原始粗糙度1.181µm，波紋度從1.463µm減小至0.613µm，減幅約為58.1%，粗糙度輪廓系數(shù)從88.6cm−1增大至98.2cm−1，增幅約為10.8%。

180BD+Z鍍鋅板與DC06鋼板材料的表面輪廓變化趨勢一致，折彎半徑越小，沖擊線深度越深，隨著變形量增大，沖擊線深度逐漸減小；折彎半徑越小，表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)和波紋度變化越大，隨著變形量增大，表面粗糙度、波紋度逐漸減小，粗糙度輪廓系數(shù)逐漸增大。換言之，折彎半徑越大，變形量越大，沖擊線表面輪廓越接近原始材料表面輪廓狀態(tài)。

不同折彎半徑和變形量下，180BD+Z鍍鋅板與DC06鋼板表面沖擊線參數(shù)變化率如圖8所示。由圖8可知：在折彎半徑為4mm條件下，180BD+Z鍍鋅板與DC06 鋼板沖擊線深度變化率差值為13.2%，在折彎半徑為2，6，8mm條件下，兩種材料沖擊線深度變化率差值均小于2%；表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)、波紋度的變化率沒有明顯統(tǒng)一的規(guī)律，說明表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)、波紋度的變化與材料種類有關。另外，隨著折彎半徑及變形量的增大，180BD+Z鍍鋅板與DC06鋼板的粗糙度與原板粗糙度相差較小，基本可認為恢復至原始狀態(tài)粗糙度。

2.3 涂裝外觀質(zhì)量分析

采用電泳+高光膠方法模擬涂漆之后涂裝外觀的長波數(shù)量變化。由于DC06鋼板和180BD+Z鍍鋅板表面沖擊線的深度明顯大于其粗糙度、波紋度，因此沖擊線深度是影響涂裝外觀的最主要因素。同時，考慮到隨著變形量及折彎半徑的增大，兩種材料表面沖擊線的深度、粗糙度、波紋度及粗糙度輪廓系數(shù)的變化趨勢一致，因此將兩種材料長波數(shù)量變化數(shù)據(jù)進行匯總。

涂裝外觀長波數(shù)量變化如圖9所示。由圖9可知：對不含沖擊線的材料表面進行全涂層噴漆，在最大變形量為8%條件下，長波的數(shù)量小于20；對不含沖擊線的材料表面采用電泳+ 高光膠帶處理，在最大變形量為8%條件下，長波的數(shù)量小于50，且不同變形量下的長波變化趨勢與全涂層噴漆長波變化趨勢一致，因此可以判定當電泳＋高光膠帶表面的長波數(shù)量小于50時，即可認定全涂層噴漆表面的長波數(shù)量小于20。

基于此，對不同折彎半徑和變形量的含沖擊線材料表面進行電泳處理后，黏貼高光膠帶，進行長波數(shù)量分析。通過對比發(fā)現(xiàn)，當折彎半徑小于6mm時，隨著變形量增大，長波的數(shù)量呈減少趨勢，但也明顯大于50，因此可以判定當折彎半徑小于6mm時，油漆涂層對沖擊線的遮蓋效果差，難以達到正常材料表面的外觀質(zhì)量；當折彎半徑不小于6mm時，隨著變形量增大，長波的數(shù)量同樣呈現(xiàn)減少趨勢，當變形量小于6%時，長波的數(shù)量明顯大于50，當變形量大于6%時，長波的數(shù)量能夠達到50附近甚至以下。說明當折彎半徑大于6mm，變形量大于6%時，通過涂裝可以遮蓋住沖擊線缺陷。

3 結論

（1）采用V彎→壓平→變形的方法模擬出不同程度的沖擊線缺陷，通過對板材表面沖擊線深度、粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)、波紋度的變化進行分析可知，在折彎半徑小于6mm的條件下，沖擊線深度、表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)、波紋度均相對較大；在折彎半徑大于6mm，變形量大于6%的條件下，沖擊線深度小于3µm，表面粗糙度、粗糙度輪廓系數(shù)、波紋度接近原板數(shù)值。

（2）沖擊線對涂裝外觀質(zhì)量存在明顯負面影響，在沖擊線缺陷難以消除時，可以采用增大折彎半徑和增大局部變形量的方式，減小沖擊線對外觀質(zhì)量的影響。