【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属加工制造领域，更具体地，涉及一种利用高频振荡电磁力校平金属双极板的装置及方法。
技术介绍
1、金属双极板作为质子交换膜燃料电池的关键部件，具有轻薄、机械强度高等优越特性，在实际应用中，需要数百块双极板相互堆叠，这对金属双极板的平整度和表面微流道精度要求极高，然而在成形和各种热处理和机械加工的过程中，双极板内部会产生大量分布不均匀的内应力，当外部卸载后，这部分内应力不能完全自行随之消失，若不加以消除，将导致双极板表面形成褶皱和卷翘，严重影响双极板的平整度，这部分残存的内应力即为残余应力。除了给双极板平整度带来不利影响，残余应力还会降低双极板的疲劳强度和尺寸稳定性，增加腐蚀开裂的风险。因此，研究金属双极板成形加工过程中的残余应力控制与消除技术对于实现金属双极板校平、高质量成形有着重要意义。传统的残余应力消减法包括自然时效、热时效、振动时效等，在处理金属双极板时存在操作条件严格、可能降低工件疲劳强度、耗时较长等弊端。
2、随着技术的发展，近年也兴起了包括超声冲击法、深冷法、电脉冲法、磁处理法、电磁力处理法在内的一系列新型残余应力消减法。(1)超声冲击法：专利文献cn202110513832.3提出一种利用超声冲击消除焊缝残余应力消除装置，利用大功率的能量驱动冲头，以每秒约上万次的速度对材料表面进行冲击，使得材料表层改变原有的应力场，产生压缩应力，但此方法主要用于焊接构件的焊缝处局部残余应力的消除，无法对整个构件的残余应力进行调控，且经超声冲击法处理的某些材料拉伸性能会被削弱。(2)深冷法：专利文献cn20
3、综上，现有技术存在残余应力消除效率低、成本高、难以保证金属双极板平整度和流道精度等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种利用高频振荡电磁力校平金属双极板的装置及方法，旨在解决现有技术存在残余应力消除效率低、成本高、难以保证金属双极板平整度和流道精度的问题。
2、本专利技术提供了一种利用高频振荡电磁力校平金属双极板的装置，包括：电磁线圈模块、第一脉冲电源、导电通道、压边片和成形模具；电磁线圈模块用于产生背景磁场；第一脉冲电源用于产生向电磁线圈放电的脉冲电流；导电通道用于为待处理金属双极板中的涡流提供感应电流回路；待处理金属双极板水平放置于导电通道上方，导电通道与待处理金属双极板构成感应电流回路，待处理金属双极板上方放置压边片，防止待处理金属双极板偏移引起流道精度下降，成形模具位于待处理金属双极板下方。由导电通道、待处理金属双极板、压边片和成形模具组成的整体放置于电磁线圈内部；工作时，将待处理金属双极板固定在成形模具与压边片之间，第一脉冲电源对电磁线圈模块放电，电磁线圈模块内部区域产生脉冲磁场，导电通道为区域中待处理金属双极板内部产生的涡流提供感应电流回路，在感应电流和空间中磁场的共同作用下，待处理金属双极板在受到振荡电磁力作用，且因压边片的固定作用，待处理金属双极板受振荡电磁力时不会上下移动，在消除残余应力保证平整度的同时能够最大程度地保持流道精度，实现双极板高质量成形。
3、更进一步地，电磁线圈模块包括：电磁线圈、第一铜电极和第二铜电极；第一铜电极和第二铜电极均与电磁线圈连接，且第一铜电极作为电磁线圈的入线端，第二铜电极作为电磁线圈的出线端。
4、其中，电磁线圈模块还包括：线圈骨架，线圈骨架紧贴于电磁线圈内表面，用于固定电磁线圈，电磁线圈通过铜电极引出导线，与第一脉冲电源相连接。
5、其中，电磁线圈的截面形状可以为矩形，且电磁线圈内部为中空结构。
6、其中，电磁线圈由横截面积为7×5mm2的紫铜导线绕制而成，且导线表面填涂环氧固化剂以提升线圈强度。
7、更进一步地，第一脉冲电源为电容器型脉冲电源，与第一铜电极和第二铜电极相连，产生脉冲电流经第一铜电极流入矩形线圈后经第二铜电极流出。
8、其中，第一脉冲电源的电容量可以为10μf～50μf。
9、更进一步地，还包括：第二脉冲电源和板材电极；板材电极设置在待处理金属双极板的两端，第二脉冲电源与板材电极连接，第二脉冲电源用于产生向待处理金属双极板放电的脉冲电流。
10、进一步优选地，板材电极可以采用黄铜材料，厚度为5mm，待处理金属双极板的厚度为50μm～100μm。
11、本专利技术还提供了一种利用高频振荡电磁力校平金属双极板的方法，包括下述步骤：
12、步骤1：将待处理金属双极板和导电通道放入矩形线圈内部中空区域，确保待处理金属双极板所在平面与矩形线圈的底边保持平行，待处理金属双极板置于下方模具和上方压边片之间；
13、步骤2：利用第一脉冲电源对矩形线圈放电，线圈内部区域将在脉冲电流的作用下产生脉冲磁场，待处理金属双极板内部将产生感应涡流，导电通道为这部分涡流提供回路，待处理金属双极板上的感应电流与空间磁场共同作用，获得所需的高频振荡电磁力；振荡电磁力与待处理金属双极板内部存在的残余应力叠加超过材料的屈服强度，待处理金属双极板在宏观层面发生微小的塑性形变，在不造成双极板疲劳损伤的情况下，残余应力得到释放，双极板弯曲的程度得到改善，更贴合下方模具且平整度更佳。
14、更进一步地，还包括：
15、利用第二脉冲电源对待处理金属双极板放电，同时，线圈内部区域在第一脉冲电源产生的脉冲电流的作用下产生脉冲磁场，待处理金属双极板上流过的脉冲电流与背景磁场共同作用，产生高频振荡的电磁力；
16、在脉冲电流的影响下，待处理金属双极板内部位错密度下降，内部结构向原始无应力状态恢复；振荡电磁力与待处理金属双极板内部存在的残余应力叠加超过材料的屈服强度，待处理金属双极板在宏观层面发生微小的塑性形变，同时电脉冲进一步促进双极板内部位错运动，降低双极板的流变应力，并且在一定程度上抑制双极板回弹，有利于得到平整度和流道深度更佳的双本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用高频振荡电磁力校平金属双极板的装置，其特征在于，包括：电磁线圈模块、第一脉冲电源(3)、导电通道(4)、压边片(6)和成形模具(8)；
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁线圈模块包括：电磁线圈(1-1)、第一铜电极(1-2a)和第二铜电极(1-2b)；
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电磁线圈的截面形状为矩形，且所述电磁线圈内部为中空结构。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电磁线圈由横截面积为7×5mm2的紫铜导线绕制而成，且导线表面填涂环氧固化剂以提升线圈强度。
5.如权利要求2任一项所述的装置，其特征在于，所述第一脉冲电源(3)为电容器型脉冲电源，与所述第一铜电极(1-2a)和所述第二铜电极(1-2b)相连，产生脉冲电流经所述第一铜电极(1-2a)流入矩形线圈后经所述第二铜电极(1-2b)流出。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一脉冲电源(3)的电容量为10μF～50μF。
7.如权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，还包括：第二脉冲电
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述板材电极采用黄铜材料，厚度为5mm，所述待处理金属双极板(2)的厚度为50μm～100μm。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的装置实现电磁力校平金属双极板的方法，其特征在于，包括下述步骤：
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种利用高频振荡电磁力校平金属双极板的装置，其特征在于，包括：电磁线圈模块、第一脉冲电源(3)、导电通道(4)、压边片(6)和成形模具(8)；
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁线圈模块包括：电磁线圈(1-1)、第一铜电极(1-2a)和第二铜电极(1-2b)；
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电磁线圈的截面形状为矩形，且所述电磁线圈内部为中空结构。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电磁线圈由横截面积为7×5mm2的紫铜导线绕制而成，且导线表面填涂环氧固化剂以提升线圈强度。
5.如权利要求2任一项所述的装置，其特征在于，所述第一脉冲电源(3)为电容器型脉冲电源，与所述第一铜...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩小涛，曾涵诗，董芃欣，吴泽霖，陈遥，黄艺帆，曹全梁，李亮，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。