بررسي دقت ابعادي ميكروكانال‌هاي صفحات دوقطبي فلزي در فرايند شكل‌دهي لاستيكي

Investigation of dimensional accuracy of metallic bipolar plateʹʹs micro channel in rubber pad forming process

صفحات دو قطبي فلزي يكي از بخش هاي اصلي تشكيل دهنده پيل سوختي است. براي توليد اين صفحات از روش هاي متنوعي استفاده مي شود كه در اين ميان مي توان فرايند هاي شكل دهي الكترومغناطيسي، هيدروفرمينگ، پرس‌كاري و شكل دهي لاستيكي را نام برد. در اين پژوهش، تاثير متغير هاي فرايند بر دقت ابعادي صفحات دو قطبي فلزي در فرايند شكل دهي لاستيكي بررسي شد. بدين منظور از نرم‌افزار آباكوس/استاندارد در شبيه‌سازي فرايند مورد نظر استفاده گرديد و صحت نتايج بدست آمده از شبيه سازي، با استفاده از نتايج تجربي مورد ارزيابي قرار گرفت. در روش تجربي از يك قالب با شيارهاي موازي مستقيم براي شكل دهي صفحات دوقطبي از جنس فولاد زنگ نزن 316 با ضخامت 0.1 ميلي‌متر استفاده شد. متغير هاي مورد مطالعه شامل نيروي شكل دهي، سختي لايه لاستيكي، ضخامت لايه لاستيكي و لقي بين سنبه و محفظه نگه‌دانده لايه لاستيكي بر روي دقت ابعادي نمونه هاي شكل داده شده مي باشد. به اين منظور از لايه هاي لاستيكي با سختي 55، 70، 85 و 90 شورA و ضخامت هاي 1.5 تا 5.5 ميلي‌متر استفاده شده است. پس از انجام آزمايش هاي مورد نظر و بررسي نتايج مشخص گرديد كه اختلافي بين عمق كنال هاي كناري و مياني مي باشد كه اين اختلاف با افزايش نيروي شكل دهي كاهش يافته و در نهايت موجب افزايش دقت ابعادي شده است. مطابق با نتايج اين پژوهش افزايش سختي لايه لاستيكي و ضخامت آن موجب افزايش دقت ابعادي مي گردد. به علاوه ميزان لقي بين سنبه و محفظه نگه دارنده لايه لاستيكي نيز موجب كاهش اختلاف عمق كانال هاي كناري و مياني و در نتيجه موجب افزايش دقت ابعادي نمونه هاي شكل داده شده است.

Metallic bipolar plate is one of the main parts of fuel cell. Several methods have been used by researchers to manufacture bipolar plate such as stamping, hydroforming and electromagnet forming. The effect of process parameters on dimensional accuracy of metallic bipolar plates in rubber pad forming process has been investigated in this study. ABAQUS/Standard finite element software is used to simulate the process. The accuracy of the results of simulation process is evaluated by using experimental results. To perform experimental procedures, rigid die with parallel flow field is used to form SS316 bipolar plate, 0.1 mm thick. For this purpose the effect of punch load, rubber hardness, rubber thickness and clearance between die and container on the dimensional accuracy of the formed parts is investigated. In this regard, rubber layer with hardness of 55, 70, 85 and 90 Shore A and thickness of 1.5mm up to 5.5mm were used. The results show difference between lateral and central channel depth, the amount of disparity will decrease by increases in punch load, so the dimensional accuracy will increase. According to the result, increase in hardness and thickness of the rubber layer leads to improvement in the dimensional accuracy. Also, the clearance between die and container decreases the difference between lateral and central channel depth and eventually cause an increase in dimensional accuracy of formed part.