[发明专利]用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及矫直工艺

说明书

本发明公开了用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及矫直工艺。辊组机构包括传输装置、异型孔冲裁模具、一次矫直装置、二次矫直装置。每个矫直装置包括位于同步带的相对两侧的上矫直辊和下矫直辊。上矫直辊位于同步带置有双极板的一侧，且外侧壁上开设至少一个呈扇形的凹陷区域，凹陷区域与双极板的微流道相对应用于在双极板经过上矫直辊和下矫直辊之间时，面向并容纳双极板的微流道。双极板在流道轮廓成形后经同步带传送至一次矫直装置进行第一次矫直；经矫直后的双极板随着同步带到达异型孔冲裁模具的异型孔成形工位，由异型孔成形模具进行冲孔工艺；冲孔后的双极板仍由同步带带着移动至二次矫直装置进行第二次矫直。

技术领域

本发明涉及一种辊组机构，尤其涉及一种用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及其矫直工艺。

背景技术

面对石油、煤炭等不可再生能源日趋紧缺，加之雾霾等环境污染问题日益严重的今天，寻找清洁、可再生的能源设备成为当下研究的热点。质子交换膜燃料电池因其具有清洁、高效、可再生等优点引起国内外科研机构及公司的关注和研究。燃料电池是一种将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化成电能的装置，因其是一种高效、环境友好的发电装置而备受关注。质子交换膜燃料电池堆(PEMFC)主要由双极板、膜电阻件及催化剂等部件组成，其中双极板是其重要组件之一，它的主要作用有输送和分隔反应气体、排除反应生成水，调整平衡电池堆的温度、收集并传导电流，起到支撑电池堆架构，重量占整个电堆的60％～80％，制造成本占30％～45％。所以研发经济高效且加工产品质量高的工艺和设备是促进燃料电池快速走向商业化的待解决关键问题。

目前PEMFC双极板主要石墨双极板、合金双极板和金属双极板，其中石墨双极板的制备和使用技术相对比较成熟，但由于石墨双极板的生产成本和周期较长不利于燃料电池的商业化发展，所以寻找材料成本低，加工过程简单，生产效率高的制备方法成为研究的热点。目前，关于金属双极板的研究取得较大的进展，但主要是关于双极板的表面改性工艺，对双极板的成形工艺方法的相关报道较少，关于双翘曲矫直的设备和方法更少。

目前制造金属双极板的主要方法是冲压成形法，但由于双极板的结构复杂，而流场结构特征尺寸极小(零点几个毫米)，在采用冲压成形时，金属薄板受到的加工应力集中且不对称问题不能忽视。成形后的双极板由于受力不均，残余应力较大容易出现严重的翘曲变形，对燃料电池的装配及工作性能有严重影响。

发明内容

本发明是针对现有金属双极板冲压成形后出现的翘曲缺陷，提供一种用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构及其矫直工艺，本发明能够对双极板流域场外部分进行矫直，矫直过程中不会破坏流道轮廓，调整上矫直辊的各部件能够适应不同尺寸双极板的矫直，可以显著提高双极板的平整度。

本发明的解决方案是：一种用于矫直带有微流道的金属双极板的辊组机构，其包括：传输装置，其包括传输待加工的带有微流道的金属双极板的同步带、以及驱动同步带传输的驱动组件；异型孔冲裁模具，其在所述金属双极板上冲孔实现所述金属双极板的异型孔成形；一次矫直装置，其对传输入异型孔冲裁模具前的所述金属双极板进行一次矫直；二次矫直装置，其对传输出异型孔冲裁模具后的所述金属双极板进行二次矫直；

其中，每个矫直装置包括上矫直辊和下矫直辊；上矫直辊和下矫直辊位于同步带的相对两侧，且所述上矫直辊位于同步带置有金属双极板的一侧；所述上矫直辊的外侧壁上开设至少一个呈扇形的凹陷区域，所述凹陷区域与所述金属双极板的微流道相对应，用于在所述金属双极板经过上矫直辊和下矫直辊之间时，面向并容纳所述金属双极板的微流道，下矫直辊为一个整体辊。

作为上述方案的进一步改进，所述凹陷区域开设在所述上矫直辊的中部；所述上矫直辊的两端分别为等直径的滑动辊。

再进一步地，所述凹陷区域呈扇形，所述上矫直辊的中部形成连接两个滑动辊的扇形辊，扇形辊的最大直径不大于两个滑动辊的直径。

优选地，两个滑动辊和扇形辊通过辊轴同轴固定。