شكل‌پذيري تيتانيوم خالص تجاري در ميكروكانال‌هاي صفحات دوقطبي با استفاده از فرآيند مهرزني گرم

Formability of Commercial Pure Titanium in Microchannel Bipolar Plates Using Warm Stamping Process

صفحات دوقطبي فلزي به‌دليل داشتن خواص مكانيكي و الكتريكي عالي، خواص حرارتي مناسب و سهولت در توليد جايگزين مناسبي براي صفحات گرافيتي و كامپوزيتي هستند. مهرزني يكي از مهم‌ترين فرآيندهاي كاربردي در توليد اين صفحات از نظر هزينه ساخت است. تيتانيوم به‌دليل داشتن مقاومت به خوردگي عالي و چگالي پايين به‌عنوان يك گزينه بالقوه براي ساخت صفحات دوقطبي مطرح مي‌شود. در اين مقاله، به بررسي تجربي شكل‌پذيري صفحات دوقطبي تيتانيومي با ضخامت mm0/1 با الگوي شياري موازي مستقيم پرداخته شده است. شكل‌پذيري ورق در دماهاي گرم با استفاده از سرعت‌هاي شكل‌دهي و روانكارهاي مختلف بررسي شد. پس از انجام تجربي آزمايش‌هاي طراحي‌شده بر اساس روش تاگوچي، عمق پارگي ميكروكانال نمونه‌هاي مهرزني‌شده، استخراج شد. بررسي نتايج نشان داد كه بيشترين ميزان ازدياد طول ورق در دماي ℃100 به‌دست مي‌آيد. به‌علاوه، سرعت و دماي شكل‌دهي به ترتيب تاثيرگذارترين پارامترها بر عمق شكل‌دهي هستند. از سوي ديگر، تاثير روانكار در مقايسه با ساير پارامترهاي مذكور محسوس نيست. بيشترين عمق شكل‌دهي به ميزان mm0/494 با استفاده از آزمايشي با پارامترهاي دماي شكل‌دهي ℃100، سرعت mm/min4/8 و روانكاري با دي‌سولفيد موليبدن حاصل شد.

Due to their excellent mechanical, electrical and thermal properties and ease of production, metallic bipolar plates are a suitable replacement for graphite and composite plates. Stamping is one of the most applicable processes to produce theses plates from a manufacturing cost point of view. Due to its excellent corrosion resistance and low density, titanium rises as a potential option for the manufacturing of the bipolar plates. In this paper, the formability of titanium bipolar plates having a thickness of 0.1mm with a parallel flow field has been experimentally investigated. The formability of the sheet was evaluated at warm temperatures using different forming speed and lubricants. After the experimental implementation of the designed tests based on the Taguchi method, the fracture depth of the microchannel of stamped samples was extracted. The results showed that the most elongation of the sheet will be achieved at 100℃. Likewise, the forming speed and temperature are the most effective parameters on the forming depth, respectively. On the other hand, the effect of the lubricant is not tangible compared to the other mentioned parameters. The maximum forming depth equal to 0.494mm was obtained using an experiment with a forming temperature of 100℃, speed of 4.8mm/min, and lubrication with MoS2.