مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

طراحی و ساخت سیستم شکل‌دهی داغ با دمش گاز برای تولید صفحات دوقطبی حلزونی آلومینیومی پیل سوختی و بررسی اثر پارامترهای فرآیند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
2 استادیار، گروه علوم مهندسی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
3 مربی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
10.22034/ijme.2026.594501.2214
چکیده
صفحات دوقطبی یکی از اجزای کلیدی پیل‌های سوختی هستند که طراحی آن‌ها با حداقل ضخامت و وزن، نقش مهمی در افزایش بازدهی سامانه دارد. آلیاژهای آلومینیوم به دلیل وزن کم و مقاومت به خوردگی گزینه‌ای مناسب برای این کاربرد محسوب می‌شوند، اما شکل‌پذیری محدود آن‌ها در دماهای پایین استفاده از روش‌های متداول شکل‌دهی را با چالش مواجه می‌سازد. در این پژوهش، فرآیند شکل‌دهی داغ با دمش گاز به‌منظور تولید صفحات دوقطبی حلزونی (ارشمیدسی) از آلومینیوم 1050 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، یک سیستم آزمایشگاهی شکل‌دهی با گاز گرم طراحی و ساخته شد و اثر پارامترهای اصلی فرآیند شامل دما، فشار گاز و زمان شکل‌دهی بر میزان عمق پرشدگی شیارها بررسی گردید. نتایج تجربی نشان داد که افزایش دما بیشترین تأثیر را بر افزایش شکل‌پذیری و عمق پرشدگی دارد، در حالی که فشار و زمان شکل‌دهی اثر کمتری از خود نشان می‌دهند. نتایج این تحقیق کارایی فرآیند دمش گاز گرم را برای تولید صفحات دوقطبی آلومینیومی با هندسه‌های پیچیده تأیید می‌کند. افزایش دمای شکل‌دهی از 200 به 400 درجه سانتی‌گراد باعث افزایش عمق شکل‌دهی به میزان 3 برابر شده است. افزایش فشار گاز به میزان 20 بار باعث رشد بالای 70 درصدی عمق شیارهای شکل داده شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Design and Development of a Hot Gas Blow Forming System for Manufacturing Archimedean Spiral Aluminum Bipolar Plates for Fuel Cells and Investigation of Process Parameters

نویسندگان English

Seyed Jalal Hashemi 1
Sadegh Mirzamohammadi 2
Morteza Ramezani 3
1 Department of Mechanical Engineering, National University of Skills (NUS), Tehran, Iran
2 Department of Engineering sciences, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده English

Bipolar plates are among the key components of fuel cells, and their design with minimum thickness and weight plays an important role in improving overall system efficiency. Aluminum alloys are considered suitable candidates for this application due to their low density and good corrosion resistance; however, their limited formability at low temperatures poses challenges for conventional forming methods. In this study, a hot gas blow forming process is investigated for the fabrication of Archimedean spiral bipolar plates made of AA1050 aluminum alloy. For this purpose, a laboratory-scale hot gas forming system was designed and developed, and the effects of the main process parameters, including temperature, gas pressure, and forming time, on the channel filling depth were experimentally evaluated. The results indicate that increasing temperature has the most significant influence on improving formability and increasing channel depth, whereas gas pressure and forming time exhibit relatively smaller effects. The findings confirm the effectiveness of the hot gas blow forming process as a low-pressure and efficient method for manufacturing aluminum bipolar plates with complex geometries. Increasing the forming temperature from 200 to 400°C increased the forming depth by 3 times. Increasing the gas pressure to 20 bar increased the depth of the formed grooves by over 70%.

کلیدواژه‌ها English

Hot Gas Blow Forming
Fuel Cell Bipolar Plates
AA1050 Aluminum Alloy
Sheet Metal Formability
Archimedean Spiral Channels

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 شهریور 1405