ساخت صفحات دوقطبي پيل سوختي از جنس فولاد زنگ‌نزن 304 به كمك فرآيند شكل‌دهي داغ با دمش گاز

Fabrication of Bipolar Plates of the Fuel Cell from Stainless Steel 304 by Hot Metal Gas Forming Process

شكل­ دهي داغ ورق هاي فلزي با دمش گاز يكي از فرآيندهاي نوين در شكل دهي فلزات به شمار مي رود كه به دليل افزايش شكل پذيري و كاهش تنش تسليم فلز كه در نتيجه افزايش دماي فرآيند رخ مي دهد، قابليت ساخت محصولات با اشكال پيچيده در ابعاد بسيار كوچك و بزرگ را دارد. در اين پژوهش، شكل دهي صفحات دوقطبي از جنس فولاد زنگ نزن 304 با ضخامت 0/12 ميلي متر و با الگوي شياري مارپيچ به كمك فرآيند شكل دهي داغ با دمش گاز به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور بررسي اثر پارامترهاي هندسي و فرآيندي بر روي شكل پذيري صفحات، قالبي با سه مارپيچ با هندسه هاي مختلف طراحي و ساخته شد و سپس آزمايش ها در دماها، فشارها و زمان­ هاي مختلف انجام شد. معيارهاي ارزيابي شامل درصد ناز كشدگي ورق، توزيع ضخامت و عمق پرشدگي قالب در نظر گرفته شد. نتايج حاصل نشان داد عامل دما و زمان به ترتيب بيشترين و كمترين تأثير را بر شكل­ پذيري ورق در ساخت صفحات دوقطبي دارند. از ميان سه شيار با عرض­هاي 1، 1/5 و 2 ميلي­ متر، در شيار با عرض 2 ميلي متر با وجود بيشترين ميزان درصد پرشدگي قالب، درصد ناز ك­شدگي ورق در ناحيه بحراني كمتر از شيار با عرض 1/5 ميلي متر است. بيشترين درصد پرشدگي شيار قالب با مقدار % 8/ 88 در شيار با عرض 2 ميلي­متر در دماي 1000 درجه سانتي گراد، فشار 40 بار و مدت زمان 30 دقيقه به دست آمد.

The hot forming of a sheet metal with gas blowing is a novel method in metal forming processes. It has the ability to manufacture products with complex shapes due to high formability and a low flow stress at high temperature. In this research, the forming of bipolar plates with a slotted serpentine pattern by hot metal gas forming process has been investigated experimentally. To this end, 304 stainless steel sheets with 0.12 mm thickness have been used. In order to evaluate the geometric and process parameters effect on forming trend, a convex die that includes three slotted serpentine channel with different widths has been manufactured. Then experiments were carried out at different temperatures, pressures and periods of time. The sheet thinning percentage, the thickness distribution and the depth of die filling have been considered as evaluation criteria of experiments results. The results indicated that the temperature and the forming time have respectively the most and the least effect on the formability. Among three slots with widths of 1, 1.5 and 2 mm, despite slot with 2mm width has the most die filling percentage, the sheet thinning percentage is less than the slot with 1.5 mm width. The most filling percentage of die channel with the amount of %88.8 was observed in the slot with the width of 2 mm at a temperature of 1000 oC, the pressure of 40 bar and forming the time of 30 min.