[發明專利]奧氏體不銹鋼沖壓成形封頭塑性變形量測量系統及方法

在審

• 申請號: 201710580001.1
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107478168A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 鄭津洋;陸群杰;黃改;吳英哲;丁會明;馬凱;徐淮建;江城偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及沖壓成形封頭質量檢測技術，旨在提供一種奧氏體不銹鋼沖壓成形封頭塑性變形量測量系統及方法。該系統包括導向卷尺和底部設導向輪的測量平臺，其前端設L形槽孔，經向劃線撥桿和環向劃線撥桿活動安裝于其中；經向和環向劃線撥桿的一端呈錐形放大，分別活動安裝在設于調節環上的縱向滑槽中；調節環內部套設激光頭，激光頭通過光纖連接至激光發生器；測量平臺的后端設拉線位移傳感器、拉線導桿角度調節旋鈕、拉線導桿和拉線導輪。本發明精度更高，減少讀數誤差；使用激光劃線效率高、精度高、成本低；對材料表面損傷小，對封頭材料的表面性能影響更小；標記永久不可磨滅，增強了標記的可追溯性，也提高了適用范圍。

技術領域

本發明涉及沖壓成形封頭質量檢測技術，具體涉及一種沖壓成形封頭塑性變形量的測量系統及方法。

背景技術

隨著國家清潔能源戰略的實施，國內液化天然氣(LNG)等清潔能源需求增長迅速，奧氏體不銹鋼(如S30408)深冷容器作為LNG的主要儲運設備之一，其需求量亦越來越大。封頭作為深冷容器的核心部件之一，其性能關系到容器產品的使用安全，因此對封頭質量提出了較高的要求。沖壓成形工藝因其加工精度高、表面質量好、生產效率高等優點，被普遍用于中小型深冷容器的制造，如封頭的沖壓成形。

然而，在奧氏體不銹鋼封頭沖壓過程中，由于形變誘發馬氏體相變，過大的塑性變形使得封頭(尤其是直邊段)產生大量的馬氏體。而馬氏體相較奧氏體相硬度高、脆性大，且對應力腐蝕有明顯的促進作用，從而影響封頭服役性能，嚴重時可能引起封頭開裂失效，存在安全隱患。研究發現，馬氏體含量和塑性變形之間存在對應關系，可通過限制過量塑性變形來控制形變誘發馬氏體含量。因此，對封頭的塑性變形量進行精確測量具有重要工程意義。

目前，國內采用的封頭塑性變形測量系統及方法存在諸多局限性。第一種通過使用油性或水性筆劃線做標記，在封頭板料沖壓前后測量各個標記點之間的距離，從而得到封頭沖壓前后的塑性變形，該方法使用范圍最廣，操作靈活性高，但人工劃線效率低、費時費力，且標記容易在板料潤滑后變模糊而丟失，影響讀數，實用性不高；

第二種，是通過使用(啟動或手動)鋼針或電化學腐蝕等方法在封頭表面劃線做標記，再測量封頭板料沖壓前后各個標記點之間的距離，從而得到封頭沖壓前后的塑性變形，該方法使用范圍較廣，標記較清晰，但劃痕深度難以控制，會影響封頭表面性能(如粗糙度、耐腐蝕性能等)，不利于提升產品質量，且劃線鋼針為易耗品，使用成本高，人工劃線效率低；

另外，中國專利CN104308826B、CN102363300B、CN101890707B授權公開了結構相似的可在封頭表面定位劃線三維多軸裝置，中國專利CN 104117985A公開了一種十字架形貼在封頭表面的定位劃線裝置，這些裝置的劃線的效率高、定位精度好，但劃痕會破壞封頭表面完整性，同時裝置結構較復雜，安裝測量步驟繁瑣；

還有，是通過使用激光掃描非接觸測量壓力容器變形量的方法，其在待測物表面做好圓形標記點，通過測量變形前后待測物的空間坐標并計算來得到變形量數據，該方法的測量效率高、精度高，但激光測量儀投入成本高昂，同時對于沖壓成形封頭，由于壓邊圈、凸模和凹模的擠壓作用，易使封頭直邊段附近(變形量大)部位的標記丟失，從而變形量測量無法進行，整體適應性不高。另外，大型激光掃描儀等光學測量儀器使用條件苛刻，測量精度容易受煙塵、霧霾、光照、振動等環境因素影響，實用性受到較大限制。

還有，中國專利CN103353296A公開了一種通過測量封頭變形前后馬氏體含量(FN數)的方法來預測封頭成形前后塑性變形量的方法，該方法屬于間接測量，其測量方便、快速，使用效率高，但準確度不高，其精度取決于前期建立的馬氏體相變量與封頭殼體、過渡和直邊段形變量的關系曲線的有效性，而且鐵素體測量儀價格較貴，投入成本較高。

總之，目前常用如采用油性筆、鋼針、多軸定位劃線、激光掃描、馬氏體相變量等方法測量封頭變形量的裝置或方法，仍存在諸多局限性，亟需一種高精度、高可靠、低成本的新型奧氏體封頭塑性變形量測量系統。

發明內容