بررسي تجربي و شبيه‌سازي اجزاي محدود تاثير نيروي پرس بر روي شكل‌دهي كانال هاي صفحات دوقطبي فلزي در فرايند استمپينگ

Experimental Investigation and Numerical Simulation of the Pressure Force on the Formation of Metallic Bipolar Plate in the Stamping Process

صفحات دوقطبي يكي از مهمترين بخش­ هاي پيل سوختي هستند كه هزينه توليد زيادي را به همراه دارند. در اين پژوهش، شكل پذيري صفحات دوقطبي فلزي با سطح فعال 100 سانتي­متر مربع از جنس فولاد زنگ نزن 316L با فرآيند شكل دهي استمپينگ مورد بررسي قرار گرفته است. فرآيند شكل دهي استمپينگ نسبت به روش­ هاي ديگر شكل دهي داراي مزايايي همچون سادگي فرآيند، سرعت توليد بالاتر و هزينه توليد پايين تر مي باشد. مسأله مهمي كه در صفحات دوقطبي حائز اهميت است، دقت ابعادي كانال­ هاي شكل داده شده مي ­باشد. در اين مقاله، پهنا و عدم تختي كانال و ريب صفحات توليدشده مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج اين پژوهش نشان داد كه افزايش نيروي استمپينگ باعث افزايش جريان يافتن ورق شده كه خود سبب افزايش در پهناي كانال و ريب مي­ گردد. همچنين، ميزان عدم تختي حاصل از برگشت فنري ورق نيز در اين فرآيند در بازه تلورانسي كمتر از 0/02 ميلي متر قرار داشته و اين صفحات مي­ توانند به عنوان صفحات دو قطبي فلزي در سري پيل سوختي مورد استفاده قرار گيرند.

Bipolar plates are one of the most important parts of the fuel cell which have the highest production cost for the system. In this study, the formability of SS 316L bipolar plates with an active area of 100 cm2 by the stamping process is investigated. With respect to various types of the forming process, stamping process has the advantages of simplicity, higher production speed, and lower production. In this process, the sheet is considered to be between two rigid die slabs, and applying force to the die set results in forming the plates. The important issue of bipolar plates is the dimension accuracy of the channels. In this paper, the width and flatness of the channels and ribs of the produced plates are investigated. If the tolerances of the formed channels are not in the desirable range, the performance of the fuel cell is disturbed and the fuel cell efficiency is considerably decreased. The results of this study demonstrate that increasing the stamping force results in an increase of the width of channel and rib. Moreover, the flatness due to the spring-back of the sheet is in the desired tolerance range and these plates can be utilized as metallic bipolar plates in the fuel cell stacks.