[发明专利]用于亚稳态奥氏体不锈钢封头温冲压成形的装置及方法

说明书

本发明涉及封头冲压制造领域，旨在提供一种用于亚稳态奥氏体不锈钢封头温冲压成形的装置及方法。该装置包括由压边板与温控板组成的温控压边圈，压边板是一个环形钢板，环形的温控板具有径向截面呈U形的底板，压边板覆盖在底板上并构成中空结构；在中空结构内由内向外呈环形布置加热系统，最内侧为感应加热系统，感应加热系统的外侧为线圈电加热系统；在加热系统下方的底板上布置温度检测系统。本发明实现了亚稳态奥氏体不锈钢封头快速自动化温冲压成形，提高了生产效率，减少了能耗以及因人工喷枪加热带来的环境污染，具有高可靠、高效率特点；两级加热，效率更高；两种温度检测方法，温度监控更全面；可在现有油压机基础上改装，投入成本低。

技术领域

本发明涉及封头冲压制造领域，具体涉及一种用于亚稳态奥氏体不锈钢封头温冲压成形的装置及方法。

背景技术

亚稳态奥氏体不锈钢(如S30408)因具有良好的耐蚀性、塑性和韧性，被广泛应用于制造深冷压力容器、锅炉、核电等设备。封头作为这些设备的重要部件，对其产品质量提出了较高的要求。

冲压工艺由于生产效率高、加工精度好、加工范围广等而广泛应用于封头的成形制造。然而，在亚稳态奥氏体不锈钢封头冲压过程中，由于形变诱发马氏体相变，使得封头直边段因塑性变形量最大而马氏体含量最高。由于马氏体较奥氏体硬度高、脆性大，对应力腐蚀有一定促进作用，使得封头直边段力学性能和服役性能受到影响，严重时将引起封头失效，存在安全隐患。经研究发现，通过提高冲压时的温度(即温冲压)，能够有效的降低封头成形过程中马氏体相变量，从而保证封头性能。

然而，目前通常采用的温冲压装置及方法存在诸多局限性。第一种使用喷枪火焰直接加热板料，一般是在预冲压后对板料进行加热以实现温冲压，该方法使用范围最广，操作灵活性高，但加热效率低、操作安全性低、能耗高、污染大；另一种是加热炉加热，一般先加热炉中将板料加热至一定温度，再将板料转移至冲压机进行冲压成形来实现温冲压，该方法对板料加热均匀，但加热效率不高，生产效率低，能耗高；另外，中国专利CN101961758A公开了一种采用电涡流感应加热封头板料的冲压装置，其在封头冲压前对板料边缘通过集肤效应进行加热可实现温冲压，该方法加热速度快，但由于加热区域小(导体表面)，温度均匀性不高易导致封头质量不稳定，同时操作人员长期处于工频强电磁场中，可能对健康产生不利影响。

总之，目前采用喷枪、热炉及电涡流等封头温冲压装置及方法，仍存在诸多局限性，亟需一种高效率、高可靠、低成本的新型封头温冲压装置及方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于亚稳态奥氏体不锈钢封头温冲压成形的装置及方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于亚稳态奥氏体不锈钢封头温冲压成形的装置，包括用于施加成形力和保证封头形状的冲压凸模以及与冲压凸模相匹配的冲压凹模；其特征在于，该装置还包括一个用于施加压边力和实现温度控制的环形的温控压边圈；该温控压边圈由位于上层的压边板与位于下层的温控板组成：压边板是一个环形钢板，环形的温控板具有径向截面呈U形的底板，压边板覆盖在底板上并构成中空结构；在中空结构内由内向外呈环形布置加热系统，最内侧为感应加热系统，感应加热系统的外侧为线圈电加热系统；在加热系统下方的底板上布置温度检测系统。

本发明中，所述感应加热系统的径向宽度占温控压边圈宽度的1/4，线圈电加热系统的径向宽度占温控压边圈径向宽度的3/4。

本发明中，所述温度检测系统包括温度检测仪和若干个呈点状布置的温度传感器，各温度传感器在底板上呈等间距的环向布置，沿环向的温度传感器之间也是等间距布置的。

本发明中，所述感应加热系统由电源、能无级调节加热功率的控制器和至少一根高频电流感应线圈组成，感应线圈呈环形布置或间隔的环形布置。