[发明专利]复合金属板的热冲压成型控制方法

说明书

一种复合金属板的热冲压成型控制方法，具体地说是一种提高复合金属板的高温热冲压成型效率和精度的热冲压成型控制方法，包括如下步骤：建立复合金属板的有限元模型，并对该有限元模型进行优化使其符合要求；根据建好的复合金属板的有限元模型，修正要加工成型件的模具的有限元模型；利用符合了要求的模具有限元模型铸造出实体模具，利用实体模具对复合金属板进行热冲压。利用此方法可以提高复合金属板的热冲压成型件的一次合格率，提高此类材料的成型加工效率和精度。

技术领域

本发明涉及一种复合金属板的热冲压成型控制方法，具体的说是一种提高复合金属板的高温热冲压成型效率和精度的热冲压成型控制方法。

背景技术

化工行业中使用的大型反应容器要求其材料既要有较强的耐蚀性能，又要有较高的机械强度。一般使用的板材厚度都较大，通常在60-80mm，甚至在100mm以上，如果全部使用不锈钢作为原料来制造这些大型反应容器的话，成本非常高。因此，工业上常用异种材质的双层复合金属板(由一层不锈钢和一层碳钢复合而成)代替不锈钢来制造此类反应容器。这种复合金属板是使用一种特殊的方法把一层不锈钢和一层碳钢焊合在一起，后期的加工和成型过程中不会发生分离，始终能保持一体(复合金属板的生产方法不在本发明讨论范围内)。用此种复合金属板生产出来的反应容器不仅具有不锈钢的耐蚀效果，同时又具备很高的机械强度，且成本低廉。

但是复合金属板的冲压成型是一个难点，尤其是厚度较厚的复合金属板，必须使用热冲压方式成型，成型后冷却过程中由于热胀冷缩、相变等的影响，致使成型件发生较大变形，成型精度较低，直接影响到反应容器的后期加工。例如，反应炉容器的顶盖尺寸较大，一般直径数米(如图8所示)，一般都是先等分成若干块部件，然后分别对每一块部件成型，最后将所有成型后的部件(如图9所示)依次拼接焊接成一个大型顶盖。如果每块成型件的精度较差，在拼装焊接过程中不同成型件之间存在台阶，无法实现同种材质的金属焊接在一起，将影响耐蚀性能和强度。目前，这类厚复合金属板的热冲压一次成品率几乎为零，一般都需要在高温下(900℃左右)热冲压后，再反复在中温(400℃-500℃)下冲压矫正几次才能勉强达到设计尺寸要求，有的甚至会因为无法矫正到要求形状而报废。因此有效地提高厚复合金属板的高温热冲压成型精度显得十分重要。

以往的专利当中有介绍如何对高强度钢做热冲压的方法，但一般都是针对单一材质的钢板，且厚度较薄，通常小于10mm。没有相关专利研究过复合厚金属板的热冲压成型加工问题。在专利文献1中，提供了一种超高强度钢热冲压成型工艺及成型模具，热冲压成型工艺在超高强度钢板料热冲压成型之前，将参与冲压的模具中与超高强度钢板料接触的部件加热，使这些部件的表面温度达到超高强度钢的马氏体点温度以上，再将加热到完全奥氏体化后的超高强度钢板料放置于模具中冲压成型，热冲压模具闭合后，对模具进行冷却，利用与成型构件相接触的模具部件对成型构件进行淬火。专利文献1避免了成型件表面及内部产生裂纹、消除了构件成型回弹、保证了产品精度及质量。该方法使成型件在模腔内淬火冷却，对于较薄的构件的成型比较适合。但是对于厚度太大的构件，在上下模闭合的模腔里淬火冷却到低温的方式就不适用了。这是由于构件的厚度较厚，其成型时候的板材内外的冷却速度差异较大，导致成型件表面及内部产生裂纹，而且厚度太大的构件在冷却时的成型回弹力较大，该回弹力有可能损坏闭合的模具。

专利文献

专利文献1：CN101439382A

发明内容

本发明的成型对象是厚度比较大的金属板，一般厚度都大于60mm，而且是两层不同金属材质复合而成的复合金属板，其在成型时的板材内外的冷却速度差异较大，热胀冷缩需要释放很大的应力，很难保成型精度。

本发明的目的在于，提供一种复合金属板的热冲压成型控制方法，该方法可提高复合金属板的高温热冲压成型效率和精度。

本发明涉及的复合金属板的热冲压成型控制方法，包括以下步骤：