不銹鋼極板精密成形模擬與工藝優(yōu)化.pdf

1、燃料電池是一種新型的、清潔的可再生能源裝置。質(zhì)子交換膜燃料電池是燃料電池的一種，其因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、無電解液流失等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。雙極板是燃料電池的重要部件，其重量和成本在燃料電池中都占有較大的比重。因此，其成形工藝和成形質(zhì)量對(duì)燃料電池的整體性能和成本都有極大影響。
　　本文以蛇形流場(chǎng)不銹鋼極板為例，結(jié)合其形狀特點(diǎn)，將極板劃分為規(guī)則區(qū)域和非規(guī)則區(qū)域，并根據(jù)各區(qū)域內(nèi)的特點(diǎn)進(jìn)一步進(jìn)行周期劃分，深入研究了不銹鋼極板軟模沖壓成形過程中

2、規(guī)則區(qū)域和非規(guī)則區(qū)域同一周期內(nèi)和不同周期間的變形規(guī)律，包括材料流動(dòng)情況、應(yīng)變狀態(tài)、充型情況和回彈情況等；總結(jié)了整體極板的變形規(guī)律，并結(jié)合 SS304不銹鋼成形極限實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)了不銹鋼極板在軟模沖壓成形工藝中可能存在的成形缺陷及可能出現(xiàn)的位置；針對(duì)不銹鋼極板的成形缺陷進(jìn)行優(yōu)化。
　　通過研究發(fā)現(xiàn)，不銹鋼極板軟模沖壓成形工藝中的變形規(guī)律可表述如下：1）極板上周期數(shù)目越多，越靠近極板中心的周期充型情況越差，充型不滿最嚴(yán)重的部位為180°轉(zhuǎn)

3、角處流道外側(cè)壁兩側(cè)圓角；2）極板上周期數(shù)目越多，越靠近極板中心的周期，應(yīng)變?cè)酱?，?yīng)變最大的部位為180°轉(zhuǎn)角處流道，其次是Y向流道內(nèi)、外側(cè)壁；3）極板上周期數(shù)目越多，越靠近極板邊界的部位，回彈量越大，回彈量最大的部位為邊界L1的兩端點(diǎn)，且極板上各處的回彈量表現(xiàn)出了明顯的不對(duì)稱性。
　　在變形規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合 SS304不銹鋼成形極限實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比了危險(xiǎn)區(qū)域的主應(yīng)變和次應(yīng)變，結(jié)果顯示不銹鋼極板成形過程中產(chǎn)生裂紋的可能性較小

4、；但充型不滿和回彈問題在成形過程中較為嚴(yán)重。而根據(jù)本文研究，不銹鋼極板回彈表現(xiàn)出了不對(duì)稱性，其優(yōu)化工藝較為復(fù)雜，因此僅針對(duì)充型不滿的缺陷進(jìn)行優(yōu)化：1）將流道180°轉(zhuǎn)角處形狀調(diào)整為圓弧側(cè)壁；2）增大成形載荷；3）將軟模底面形狀調(diào)整為圓弧面。經(jīng)過優(yōu)化前、后極板充型情況的對(duì)比可知方案（1）和方案（2）對(duì)改善充型情況有明顯作用；而方案（3）雖然在一定程度上可促進(jìn)材料流入凹模，改善充型情況，但效果不如方案（1）和方案（2）明顯，仍需進(jìn)一步研究和