[发明专利]一种基于数字图像关联分析的箔材塑性分区方法

说明书

本发明公开了一种基于数字图像关联分析的箔材塑性分区方法，用以解决现有方法选择箔材成形金属极板时出现的易破裂、成形扭曲、不均匀等问题。本发明的方法包含以下步骤：步骤一：制作微型箔材拉伸试样；步骤二：对试样进行散斑标定；步骤三：捕捉箔材的变形图片，使用GOM correlate软件分析变形过程特征；步骤四：变形过程特征分割；步骤五：绘制变形量占比图；步骤六：对变形量占比图进行分区；步骤七：根据具体成形工艺要求，在分区中选择箔材。利用本发明的方法可以选择同时具有最佳塑性和变形均匀性的箔材，大幅提高金属极板的成品率。

技术领域

本发明是关于氢燃料金属极板的先进制造技术，特别是关于一种基于数字图像关联分析的箔材塑性分区方法。

背景技术

氢燃料电池通过化学反应直接将化学能转换成电能，产物只有水。目前氢能已纳入我国能源战略。氢燃料电池的核心零件金属极板属于典型的大面积、薄壁、复杂结构件，微流道、脊交替排布满整个极板。同时，装配和反应过程对极板微结构的成形均匀性要求极高。目前，金属极板主要使用箔材冲压成形工艺制造。然而，由于尺寸效应影响，现有选材方法不能有效指导获取箔材的最佳塑性和成形均匀性状态。导致目前利用箔材成形工艺制造金属极板时易出现破裂、扭曲和特征结构不均匀等问题，导致金属极板的废品率较高，严重制约了氢燃料电池工业的发展。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字图像关联分析的箔材塑性分区方法，其能够利用数字图像关联将箔材宏观变形和微观组织特征相结合，综合考虑尺寸效应对箔材的影响机制，建立箔材塑性分区，实现对金属箔材塑性和成形均匀性选择的定量指导。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种基于数字图像关联分析的箔材塑性分区方法，其特征在于：包含以下步骤：

步骤一：制作微型箔材拉伸试样；

步骤二：对试样进行散斑标定，并置于拉伸试验机上；

步骤三：采用CCD相机捕捉箔材的变形图片，使用GOM correlate软件分析箔材的变形过程特征；

步骤四：将变形过程特征分割为均匀变形阶段和集中变形阶段；

步骤五：计算集中变形量和均匀变形量的占比，以t/d值为横坐标，绘制变形量占比图；

步骤六：以集中变形量和均匀变形量曲线的交点为临界区，将变形量占比图分成2区和1区，其中1区为集中变形量主宰区，2区为均匀变形量主宰区；

步骤七：根据具体成形工艺要求，在变形量占比分区图中选择相应t/d值的箔材。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述步骤一中的微型箔材拉伸试样的标距长度为8～20mm，宽度为1～3mm。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述步骤二中的散斑标定的方法为：首先在试样表面喷涂黑漆，然后在黑漆表面喷涂覆盖率为40％～70％的白漆点，白漆点直径为0.1mm～2mm。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述步骤三中的图片捕捉频率为1张/s～5张/s，变形过程特征为变形全程的纵向应变、横向应变和等效应变特征。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述步骤四中的变形过程特征分割以箔材纵向应变刚出现不均匀分布时为分割点。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述步骤七中，当具体成形工艺需要高塑性箔材时，选用t/d值位于1区中的箔材，且t/d值越小塑性越好；当具体成形工艺需要高成形均匀性箔材时，选用t/d值位于2区中的箔材，且t/d值越大成形均匀性越好；当具体成形工艺同时需要高塑性和成形均匀性的箔材时，选用t/d值位于临界区中的箔材。