مطالعه تأثیر پارامترهای موثر در شکل دهی صفحات دوقطبی با شیار مارپیچ موازی با روش هیدروفرمینگ با استفاده از روشهای تجربی و شبیه سازی

صفحات دوقطبی یکی از مهمترین اجزای پیل سوختی بشمار می¬آیند که بیشترین وزن و هزینه را در ساخت آن به خود اختصاص می¬دهند. در صنعت این قبیل صفحات را با روش¬های متنوعی همچون استمپینگ، شکل¬دهی با لایه لاستیکی، شکل¬دهی الکترومغناطیسی و هیدروفرمینگ تولید می¬کنند که هر کدام از آنها دارای معایب خاص خود می¬باشند. در این بین، فرآیند هیدروفرمینگ به دلیل دارا بودن مزایای متعدد، بعنوان یک روش کاربردی در شکل¬دهی صفحات دوقطبی با الگوی پیچیده مطرح است. صفحات دوقطبی دارای هندسه مسیر جریان سیال مختلفی هستند که عبارتند از: شیاری، پینی، متصل بهم و مارپیچ. در این میان، شکل¬دهی الگوی شیاری مارپیچ به دلیل پیچیدگی و دقت هندسی بالای الگوی مسیر جریان، فاصله کم بین شیارها و نیز ضخامت بسیار کم ورق، کار بسیار مشکلی است. تاکنون تحقیقات زیادی در زمینه الگوهای شیاری صورت گرفته است اما نکته¬ قابل توجهی که در شکل¬دهی این الگوها از اهمیت خاصی برخوردار است، دستیابی به نسبت عمق به عرض بالا در کانال¬ها می¬باشد که در این پژوهش مدنظر قرار داده شده است. از طرفی پژوهش¬هایی که تاکنون در زمینه شکل¬دهی الگوهای شیار مارپیچی انجام شده محدود به شکل¬دهی به روش لایه لاستیکی بوده و تاکنون شکل¬دهی این الگوی پیچیده به روش هیدروفرمینگ بررسی نشده است. از این رو در این پژوهش، قابلیت شکل¬دهی صفحات دو¬¬قطبی با الگوی شیار مارپیچ موازی به کمک روش هیدروفرمینگ به¬صورت تجربی و شبیه¬سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، صفحاتی از جنس فولاد زنگ¬نزن 304 به ضخامت 11/0 میلیمتر شکل داده شدند و تاثیر برخی از پارامترهای هندسی و فرآیندی بر شکل¬دهی این صفحات مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که حالت مطلوب برای شکل¬دهی صفحات، شیارهایی به پهنای دیواره 65/0 میلیمتر، عرض 5/1 میلیمتر، زاویه دیواره 10 درجه، شعاع فیلت داخلی 2/0 و خارجی 3/0 میلیمتر و نسبت شعاع مارپیچ کانال 2 می¬باشد. با دستیابی به پارامترهای هندسی و فرآیندی مطلوب، امکان شکل¬دهی صفحاتی با نسبت عمق به عرض بالا در حدود 53/0 در حالت مقعر و 62/0 در حالت محدب و با درصد پرشدگی 91/95% در حالت کلی میسر گردید.