液压成形的基本过程为水压将平坦的薄板基材压入凹模或凸模中。根据标准EN 1005/ISO 6892,影响该过程的关键材料参数为基材材料的延伸率(Ag)。典型的应力-应变曲线如下图所示,标记16为延伸率,即大应力标记25处的非比例延伸率。超过延伸率Ag,材料将发生严重减薄或破裂。
不同金属材料延伸率各异,因此成形质量很大程度上取决于薄板基材。下表概述了用于燃料电池双极板成形的金属基材参数,包括厚度范围和延伸率。注意,对于大部分金属材料,有关厚度均匀性和延伸率的标准规格允许参数范围变化较大。因此,正确的材料特性规格和进行质量检查对于获得高一致性的产品非常重要。
在金属薄板液压成形设计准则中,成形尺寸如下图所示。参数L0是流道跨度(槽宽),并用作确定其他各项尺寸的起点。伸长率E定义为材料的原始长度(L0)与成型后的长度之比,即E(%)=(L1/L0)-1。液压成形的另一个重要方面是由于金属基材不会在工具体(模具)表面滑动,该工艺适合预涂基材成形,模具的摩擦对涂层损坏小。尺寸R1和R2由成形过程和模具设计/制造决定。参数L3和L4主要由双极板和电堆的功能要求决定,分别影响与另一侧极板和气体扩散层的电接触。众所周知,材料变薄是成形过程的关键因素,但需注意设计参数中并不包括材料变薄影响。下表为比利时Borit公司成形0.1 mm厚不锈钢316L的相关尺寸。
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