شكل دهي صفحات دوقطبي فلزي پيل سوختي با الگوي پيني به كمك فرآيند هيدروفرمينگ در قالب هاي محدب

Forming of metallic bipolar plate with pin-type pattern by using hydroforming process in convex die

صفحات دوقطبي يكي از مهم ترين اجزاي پيل هاي سوختي هستند. اين صفحات از روش هاي مختلف نظير ماشينكاري، قالب گيري و شكل دهي و همچنين از جنس هاي مختلفي نظير صفحات گرافيتي، كامپوزيتي و فلزي ساخته مي شوند. در اين پژوهش، شكل دهي صفحات دوقطبي فلزي از جنس فولاد زنگ نزن 304 با ضخامت 11/0 ميليمتر و با الگوي پيني به كمك فرآيند هيدروفرمينگ در قالب محدب به طور تجربي و شبيه سازي مورد بررسي قرار مي گيرد. در اين راستا پارامترهاي مختلفي نظير سطح فشار اعمالي، هندسه پين و نسبت عمق به عرض تغيير داده شده و نتايجي همچون پروفيل شكل داده شده، درصد پرشدگي، توزيع ضخامت و درصد نازك شدگي نمونه هاي شكل داده شده با يكديگر مقايسه مي شوند. نتايج نشان مي دهند كه در نسبت عمق به عرض 1 هيچ نمونه سالمي به-دست نيامده، درصورتي كه در نسبت عمق به عرض 67/0 براي نمونه هاي دايروي (a/b=1) و بيضوي (a/b=0.7) و در نسبت عمق به عرض 33/0 براي هر سه نمونه دايروي (a/b=1)، بيضوي (a/b=0.7) و بيضي كشيده (a/b=0.4) نمونه سالمي در فشار 300 مگاپاسگال از نظر درصد پرشدگي و نازك شدگي حاصل مي شود. به طور كلي با افزايش نسبت قطر كوچك به قطر بزرگ (a/b) و كاهش نسبت عمق به عرض (h/w) درصد پرشدگي و نازك شدگي رفتار مطلوب تري از خود نشان مي دهند.

Bipolar plates are the most important of fuel cells components. These plates are made with different methods such as machining, molding and forming and they are made of variety materials such as graphite, composite and metal plates. In this research, forming of metallic bipolar plates with pin-type pattern from stainless steel 304 with 0.11mm thickness is investigated numerically and experimentally using hydroforming process in convex die. In this regard, several parameters such as applied pressure, pin geometry, and depth to width ratio of the profiles has been changed and the experimental and simulation results of formed profiles, filling percent, thickness distribution and thinning percent of the formed parts have been compared. The results have been shown that no safe sample has been reached in depth to width ratio 1, while safe samples have been formed in depth to width ratio 0.67 in circle (a/b=1) and ellipse (a/b=0.7) samples and all samples in depth to width ratio 0.33 at 300 MPa pressure level in viewpoint of filling and thinning percentage. In general, increasing the small diameter to big diameter ratio (a/b) and decreasing the depth to width ratio (h/w) makes the thinning percent and filling percent more desirable.