电磁微冲孔实验研究
金属箔板电磁微冲孔工艺实验研究，对电磁微冲裁变形过程进行了分析，探讨了工艺参数对微冲孔质量的影响规律，揭示了金属箔板电磁微冲裁断裂机制。结果显示，随着放电能量增加、凹模孔径增大，微孔断面毛刺和圆角带减小，而随着坯料厚度增大，微孔断面圆角带增大，毛刺逐渐减小。SS304不锈钢箔板冲裁断裂模式为有韧窝的韧性断裂，而T2紫铜箔板在电磁微冲孔 过程中出现断口平整的无韧窝拉伸断裂、无韧窝的拉伸断裂和有韧窝的拉伸断 裂等多种断裂模式。微孔质量检测结果显示，电磁微冲孔微孔轮廓尺寸精度较 高、断面质量好，可以实现微孔的高效率、低成本、高质量的生产加工。关键词 电磁微成形，微冲孔，成形工艺 目 录
1 绪论 1
1.1引言 1
1.2双极板的成形工艺和研究现状 1
1.2.1双极板基本结构 1
1.2.2双极板的研究现状 3
2 电磁微冲孔实验 5
2.1实验模具 5
2.2实验材料 5
2.3冲孔的过程分析 5
2.4冲孔的应力应变分析 7
2.5冲孔断面分布 7
2.6工艺参数对微冲孔的影响规律 8
2.6.1箔板的厚度 8
2.6.2材料性能 10
2.6.3放电能量 11
2.6.4放电的次数 14
2.6.5凹模的刃口尺寸 15
3 冲孔过程断裂机理的分析 16
3.1箔板厚度的影响规律 16
3.2材料的影响规律 18
3.3放电能量的影响规律 18
3.4微冲孔的尺寸精度 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 引言
金属双极板是由流场和极板组成的。金属双极板包括燃料的反应区，极板装配孔和燃料的进、出口，所以加工金属双极板时有多种工艺，比如装配孔的冲裁，双极板燃料的进出口等。电磁微冲孔技术是金属箔板在磁压力冲击载荷与冲孔凹模的共同的作用下，首先发生塑性变形直至发生剪切断裂的一种新型的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 引言
金属双极板是由流场和极板组成的。金属双极板包括燃料的反应区，极板装配孔和燃料的进、出口，所以加工金属双极板时有多种工艺，比如装配孔的冲裁，双极板燃料的进出口等。电磁微冲孔技术是金属箔板在磁压力冲击载荷与冲孔凹模的共同的作用下，首先发生塑性变形直至发生剪切断裂的一种新型的快速箔板微冲孔加工技术。电磁微冲孔加工技术有很多优点，，比如模具结构简单，冲裁质量好等，最为突出的是模具的成本比较低，模具的装配较简单，模具的调整也比较容易些。电磁微冲孔技术是一种脉冲比较短，加工效率比较高的加工技术，其工作原理是金属薄板当中的带电粒子受到磁压力的作用而发生了剪切变形的过程。燃料电池金属双极板的成型工艺及其研究现状进行介绍分析，介绍微冲孔的实验条件，开展金属箔板电磁微冲孔实验研究，对在实验过程中的各种数据和发生的各种现象进行分析。使用扫描电镜观察微冲孔断面特征，对微冲孔过程断裂机理进行分析，并对电磁微冲孔的尺寸精度进行了评价。
1.2 双极板的成形工艺和研究现状
随着科技的发展，时代的进步，电磁微成型技术也将被普遍应用，各种微成型的产品也将被广泛的应用于人们的生活当中，比如在电子产品，军事武器装备等方面。这种情况就需要电源有很强的隐蔽性，微型化等优良的特点。现如今普遍应用的电池有镍氢电池，锂离子电池和镍镉电池等，同时这种技术已经比较成熟。所以想要在原有的电池技术上有所提高比较困难，这也直接的说明了要想提高它的性能就要在别的方面做出突破，打破常规，发展新的技术来满足电子产品的发展。 燃料电池的实质是在不经过燃烧的情况下将化学能转化为电能，是一种发电储能设备。下面以质子交换膜燃料电池为例作进一步说明。它是一种很有发展前景的新能源[05-08]。
1.2.1 双极板基本结构
双极板是电池的主要部件之一，如图 1-1 所示，双极板[09]一般称为电极板，是因为电极板连接着电池的阴极和阳极。
质子交换膜燃料电池对流场板有以下要求[10-16]：
(1)双极板的电阻比较低。
图 1-1 双极板
（2）流场板的化学稳定性和抗腐蚀性能比较好。
（3）组成材料的导热性能比较好，这样可以使各部分的温度一致。
（4）组成材料的气密性能比较好，这样可以避免燃料渗透出来。
（5）组成材料有较高的强度，良好的塑性变形能力，同时有较轻的重量。
现在已经知道的流场有多孔状，点状，网状，交指状等[17,18]。如图 1-2 所示。
(a)多孔型 (b)点状; (c)网状
（d）平行状 (e) 单通道; (f) 多通道
图 1-2 流场
当前质子交换膜电池流场板主要是石墨，它的重量和他的制造成本占据总重量和总成本的比重比较大，这就成为了阻止电池产业化的主要因素。所以，如果想实现燃料电池的持续化，产业化的发展，就要从它的重量和成本入手。怎样降低它的重量和成本是研究的关键，使它更具有发展前景[19-22].
如果想要避免在减小燃料电池流场的尺寸的时候所引起的尺寸效应，就要提高对他的加工工艺的要求。如果降低它的成本，减小它的重量，这样会使他的模具间的配合更加困难。在过去的很长一段时间当中，国内外的很多学者也做了很多关于这方面的研究，这也是电池产业得到了很大的发展[27,28]。
1.2.2 双极板的研究现状
调查发现，人们在日常生活中对于电池的使用量比较大，这就是他产生了很大的商业价值。如何在达到批量化生产的前提下降低它的生产成本，又因为在燃料电池的组成部分中双极板所占的比例较大，所以产生了对双极板的研究。经研究调查发现电磁成型技术在生产双极板时表现出了很大的优势。而采用电磁成型技术的原因有：
电磁成型技术在很大程度上可以降低他的生产成本。
利用电磁成型技术所制造的零件相对于普通工艺所制造的零件有较高的尺寸精度。
电磁成型技术对于不同要求的双极板有很多的加工工艺特点来应对其要求。
实验发现，电磁微成型模具之间是单面接触的，所以这样就特
1 绪论 1
1.1引言 1
1.2双极板的成形工艺和研究现状 1
1.2.1双极板基本结构 1
1.2.2双极板的研究现状 3
2 电磁微冲孔实验 5
2.1实验模具 5
2.2实验材料 5
2.3冲孔的过程分析 5
2.4冲孔的应力应变分析 7
2.5冲孔断面分布 7
2.6工艺参数对微冲孔的影响规律 8
2.6.1箔板的厚度 8
2.6.2材料性能 10
2.6.3放电能量 11
2.6.4放电的次数 14
2.6.5凹模的刃口尺寸 15
3 冲孔过程断裂机理的分析 16
3.1箔板厚度的影响规律 16
3.2材料的影响规律 18
3.3放电能量的影响规律 18
3.4微冲孔的尺寸精度 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 引言
金属双极板是由流场和极板组成的。金属双极板包括燃料的反应区，极板装配孔和燃料的进、出口，所以加工金属双极板时有多种工艺，比如装配孔的冲裁，双极板燃料的进出口等。电磁微冲孔技术是金属箔板在磁压力冲击载荷与冲孔凹模的共同的作用下，首先发生塑性变形直至发生剪切断裂的一种新型的
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致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 引言
金属双极板是由流场和极板组成的。金属双极板包括燃料的反应区，极板装配孔和燃料的进、出口，所以加工金属双极板时有多种工艺，比如装配孔的冲裁，双极板燃料的进出口等。电磁微冲孔技术是金属箔板在磁压力冲击载荷与冲孔凹模的共同的作用下，首先发生塑性变形直至发生剪切断裂的一种新型的快速箔板微冲孔加工技术。电磁微冲孔加工技术有很多优点，，比如模具结构简单，冲裁质量好等，最为突出的是模具的成本比较低，模具的装配较简单，模具的调整也比较容易些。电磁微冲孔技术是一种脉冲比较短，加工效率比较高的加工技术，其工作原理是金属薄板当中的带电粒子受到磁压力的作用而发生了剪切变形的过程。燃料电池金属双极板的成型工艺及其研究现状进行介绍分析，介绍微冲孔的实验条件，开展金属箔板电磁微冲孔实验研究，对在实验过程中的各种数据和发生的各种现象进行分析。使用扫描电镜观察微冲孔断面特征，对微冲孔过程断裂机理进行分析，并对电磁微冲孔的尺寸精度进行了评价。
1.2 双极板的成形工艺和研究现状
随着科技的发展，时代的进步，电磁微成型技术也将被普遍应用，各种微成型的产品也将被广泛的应用于人们的生活当中，比如在电子产品，军事武器装备等方面。这种情况就需要电源有很强的隐蔽性，微型化等优良的特点。现如今普遍应用的电池有镍氢电池，锂离子电池和镍镉电池等，同时这种技术已经比较成熟。所以想要在原有的电池技术上有所提高比较困难，这也直接的说明了要想提高它的性能就要在别的方面做出突破，打破常规，发展新的技术来满足电子产品的发展。 燃料电池的实质是在不经过燃烧的情况下将化学能转化为电能，是一种发电储能设备。下面以质子交换膜燃料电池为例作进一步说明。它是一种很有发展前景的新能源[05-08]。
1.2.1 双极板基本结构
双极板是电池的主要部件之一，如图 1-1 所示，双极板[09]一般称为电极板，是因为电极板连接着电池的阴极和阳极。
质子交换膜燃料电池对流场板有以下要求[10-16]：
(1)双极板的电阻比较低。
图 1-1 双极板
（2）流场板的化学稳定性和抗腐蚀性能比较好。
（3）组成材料的导热性能比较好，这样可以使各部分的温度一致。
（4）组成材料的气密性能比较好，这样可以避免燃料渗透出来。
（5）组成材料有较高的强度，良好的塑性变形能力，同时有较轻的重量。
现在已经知道的流场有多孔状，点状，网状，交指状等[17,18]。如图 1-2 所示。
(a)多孔型 (b)点状; (c)网状
（d）平行状 (e) 单通道; (f) 多通道
图 1-2 流场
当前质子交换膜电池流场板主要是石墨，它的重量和他的制造成本占据总重量和总成本的比重比较大，这就成为了阻止电池产业化的主要因素。所以，如果想实现燃料电池的持续化，产业化的发展，就要从它的重量和成本入手。怎样降低它的重量和成本是研究的关键，使它更具有发展前景[19-22].
如果想要避免在减小燃料电池流场的尺寸的时候所引起的尺寸效应，就要提高对他的加工工艺的要求。如果降低它的成本，减小它的重量，这样会使他的模具间的配合更加困难。在过去的很长一段时间当中，国内外的很多学者也做了很多关于这方面的研究，这也是电池产业得到了很大的发展[27,28]。
1.2.2 双极板的研究现状
调查发现，人们在日常生活中对于电池的使用量比较大，这就是他产生了很大的商业价值。如何在达到批量化生产的前提下降低它的生产成本，又因为在燃料电池的组成部分中双极板所占的比例较大，所以产生了对双极板的研究。经研究调查发现电磁成型技术在生产双极板时表现出了很大的优势。而采用电磁成型技术的原因有：
电磁成型技术在很大程度上可以降低他的生产成本。
利用电磁成型技术所制造的零件相对于普通工艺所制造的零件有较高的尺寸精度。
电磁成型技术对于不同要求的双极板有很多的加工工艺特点来应对其要求。
实验发现，电磁微成型模具之间是单面接触的，所以这样就特
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