一种加工双极板流道的激光加工系统技术方案

本发明专利技术公开一种加工双极板流道的激光加工系统，包括控制器、表面微观光学检测设备、皮秒激光器、扩束器、振镜和聚焦场镜，控制器发送表征待加工流道的横截面为非矩形横截面的待加工流道形貌尺寸特征至皮秒激光器，发送至少包括多个不同的扫描路径信息的待加工信息至振镜，皮秒激光器根据接收到的待加工流道形貌尺寸特征射出激光经扩束器至振镜，振镜根据多个扫描路径信息，控制接收到的激光通过聚焦场镜形成的聚焦光斑对石墨复合材料基材进行扫描得到扫描后流道并在扫描后流道的形貌尺寸特征与待加工流道形貌尺寸特征之间的差异在误差范围内时，将扫描后流道作为最终流道。应用本发明专利技术能加工出横截面为非矩形横截面的流道形貌，提升燃料电池性能。提升燃料电池性能。提升燃料电池性能。

【技术实现步骤摘要】
一种加工双极板流道的激光加工系统


[0001]本专利技术涉及双极板
，具体而言，涉及一种加工双极板流道的激光加工系统。

技术介绍

[0002]双极板是燃料电池的核心部件之一，石墨复合材料是燃料电池双极板的理想材料，石墨复合材料双极板的流道设计是决定燃料电池性能的关键因素。
[0003]目前，石墨复合材料双极板的流道加工方法通常基于模具热压如图1所示，经历上料、模压和脱模最终得到加工后的双极板。由于模具热压受限于模具设计、模压工艺和脱模过程的影响，只能加工出比较简单的流道形貌，例如图1中的横截面为矩形的直流道，很难加工出横截面为非矩形横截面的流道。
[0004]现有技术中通过简单调控流道形貌的参数，例如直流道的宽度、深度和间距来优化双极板的传热传质性能，然而这种简单调控无法达到较好的效果，限制了燃料电池性能的提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种加工双极板最终流道的激光加工系统，能够加工出横截面为非矩形横截面的流道形貌，提升了燃料电池性能。具体的技术方案如下。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种加工双极板流道的激光加工系统，所述激光加工系统包括控制器、表面微观光学检测设备、皮秒激光器、扩束器、振镜和聚焦场镜，所述表面微观光学检测设备、所述皮秒激光器和所述振镜均与所述控制器电连接，所述振镜与所述表面微观光学检测设备电连接，所述聚焦场镜安装于所述振镜的出口，石墨复合材料基材设置于所述聚焦场镜的下方；
[0007]所述控制器发送待加工流道形貌尺寸特征至所述皮秒激光器，并发送待加工信息至所述振镜，其中，所述待加工信息至少包括多个不同的扫描路径信息，所述待加工流道形貌尺寸特征表征待加工流道的横截面为非矩形横截面；
[0008]所述皮秒激光器根据接收到的待加工流道形貌尺寸特征射出激光至所述扩束器；
[0009]所述扩束器对接收到的激光的直径进行扩大得到扩大后的激光并射出至所述振镜；
[0010]所述振镜根据所述多个扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述石墨复合材料基材进行扫描得到扫描后流道，并发送扫描完成信息至所述表面微观光学检测设备；
[0011]所述表面微观光学检测设备接收所述扫描完成信息，检测所述扫描后流道的形貌尺寸特征并发送至所述控制器；
[0012]所述控制器对比所述扫描后流道的形貌尺寸特征与所述待加工流道形貌尺寸特征之间的差异是否在误差范围内，如果是，将所述扫描后流道作为最终流道。
[0013]可选的，将所述多个扫描路径信息中的第一个扫描路径信息作为当前扫描路径信息，所述振镜根据所述当前扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述石墨复合材料基材的上表面进行扫描得到具有矩形横截面的直流道；
[0014]将所述具有矩形横截面的直流道作为扫描后直流道，将所述当前扫描路径信息的下一个扫描路径信息作为当前扫描路径信息，根据所述当前扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述扫描后直流道的上表面进行扫描得到新的具有矩形横截面的直流道；
[0015]将新的具有矩形横截面的直流道作为扫描后直流道，返回执行所述将所述当前扫描路径信息的下一个扫描路径信息作为当前扫描路径信息的步骤直至所有的扫描路径信息均已完成为止得到经多次扫描后形成的扫描后流道；
[0016]其中，当前扫描路径信息的下一个扫描路径信息包含的起始扫描位置相对于当前扫描路径信息包含的起始扫描位置更靠近扫描后直流道的底面中心，且当前扫描路径信息的下一个扫描路径信息中的路径长度小于当前扫描路径信息中的路径长度。
[0017]可选的，所述待加工信息还包括第一流道间隔和第一流道数量；
[0018]在得到所述最终流道后，所述振镜根据所述第一流道间隔、所述第一流道数量和所述多个扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述石墨复合材料基材的上表面进行扫描得到多个与所述最终流道相同的第一流道，所述最终流道和所述多个第一流道组成第一流道阵列；
[0019]其中，所述第一流道阵列中包含的各流道之间的间隔为所述第一流道间隔，所述第一流道阵列中包含的流道的总数量为所述第一流道数量。
[0020]可选的，所述激光加工系统还包括第一反射镜和第二反射镜；
[0021]所述扩束器对接收到的激光的直径进行扩大得到扩大后的激光并射至所述第一反射镜，经所述第一反射镜反射得到第一反射光并射至所述第二反射镜，经所述第二反射镜反射得到第二反射光并射出至所述振镜。
[0022]可选的，所述激光加工系统还包括移动平台，所述移动平台与所述控制器连接，所述移动平台设置于所述聚焦场镜的下方，所述石墨复合材料基材固定于所述移动平台的上方；
[0023]所述控制器发送第二流道间隔和第二流道数量至所述移动平台；
[0024]在得到所述最终流道后，所述移动平台根据所述第二流道间隔进行移动，所述振镜根据所述多个扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述石墨复合材料基材的上表面进行扫描得到多个与所述最终流道相同的第二流道，所述最终流道和所述多个第二流道组成第二流道阵列；
[0025]其中，所述第二流道阵列中包含的各流道之间的间隔为所述第二流道间隔，所述第二流道阵列中包含的流道的总数量为所述第二流道数量。
[0026]可选的，所述聚焦光斑的直径的量级为微米量级。
[0027]可选的，所述最终流道的横截面为U型横截面。
[0028]可选的，所述最终流道的横截面的形状为V型横截面。
[0029]可选的，所述皮秒激光器的脉宽小于10皮秒。
[0030]可选的，所述最终流道的横截面的形状为台阶状横截面。
[0031]由上述内容可知，本专利技术实施例提供的加工双极板流道的激光加工系统中，控制器发送待加工流道形貌尺寸特征至皮秒激光器，并发送待加工信息至振镜，其中，待加工信息至少包括多个不同的扫描路径信息，待加工流道形貌尺寸特征表征待加工流道的横截面为非矩形横截面，皮秒激光器根据接收到的待加工流道形貌尺寸特征射出激光至扩束器，扩束器对接收到的激光的直径进行扩大得到扩大后的激光并射出至振镜，振镜根据多个扫描路径信息，控制接收到的激光通过聚焦场镜形成的聚焦光斑对石墨复合材料基材进行扫描得到扫描后流道，并发送扫描完成信息至表面微观光学检测设备，表面微观光学检测设备接收扫描完成信息，检测扫描后流道的形貌尺寸特征并发送至控制器，控制器对比扫描后流道的形貌尺寸特征与待加工流道形貌尺寸特征之间的差异是否在误差范围内，如果是，将扫描后流道作为最终流道。本专利技术实施例中，通过控制器控制皮秒激光器基于待加工流道形貌尺寸特征以及振镜基于多个不同的扫描路径信息对石墨复合材料基材进行扫描的方式得到扫描后流道，并在对比扫描后流道的形貌尺寸特征与待加工流道形貌尺寸特征之间的差异在误差范围内时，将扫描后流道作为最终流道，由于待加工流道形貌尺寸特征表征待加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加工双极板流道的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统包括控制器、表面微观光学检测设备、皮秒激光器、扩束器、振镜和聚焦场镜，所述表面微观光学检测设备、所述皮秒激光器和所述振镜均与所述控制器电连接，所述振镜与所述表面微观光学检测设备电连接，所述聚焦场镜安装于所述振镜的出口，石墨复合材料基材设置于所述聚焦场镜的下方；所述控制器发送待加工流道形貌尺寸特征至所述皮秒激光器，并发送待加工信息至所述振镜，其中，所述待加工信息至少包括多个不同的扫描路径信息，所述待加工流道形貌尺寸特征表征待加工流道的横截面为非矩形横截面；所述皮秒激光器根据接收到的待加工流道形貌尺寸特征射出激光至所述扩束器；所述扩束器对接收到的激光的直径进行扩大得到扩大后的激光并射出至所述振镜；所述振镜根据所述多个扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述石墨复合材料基材进行扫描得到扫描后流道，并发送扫描完成信息至所述表面微观光学检测设备；所述表面微观光学检测设备接收所述扫描完成信息，检测所述扫描后流道的形貌尺寸特征并发送至所述控制器；所述控制器对比所述扫描后流道的形貌尺寸特征与所述待加工流道形貌尺寸特征之间的差异是否在误差范围内，如果是，将所述扫描后流道作为最终流道。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，将所述多个扫描路径信息中的第一个扫描路径信息作为当前扫描路径信息，所述振镜根据所述当前扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述石墨复合材料基材的上表面进行扫描得到具有矩形横截面的直流道；将所述具有矩形横截面的直流道作为扫描后直流道，将所述当前扫描路径信息的下一个扫描路径信息作为当前扫描路径信息，根据所述当前扫描路径信息，控制接收到的激光通过所述聚焦场镜形成的聚焦光斑对所述扫描后直流道的上表面进行扫描得到新的具有矩形横截面的直流道；将新的具有矩形横截面的直流道作为扫描后直流道，返回执行所述将所述当前扫描路径信息的下一个扫描路径信息作为当前扫描路径信息的步骤直至所有的扫描路径信息均已完成为止得到经多次扫描后形成的扫描后流道；其中，当前扫描路径信息的下一个扫描路径信息包含的起始扫描位置相对于当前扫描路径信息包含的起始扫描位置更靠近扫描后直流道的底面...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冠雷，赵阳，熊兴，薛峰，汤波，张科勋，
申请(专利权)人：冠驰新能科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：