【技术实现步骤摘要】
本申请涉及金属双极板，特别涉及一种金属双极板成形装置和方法。
技术介绍
1、燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换装置，在交通、分布式能源和便携式设备等领域具有广阔的应用前景。金属双极板是燃料电池的核心部件之一，其主要作用包括支持燃料和氧化剂的分布、传导电流以及提供机械支撑。与传统的石墨双极板相比，金属双极板具有较高的机械强度、导电性和导热性，同时可以大幅减小厚度，从而提高电池的功率密度。
2、金属双极板需要具备复杂的流场结构，以实现高效的气体分布和水管理。如图1所示，将双极板的单个微流道分为五个区域，分别为法兰区、上圆角区、侧壁区、下圆角区、及底部区；上圆角区与下圆角区之间的连接处设为a区，下圆角区与侧壁区之间的连接处设为b区。
3、在常见的模压工艺中，双极板中的微流道横截面表面处明显地厚度不均匀分布；如图2所示，双极板微流道的a区、b区的厚度减薄率通常可达到20％-30％；侧壁区的也发生较大的变形，侧壁区的厚度减薄率在15％-20％范围内；法兰区、底部区仅发生很小的变形，厚度减薄率在5％左右。因此，双极板微流道的a区、b区为主要变形区域，其厚度减薄严重，严重的厚度减薄意味着在成形过程中材料发生剧烈地塑性变形，这很容易导致局部的破裂，尤其对于双极板微流道的a区、b区，这降低了金属双极板的使用寿命和机械支撑刚度。
技术实现思路
1、专利技术的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种金属双极板成形装置和方法，提高金属双极板整个微流道厚度均匀性，避免破裂的发生。p>
2、为此，专利技术提供一种金属双极板成形装置，成形装置设有上模机构、下模机构，上模机构设有上模底板和上模板，上模板的下表面设有微型凸起；下模机构设有下模底板和下模板，下底板的上表面设有微型凹槽，上模板与下模板上下相对设置，合模后微型凸起与微型凹槽相匹配形成微流道；成形装置还设有传力机构，传力机构设有传力板、传力杆和压边板，传力板安装设有超声振动装置；传力板设置在上模底板与上模板之间，上模底板与传力板通过液压弹簧相连接；传力板的上表面连接设有顶杆，顶杆的上端穿过传力板并伸出，传力板与顶杆滑动连接；传力杆的一端与传力板相连接，传力杆的另一端向下穿过上模板的第二通孔并伸出后与压边板相连接，上模板与传力杆滑动连接，压边板设置在下模板的上方。
3、优选的，压边板上开设有合模时供微型凸起穿过的第一通孔。
4、优选的，超声振动装置设有相互连接的振动杆、变幅杆，振动杆与传力板相连接。
5、优选的，成形装置还设有第一导柱，第一导柱的两端分别与上模底板、下模底板相连接，第一导柱分别滑动连接穿过上模底板、传力板、上模板、下模板。
6、优选的，上模板的第二通孔为方形孔，传力杆的另一端向下穿过方形孔并伸出后与压边板相连接。
7、优选的，成形装置还设有支撑装置，支撑装置设有第二导柱、导套、以及弹簧，弹簧安装在导套内，第二导柱的上端与上模板相连接，第二导柱的下端插入导套内与弹簧相连接；导套的底部与下模板相连接。
8、本专利技术还提供一种金属双极板成形方法，使用如上述任一项所述的金属双极板成形装置。
9、专利技术的有益效果是：专利技术提供一种金属双极板成形装置和方法，上模底板向下运动，带动液压弹簧、传力板、传力杆和压边板向下运动直到接触板材工件表面。在压边板接触板材工件后，上模底板继续向下运动，压缩液压弹簧，液压弹簧受压传递给传力板、传力杆、压边板，最后传递到板材工件上。在微流道成形过程中，法兰区的材料在法向应力和拉应力的作用下发生屈服，材料发生流动，从而降低上圆角、侧壁和下圆角区域的厚度减薄，从而提高了金属双极板整个微流道厚度均匀性，避免破裂的发生，优化金属双极板成形过程，对推动燃料电池的产业化发展具有重要意义。
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1.一种金属双极板成形装置，所述成形装置设有上模机构、下模机构，所述上模机构设有上模底板(1)和上模板(4)，所述上模板(4)的下表面设有微型凸起(17)；所述下模机构设有下模底板(16)和下模板(5)，所述下底板的上表面设有微型凹槽(18)，所述上模板(4)与所述下模板(5)上下相对设置，合模后所述微型凸起(17)与所述微型凹槽(18)相匹配形成微流道，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述压边板(12)上开设有合模时供所述微型凸起(17)穿过的第一通孔(13)。
3.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述传力板(3)安装设有超声振动装置(6)。
4.根据权利要求3所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述超声振动装置(6)设有相互连接的振动杆(7)、变幅杆(8)，所述振动杆(7)与所述传力板(3)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述成形装置还设有第一导柱(2)，所述第一导柱(2)的两端分别与所述上模底板(1)、所述下模底板(1
6.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述上模板(4)的第二通孔(24)为方形孔，所述传力杆(11)的另一端向下穿过所述方形孔并伸出后与所述压边板(12)相连接。
7.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述成形装置还设有支撑装置(20)，所述支撑装置(20)设有第二导柱(21)、导套(22)、以及弹簧(23)，所述弹簧(23)安装在所述导套(22)内，所述第二导柱(21)的上端与所述上模板(4)相连接，所述第二导柱(21)的下端插入所述导套(22)内与所述弹簧(23)相连接；所述导套(22)的底部与所述下模板(5)相连接。
8.一种金属双极板成形方法，其特征在于，使用如权利要求1-7任一项所述的金属双极板成形装置。
...【技术特征摘要】
1.一种金属双极板成形装置，所述成形装置设有上模机构、下模机构，所述上模机构设有上模底板(1)和上模板(4)，所述上模板(4)的下表面设有微型凸起(17)；所述下模机构设有下模底板(16)和下模板(5)，所述下底板的上表面设有微型凹槽(18)，所述上模板(4)与所述下模板(5)上下相对设置，合模后所述微型凸起(17)与所述微型凹槽(18)相匹配形成微流道，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述压边板(12)上开设有合模时供所述微型凸起(17)穿过的第一通孔(13)。
3.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述传力板(3)安装设有超声振动装置(6)。
4.根据权利要求3所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述超声振动装置(6)设有相互连接的振动杆(7)、变幅杆(8)，所述振动杆(7)与所述传力板(3)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种金属双极板成形装置，其特征在于，所述成形装置还设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海洋，王传杰，吴雨伦，陈刚，孟宪明，张赛，张鹏，朱强，刘康，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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