بررسي شكل‌پذيري آلياژ 8111AA در ميكرو كانال‌هاي شياري صفحات دوقطبي بوسيله فرآيند شكل‌دهي با دمش گاز

An Investigation into the formability of AA8111 Alloy in the grooved micro channels of bipolar plate using gas blow forming process

صفحات دوقطبي فلزي از كليدي‌ترين اجزاي پيل سوختي مي‌باشند كه به ‌عنوان بهترين جايگزين به جاي صفحات گرافيتي محسوب مي‌شوند. انتخاب فرايند شكل دهي مناسب، تاثير زيادي در هزينه تمام شده و كيفيت صفحات توليد شده ايجاد مي‌كند. از فرآيندهاي نو در ساخت صفحات دوقطبي فلزي شكل‌دهي با دمش گاز مي‌باشد. در اين پژوهش شكل‌پذيري صفحات آلومينيوم 8111 با ضخامت 200 ميكرون در قالب‌هاي شياري مقعر مورد بررسي قرار گرفت. شكل دهي داغ ورق فلزي در دماهاي300 و 400 درجه سانتي‌گراد و در فشارهاي 20تا 40 بار مورد آزمايش قرار گرفت. با بررسي پروفيل پرشدگي در الگوي شياري مستقيم صفحات دوقطبي شكل داده شده در مقاطع مختلف كانال‌ها، ميزان درصد پرشدگي، نازك شدگي و پارگي در مقاطع مختلف شيارهاي قالب مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داده است كه با كاهش نسبت عمق به عرض كانال از مقدار ( 75/0 > h/w)، ميزان شكل پذيري ورق افزايش مي‌يابد و با افزايش نسبت عمق به عرض كانال از (5/0 < h/w)، ميزان عمق شكل گيري كاهش پيدا مي‌كند. همچنين با افزايش زاويه ديواره كانال (0?=) به (15?=)، ميزان شكل پذيري ورق بدون ايجاد پارگي داراي بيشترين ميزان شكل پذيري ورق در قالب شياري مقعر مي‌باشد.

Metal bipolar plates are key components in fuel cells, which are considered to be the best alternative to replace graphite plates. Material selection in bipolar plates depends on its weight and corrosion resistance. Metallic bipolar plate can be considered the best alternative to graphite and composite plates. One of the new processes in order to produce this plate is gas blow forming process. In this study, forming of AA8111 bipolar plates with 200 µm thickness in concave groove dies is investigated by gas blow forming process at various pressures (20, 30 and40 bar) and temperatures (300 and 400 ° C). The filling percentage of die at various wall angles and depth to width ratios are examined. According to the dimension of channels, maximum and minimum thinning percentage at high temperature and pressure are investigated. Results show that at wall angle of ?=0, and the depth to width ratio of h/w=0.5, rupture occurs at pressure of 20bar and at temperature of 300° C and at pressures of 20 and 40 bar at temperature of 400° C. The best channel filling with lowest thinning obtained at ?=15 and h/w=0.5.