[发明专利]冷冲压封头基于形变诱发马氏体相变的形变量预测方法

说明书

技术领域

本发明是关于冷冲压成形封头质量检测工艺，特别涉及冷冲压封头基于形变诱发马氏体相变的形变量预测方法。

背景技术

随着国民经济的迅速发展，低温液化气体，包括液氮、液氧、液氢、液化天然气（LNG）等的应用日趋广泛。奥氏体不锈钢深冷容器是液化气体的主要储运设备之一，其需求量亦越来越大。冷冲压成形封头具有表面质量好、形状规整、成形尺寸精确，尤其是封头成形快速，容易实现大批量生产等优点，以被普遍用于中小型深冷容器的制造。但是冷冲压成形封头塑性变形较大，特别是封头直边段部分，会有大量的形变诱发马氏体相变。马氏体相的生成，提高了相变区域的强度，但却降低了该区域的塑性、韧性。国内已出现多起奥氏体不锈钢冷冲压封头直边段开裂导致容器失效的案例。因此，对冲压成形封头，预测其冲压成形后形变量的大小，对于封头形变量的控制，保证冲压成形封头的质量和使用安全性具有重要的意义。

国内外对于冷冲压封头形变量的预测主要通过标准规定的形变量计算公式计算得到。然而，采用公式计算存在若干问题。首先，采用不同公式计算的结果差异较大，这是因为不同公式所考察的形变量不同，有的考察封头经线方向的平均形变量，有的则考察环向的最大压缩形变量，而对于冲压过程中受多轴应力作用的封头，公式很难体现封头真实的变形大小；另外，公式适用于所有奥氏体不锈钢材料冲压成形封头的形变量计算，而不同材料由于其材料性能的不同，即使相同形变量下，封头使用性能也会有较大差异。

目前，国内外尚无一种简易且准确预测奥氏体不锈钢冷冲压成形封头形变量的方法。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供冷冲压成形封头基于奥氏体不锈钢形变，诱发马氏体相变特性的形变量简易且准确预测方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供冷冲压封头基于形变诱发马氏体相变的形变量预测方法，冷冲压封头包括壳体部分、过渡和直边段，所述形变量预测方法包括以下具体步骤：

步骤A：进行封头冷冲压成形试验和冷冲压过程有限元仿真；

所述封头冷冲压成形试验的方法为：首先在制作冷冲压封头的钢板上，径向等间距绘制测量点，然后按照冲压封头的流程，将钢板冲压成封头，通过铁素体测量仪测量绘制的测量点，得到测量点的马氏体相变量；

所述冷冲压过程有限元仿真的方法为：将与封头冷冲压成形试验中相同几何尺寸的钢板进行冲压过程有限元仿真，得到冲压成形封头的形变量分布云图，即等效塑性应变分布云图，并沿钢板径向等间距提取测量点的形变量；

然后以测量点的马氏体相变量值为横坐标、形变量值为纵坐标建立数据点，基于Olson-Cohen模型，通过最小二乘方法，分别得到冷冲压封头壳体部分的形变量与马氏体相变量关系曲线、过渡和直边段的形变量与马氏体相变量关系曲线；

其中Olson-Cohen模型为：

ϵ=1αln[11--1βln(1-FN)n]]]>；

式中，ε为形变量，α为反映剪切带形成速率的常数，β为反映剪切带交界处发育成马氏体概率的常数，n为拟合常数，FN为马氏体相变量；

步骤B：使用铁素体测量仪分别测量冷冲压封头的需要预测的区域的马氏体相变量；

步骤C：将步骤B中测得的冷冲压封头不同区域的马氏体相变量，分别代入步骤A中得到的对应区域的形变量与马氏体相变量关系曲线，即得到冷冲压封头的该区域的形变量。

作为进一步的改进，所述马氏体相变量是指铁素体测量仪测得的铁素体数，即FN数。

作为进一步的改进，所述冷冲压封头为奥氏体不锈钢材质的封头。