شبیه سازی و مطالعه تجربی اثر پارامترهای هندسی صفحات دوقطبی فلزی پیل سوختی بر پروفیل برگشت فنری در فرآیند شکل دهی استمپینگ

امروزه استفاده از صفحات دوقطبی فلزی در صنعت پیل سوختی به دلیل هزینه بسیار پایین تر آن نسبت به صفحات ضخیم گرافیتی که با روش ماشینکاری تولید می شوند، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. بهترین روش برای تولید صفحات دوقطبی فلزی، استفاده از فرآیند شکل دهی است. در میان انواع روش های شکل دهی، فرآیند شکل دهی استمپینگ از سرعت تولید بالاتر، سادگی فرآیند و هزینه تولید پایین تری برخوردار است. یکی از مشکلات عمده شکلدهی صفحات دوقطبی فلزی، برگشت فنری ورق بعد از شکلدهی میباشد که موجب اعوجاج و عدم یکنواختی در کانالهای شکل گرفته میگردد. در این پژوهش تاثیر پارامترهای هندسی همچون ابعاد و زاویه دیواره کانال، شعاع گوشه، عمق کانال و تاثیر پارامتر فرآیندی همچون روانکار بر پروفیل پرشدگی و برگشت فنری ورق شکلدهی شده از جنس فولاد زنگ­نرن ۳۰۴ با ضخامت ۱/۰ میلی­متر بررسی گردید. به همین منظور، در ابتدا به کمک نرم­افزار المان محدود آباکوس، شبیهسازی انجام شد و صحت نتایج به کمک آزمایشهای تجربی بررسی شد. در ادامه با تغییر پارامترهای ورودی در شبیهسازی، خروجیهای نامبرده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که زاویه دیواره و پهنای کانال بیشترین تاثیر را بر مقدار برگشت فنری صفحات شکلدهی شده دارند. نتایج در ارتباط با پارامتر فرآیندی چون تاثیر روانکار نشان داد که مقدار برگشت فنری تقریبا مستقل از پارامتر روانکار است. اما در شرایط کاملا برابر، در حالت استفاده از روانکار، توزیع تنش در گوشهها و دیواره کانال بسیار یکنواختتر است.

کلیدواژه ها:

PEM fuel cell ، Metallic bipolar plate ، Stamp forming ، Springback ، ABAQUS simulation ، پیل سوختی پلیمری ، صفحات دو قطبی فلزی ، شکل دهی استمپینگ ، برگشت فنری ، شبیه سازی المان محدود