[发明专利]一种金属板材的微流道圆角校形装置及方法

说明书

本发明属于含有微流道圆角区的金属板材制造技术领域，更具体地，涉及一种金属板材的微流道圆角校形装置及方法。该校形装置包括电源模块、电磁发生模块以及微流道校形模块；其中：电磁发生模块包括微流道适形导线，微流道适形导线设置于金属板材的微流道中，其布置形状与所述微流道的形状一致；微流道校形模块包括待校形金属板材、校形模具以及压边块；使用时，电源模块对微流道适形导线放电，适形导线中的脉冲电流产生脉冲磁场，脉冲磁场在待校形金属板材的微流道圆角处产生感应涡流，在脉冲磁场与感应涡流的共同作用下产生脉冲电磁力，驱动待校形金属板材的微流道圆角区域冲向所述校形模具，实现金属板材的微流道圆角校形。

技术领域

本发明属于含有微流道圆角区的金属板材制造技术领域，更具体地，涉及一种金属板材的微流道圆角校形装置及方法。

背景技术

含有微流道圆角区的金属板材是一种典型的微细复杂构件，常用于燃料电池的双极板、设备传热系统的高效换热器等。以金属双极板为例，它是质子交换膜燃料电池(氢燃料电池)的重要组成部分，占电堆重量的70％以上，体积的50％左右，因此双极板的成形工艺水平将直接决定电池电堆输出功率和使用寿命。为了提升燃料电池的性能，要求双极板具有更高的流道深宽比(流道深度与宽度的比值)、更小的拔模角以及更薄的厚度(50～100μm)，这增加了金属双极板成形制造技术的难度。目前多采用冲压成形和液压成形进行金属双极板的制造，但机械式的接触力无法很好地满足金属双极板的成形，尤其是流道底部两侧圆角区，在成形过程中会存在应力集中，使得圆角区域的成形难度很大，导致该区域无法贴模，成形得到的圆角半径大，离模具还有一定的距离，因此需要通过二次校形降低板材的圆角半径，贴合模具。

双极板的流道结构尺寸微小，且成形后材料出现加工硬化问题，采用传统的冲压和液压等技术无法实现金属双极板圆角处的校形，甚至可能导致圆角处发生断裂。中国专利CN 2020102934815中提出一种微流道极板超声场辅助校形装置，在极板的上方设置成形组件和超声振子，下端设置模具和弹簧。超声振子将外部驱动力传递至成形组件，极板在成形组件、模具、弹簧等共同作用下实现校形。这种技术将冲压和液压中恒定的机械压力转换为一定频率的超声驱动下的机械力，可释放板材的应力从而实现极板圆角处的校形。但整个装置结构复杂，通过弹簧结构实现整个装置缓冲，对弹簧要求较高。此外超声校形也需要较长加工时间，导致校形效率较低。

因此，现有技术无法满足金属双极板等含有微流道金属板材的微流道圆角处的校形，存在很多亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种金属板材的微流道圆角校形装置及方法，通过在金属板材微流道中设置与该微流道形状一致的微流道适形导线作为电磁发生装置，配合整个校形装置系统，旨在解决现有技术金属板材的微流道圆角处无法完全贴合模具的问题，尤其适用于金属双极板的微流道圆角校形。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属板材的微流道圆角校形装置，包括电源模块、电磁发生模块以及微流道校形模块；其中：

所述电源模块包括第一脉冲电源，所述第一脉冲电源用于对所述电磁发生模块提供脉冲电流；所述电磁发生模块包括微流道适形导线，所述微流道适形导线设置于所述金属板材的微流道中，该微流道适形导线的布置形状与所述微流道的形状一致；所述微流道校形模块包括待校形金属板材、校形模具以及压边块；所述待校形金属板材设置于所述校形模具上方，且所述金属板材的微流道结构放置在对应的校形模具的微流道结构内部，所述压边块设置所述金属板材两侧，用于对所述金属板材进行压边；

使用时，所述第一脉冲电源对所述微流道适形导线放电，在该适形导线中产生脉冲电流，所述脉冲电流在该适形导线周围产生脉冲磁场，脉冲磁场在所述待校形金属板材的微流道圆角处产生感应涡流，在所述脉冲磁场与感应涡流的共同作用下产生脉冲电磁力，驱动所述待校形金属板材的微流道圆角区域冲向所述校形模具，实现金属板材的微流道圆角校形。

优选地，所述第一脉冲电源采用电容器型脉冲电源，用于对所述微流道适形导线放电，其电流脉宽为微秒级。