شبیه سازی و ساخت صفحات دو قطبی فلزی پیل های سوختی به روش شکل دهی با دمش گاز

در این پایان نامه ساخت صفحات دو قطبی فلزی با الگوی پینی به روش تجربی و شبیه سازی اجزا محدود با استفاده از فرآیند شکل دهی با دمش گاز مورد بررسی قرار گرفته است. جنس صفحات مورد بررسی آلیاژ آلومینیوم 8111 به ضخامت 0.2 میلی متر انتخاب شد. ابتدا با استفاده از تست بالج آزاد و روابط تحلیلی خواص ماده مورد نظر در دمای °c 500 به دست آمده است. پارامترهای مورد بررسی شامل ارتفاع، قطر و شعاع لبه بیرونی پین، فشار و زمان شکل دهی می باشد. همچنین فاصله بین پین ها ثابت در نظر گرفته شد. تعدادی از پارامترهای فرآیند در آزمایشات تجربی مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج حاصل از شبیه سازی به کمک نرم افزار اجزاء محدود abaqus 6.9 مقایسه شده است. در طی انجام آزمایشات، از مسیر فشار ثابت و یکنواخت استفاده شده است. سپس سایر پارامترها با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با اعمال فشار 40 بار در قالب های با نسبت عمق به قطر (33/0h/s=) ، میتوان به پرشدگی بیش از 90% دست یافت. اما با افزایش فشار تا 50 بار، نازک شدگی بیش از 50% اتفاق می افتد. با افزایش زمان اعمال فشار، میزان پرشدگی ورق در درون قالب افزایش می یابد. البته این پرشدگی در لحظات اولیه شروع فرآیند بیشترین مقدار خود را داراست که به دلیل عدم ظهور رفتار خزشی است. با گذشت 1000 ثانیه از شروع فرآیند در اکثر حالات، میزان پرشدگی تغییر چندانی نمی کند. در حالتی که نسبت عمق به عرض کانال (5/0=h/w) می باشد، ورق در حین شکل دهی به دلیل عدم برخورد به کف یا دیواره های قالب، فضای قابل توجهی از قالب را پر کرده و پروفیل پرشدگی قالب افزایش می یابد. با افزایش قطر پین، اصطکاک بین ورق و قالب افزایش می یابد. درنتیجه از جریان یافتن ورق به داخل قالب جلوگیری شده و پروفیل پرشدگی کاهش می یابد. همچنین اگر نسبت عرض کانال به قطر پین (w/s) بیش از 66/0 باشد شاهد نازک شدگی بیش از 50 % خواهیم بود. با افزایش ارتفاع پین از 8/0 به 1 میلی متر، چون نسبت کشش افزایش می یابد بنابراین در قالب با ارتفاع بزرگ تر، نازک شدگی بیشتری در ورق مشاهده می شود. در حالتی که نسبت شعاع به ضخامت اولیه ورق (1r/t0=) باشد، میزان نازک شدگی در اکثر حالات قابل قبول بوده اما در حالتی که این نسبت 5/0 باشد، نازک شدگی بیشتر از 50 % رخ داده و احتمال پاره شدن ورق وجود دارد. با بررسی شرایط مختلف، حالتی مطلوب از لحاظ شکل دهی بدست آمد. معیار انتخاب این حالت مطلوب، بیشترین مقدار پر شدگی و کمترین مقدار نازک شدگی ورق در حین شکل دهی بوده است.