[发明专利]一种9Ni钢球封头的模压成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及球壳板冷压成型技术领域，具体涉及9Ni钢球封头的模压成型方法。

背景技术

球壳板成型是选用压机设备及相应的模具配合压制而成，目前，国内球壳板成型主要采用的是小模具多点冷压成型法。该方法的优点是小模具、多压点、加工精度高、无加热过程、不产生氧化皮、钢板的减薄量少以及人员操作安全便捷。该14000m3LNG运输船液货罐所用的9Ni钢板主要特点是高镍含量、高纯净度、较高强度、高的低温冲击韧性、良好焊接性能，其钢板的抗拉强度Rm≥640～830MPa,非比例延伸强度Rp1.0≥490MPa,钢板-196℃低温冲击功≥100J,采用此种材料压制而成的船罐封头的球壳板，因其材料屈服强度高，钢板厚度较小，板材幅面大、球壳板曲率半径大，使得在压制过程中回弹率大，压制的球壳板尺寸难以控制、精度难以保证。

发明内容

本发明的目的就是为了解决9Ni钢板上述技术问题，而提供一种9Ni钢球封头的模压成型方法。

本发明模压成型方法所用成型设备包括压力机和冲压模具，冲压模具包括弧形凹模和弧形凸模，弧形凹模和弧形凸模分别固定安装在压力机上，16.5mm厚9Ni钢钢球封头毛坯料设有多组压点区域，每组压点区域包括排布成三行两列的六个区域，分别为A区域、B区域、C区域、D区域、E区域和F区域，其中，A区域与E区域排成一行，B区域与D区域排成一行，C区域和F区域排成一行，A区域、C区域和B区域排成一列，E区域、F区域和D区域排成一列，C区域位于A区域和B区域之间，F区域位于E区域和D区域之间，其中相邻区域之间有1/3-1/2部分重叠；

模压成型方法是：

Ⅰ、通过实验确定16.5mm厚9Ni钢回弹比，实验确定回弹比的方法：选用弧形凹模2和弧形凸模3的球面曲率半径为SR，测定试件的9Ni钢板厚度，实验成型压力为8-15MPa，经过6-30秒钟保持压力后，缓慢地卸除全部载荷，取出回弹的试件，测量试件中心与边缘的高度差以及试件周边的圆周半径，按照试件上各点曲率相同的假设，计算出试件的平均曲率，重复进行5次，计算出试件的最终平均曲率SR′，通过公式计算回弹比，回弹比K＝SR/SR′，得出回弹比；

Ⅱ、根据SR＝K.SR′公式修正冲压产品所需的弧形凹模和弧形凸模曲率半径，使得压制回弹后的9Ni钢球壳板的最终曲率半径尺寸符合技术规范要求SR′，采用公式SR＝KSR’进行曲率修正，从而确定弧形凹模和弧形凸模的曲率半径SR，进行弧形凹模和弧形凸模的加工；Ⅲ、将16.5mm厚9Ni钢钢球封头毛坯料第一组压点区域的A区域放置在弧形凹模上,压力机带动弧形凸模下压，进行第一次成型加压，第一次成型压力是8-9MPa,保压时间是6-8s，一组压点区域的剩余压点根据A区域、B区域、C区域、D区域、E区域和F区域的顺序进行第一次成型加压，其它各组依上述模压成型方法进行第一次成型加压；

Ⅳ、再将16.5mm厚9Ni钢钢球封头毛坯料第一组压点区域的A区域放置在弧形凹模上,压力机带动弧形凸模下压，进行第二次成型加压，第二次成型压力是9-10MPa,保压时间是7-9s，一组压点区域的剩余压点根据A区域、B区域、C区域、D区域、E区域和F区域的顺序进行第二次成型加压，其它各组依上述模压成型方法进行第二次成型加压；

Ⅴ、最后将16.5mm厚9Ni钢钢球封头毛坯料第一组压点区域的A区域放置在弧形凹模上,压力机带动弧形凸模下压，进行第三次成型加压，第三次成型压力是12-15MPa,保压时间是8-10s，一组压点区域的剩余压点根据A区域、B区域、C区域、D区域、E区域和F区域的顺序进行第三次成型加压，其它各组依上述模压成型方法进行第三次成型加压。

本发明优点是：1、通过实验确定该9Ni钢球封头球壳板的回弹比，调整压模模具的球面曲率半径，使得回弹后的球壳板曲率符合设计要求。2、压制成型球壳板过程中采用合理的冷压成型工艺方案提高钢板的成型性。冷压成型时可根据球壳板料特点及操作者经验合理选择冷压压点顺序，对长大球片一般先压两端，后压中间，以便操作，而球片较小则选择余地较大。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是16.5mm厚9Ni钢钢球封头毛坯料压点区域示意图。

图3是回弹比计算示意图。

具体实施方式