包括中间预成形和最终成形的板的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造金属或陶瓷材料板（２）的方法，该板包括占据板表面主要部分并在其至少一个侧面上为深浮雕图形的一个或多个范围（３）。更具体地说，构图成该板在所述范围的多个区域内的至少一个侧面上具有浮雕图形，该图形交替地带有高的突出部分和深谷（９）或凹部（８）；并且在侧面之间有薄的连接板（１０）。所述深浮雕图形范围至少局部地以宽的边缘部分（４）为边界。该宽边缘部分的厚度比在所述深浮雕图形范围内的板的平均厚度大。在一个预备工序中，制造中间产品（１），该中间产品包括至少一个第一部分（１１），它将形成所述深浮雕图形范围，然而本身还未深浮雕构图，但包含充足的材料量。然后，这个中间产品放置在两个雕刻的模制工具零件（３０、３１）之间。这两个工具零件互相冲击，其中，冲击件以大的动能冲击至少一个模制工具零件，使材料流出并充满工具零件之间的型腔。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种金属或陶瓷材料板的制造方法，该板包括一个或多个如下的范围，该范围占据板表面主要部分，并且至少在板的一个侧面上深浮雕(high relief)地构图(patterned)，更具体地说，构图成使得该板在所述至少一个侧面上，在所述的一个或多个范围内具有带交替的高突出部分和深谷或凹陷的形式，并且在侧面之间具有一个薄的连接板。所述深浮雕构图的范围或各范围至少局部由宽的边缘部分为界，该边缘部分的厚度大于所述高浮雕构图范围或各范围内的板的平均厚度。要用在燃料电池或热交换器中的板是上述板的典型例子。
技术介绍
上述形式的金属板很难制造，而要制造薄和具有显著的深浮雕构图，同时又宽的这种板是极其困难的。例如机械加工、电火花加工、腐蚀，激光加工等的传统方法速度慢且价格昂贵，并且用这种传统方法也难以得到精良的产品。这在很大程度上阻碍了燃料电池的发展，因为在燃料电池中具有许多深浮雕构图的板。系统中的这种板可用于例如将不同的气体隔开，输送剩余的产品以及导通在燃料电池中产生的电流。这种板的中心范围通常为圆形、方形或矩形形状，在其两侧有互相被较高的榫舌隔开的槽，这些深浮雕构图的区域被一个周边上的较宽的边缘包围，该边缘形成一个围绕着深浮雕构图的中心区的平的框架，而榫舌的顶部平面与框架的二个侧面重合。这种板的厚度变化相当大，但一般不超过3mm，而槽之间的连接板的厚度例如大约为1mm左右。根据今天的技术水平，在板上形成槽的方法为各种加工方法，但如上所述，它们速度慢且价格昂贵。利用传统的模制方法，因为相当大的摩擦力阻止材料的输送，因此材料不可能完全流入压型模具(tool mould)中。另一方面，为了使材料完全充满压型模具，而在传统的进行输送材料的设备中施加较大的压力，那么会损坏工具。在制造要用于热交换器中的板时也有同样的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非常方便的方法，用于前序部分所述类型的金属板的制造，尤其是用于燃料电池和/或热交换器的金属板的制造。更具体地说，本专利技术旨在提供一种比传统技术便宜得多的制造技术，尽管如此，该技术仍可以保证产品在尺寸精度、密度和其他特征方面满足对燃料电池板和热交换器板所提出的非常严格的要求。然而，本专利技术的方法不仅限于制造燃料电池板和热交换器板，而且可以广泛用于其他金属板，特别是相对于厚度而言较宽的板。根据本专利技术，使用模制技术，采用较大的动能来制造带有深浮雕图形的侧面的板。但是，当从粉末或平板开始时，不能用单一冲击形成的较大动能来制造具有这种图形的板。即使材料由较大动能形成时所产生的非常大的压力得以软化，但是材料的能力受到限制以至于不仅不能流到模制工具中形成深浮雕图形的该部分内的迷宫式通道中，而且不能流出至较厚的边缘部分中。用同一工具通过一系列冲击也不能制成产品。相反，当从粉末开始，这个问题更严重。粉末在第一次冲击时会在表面层上塑化。但使粉末在粉末床上进一步减小塑化程度更困难，结果使结构压实很不均匀，摩擦增大。因此，本专利技术的原理是首先制造一个中间产品，该中间产品适用于基于单一冲击通过提供非常大的动能而形成深浮雕构图的板的最终成形操作。根据本专利技术，在至少一个预先工序中，制造中间产品，该中间产品包括第一部分和第二部分第一部分将形成所述深浮雕构图的范围，但它还没有深浮雕构图，而是包含基本上与最终的板的所述区域内存在的材料量相对应的材料量；而第二部分将形成所述边缘部分，并且包含基本上与最终的板该部分中的材料量相应的材料量。这个中间产品放在至少二个雕刻的模制工具零件之间，这二个零件可以彼此相对运动，至少一个所述模制工具零件压制有深浮雕图形，而至少一个零件为冲头；当所述工具零件最大程度靠近在一起时，在它们之间和/或与至少一个或多个工具零件一起形成型腔，该型腔与最终的板的所述深浮雕图形的范围内的最终形状一致，并至少接近所述边缘部分的最终形状。然后所述范围的一个区域/各区域内的深浮雕图形通过冲击而彼此相抵靠的雕刻的工具零件而形成，至少所述冲头冲击所述中间产品，其中使得所述至少一个第一部分中的区域内的材料流动，充满模型空腔，形成所述深浮雕图形，而材料在所述第一和第二部分之间基本上不转移。为了使雕刻的工具零件分别互相冲击，可以使用优选地为液压驱动的压头，该压头分别冲击一个冲头或多个冲头，冲头再将动能传给中间产品。因此在这种情况下，冲头和冲击件为单独部件，其中冲击件例如可由液压冲击活塞构成。然而，也有可能冲击件与冲头为一个整体部件。当冲击是从上面进行时，尤其如此，其中，冲击件，例如液压活塞与冲头组合在一起，从上向下冲入模具中。在这种情况下，冲头为冲击活塞的活塞杆的细长部分。当冲床也包括一个下冲头时，原则上是同样的情况，这时，下冲头例如可通过一个下冲头座与下冲击件连接成一体，该下冲击件也可以由活塞构成。根据这种改进，在冲击过程中，冲头的加速优选地在所述至少一个另一工具零件的通孔内发生。该另一工具零件优选地为一个模具，包含进行模制工作的型腔。在最后成形操作中，通过单独一次从一个方向或从二个相对的方向强有力地冲击到工作材料上的非常大的冲击作用，产生非常短持续时间的压力，但是该压力如此之高以至于工作材料塑化并充满型腔，可能是由于比以使用非常大的力为基础的传统冲压操作的摩擦小，因此材料可以非常高效地流出至型腔的所有部分。这种技术意味着用可运动的工具零件大的或更正确地说，充分的动能成形，使得材料塑化，并也有可能使得所产生摩擦降低，这使得材料以比根据传统成形方法高10～100倍的速率塑化成形。根据所进行的测量和计算，在所述单一冲击时产生的压力脉冲的持续时间小于0.001秒，而其幅值在1～10GPa范围内，一般在1.5～5GPa范围内。由于高压和由高压引起的塑化，也有可能在工作材料和型腔壁之间获得较小的摩擦，并且，当工作材料由粉末(可以在制造中间产品时使用)构成时，粉末颗粒之间的摩擦也小，这有助于或是工作材料能够流出并充满型腔的所有部分的先决条件。制造中间产品的初始材料为陶瓷粉末或金属粉末，或同质的陶瓷或金属板。该中间产品可用传统方法制造，例如从较大的板冲压出来，或通过压实和烧结粉末，或者以任何包括获得厚度均匀的同质板的粉末技术在内的其他方法制造。至少当从同质的板开始时，制造中间产品旨在可在材料上压出板的外边缘。不论使用什么技术，制造中间产品的目的是要提供一种在正确的地方，即分别在所述范围和所述边缘部分具有适当的材料量的中间产品。当进行最后成形工序时，板于雕刻的模制工具零件之间，在如上所述的持续时间非常短的非常高的压力作用下形成，使得板在中心范围的区域内获得所述深浮雕图形，即，当涉及制造燃料电池板时，可以形成有槽和榫舌。在最后成形工序中，当材料由非常高压力的作用而由于塑化而流动时，可以消除在从粉末开始时中间产品中有可能存在的孔隙，从而达到满足例如在燃料电池中的板的密度。另一种方案是，孔隙可以在后续工序中通过烧结最终形成的板得以消除。根据再一种替换方案，在板进行最终成形之前，通过烧结中间产品，即，将中间产品加热至熔合材料中现存的孔的充分高的温度，而已经消除中间产品中的孔隙。还可将这些替换方案结合起来。对于中间产品的制造，可以通过粉末冶金制造料坯，如上所述，该料坯通过加热适当地烧结，使得粉末颗粒聚结，形成基本上固结的本体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造金属或陶瓷材料的板（２）的方法，该板包括占据板表面主要部分，并在板的至少一个表面上为深浮雕图形的一个或多个范围（３），更具体地说，构图成该板在所述一个或多个范围区域内的至少一个所述的侧面上交替地具有带高的突出部分和深谷（９）或凹陷（８）的浮雕图形，并且在侧面之间具有薄的连接板（１０）；所述深浮雕构图的范围至少局部以宽的边缘部分（４）为界，该边缘部分的厚度比在所述深浮雕图形范围的区域内的板的平均厚度大，其特征在于： 在至少一个预先工序中，制造中间产品（１），该中间产品包括第一部分（１１）和第二部分（１２），第一部分（１１）将形成所述深浮雕构图的范围，但它还没有深浮雕构图，而是包含基本上与最终的板的所述范围内的材料量相一致的材料量，而第二部分（１２）将形成所述的边缘部分，并且包含基本上与最终的板的那些部分中的材料量相一致的材料量； 中间产品（１）放在至少二个雕刻的模制工具零件（３０、３１）之间，这二个零件可以彼此相对运动，至少一个所述模制工具零件雕刻有深浮雕图形，且至少有一个零件为冲头（３１）；当所述工具零件最大限度靠近在一起时，在它们之间和／或与至少一个或多个工具零件一同形成型腔，该型腔与最终的板在所述深浮雕图形范围的各区域内最终形状相一致，并至少接近所述边缘部分的最终形状； 所述范围的各区域内的深浮雕图形是通过雕刻的工具零件互相冲击而形成的，至少所述冲头冲击所述中间产品，使所述至少一个第一部分中的区域内的材料流动充满型腔，而形成所述深浮雕图形，而在所述第一和第二部分之间基本上材料不转移。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】SE 2000-4-28 0001559-4;SE 2000-12-11 0004554-2;SE 1.一种制造金属或陶瓷材料的板(2)的方法，该板包括占据板表面主要部分，并在板的至少一个表面上为深浮雕图形的一个或多个范围(3)，更具体地说，构图成该板在所述一个或多个范围区域内的至少一个所述的侧面上交替地具有带高的突出部分和深谷(9)或凹陷(8)的浮雕图形，并且在侧面之间具有薄的连接板(10)；所述深浮雕构图的范围至少局部以宽的边缘部分(4)为界，该边缘部分的厚度比在所述深浮雕图形范围的区域内的板的平均厚度大，其特征在于在至少一个预先工序中，制造中间产品(1)，该中间产品包括第一部分(11)和第二部分(12)，第一部分(11)将形成所述深浮雕构图的范围，但它还没有深浮雕构图，而是包含基本上与最终的板的所述范围内的材料量相一致的材料量，而第二部分(12)将形成所述的边缘部分，并且包含基本上与最终的板的那些部分中的材料量相一致的材料量；中间产品(1)放在至少二个雕刻的模制工具零件(30、31)之间，这二个零件可以彼此相对运动，至少一个所述模制工具零件雕刻有深浮雕图形，且至少有一个零件为冲头(31)；当所述工具零件最大限度靠近在一起时，在它们之间和/或与至少一个或多个工具零件一同形成型腔，该型腔与最终的板在所述深浮雕图形范围的各区域内最终形状相一致，并至少接近所述边缘部分的最终形状；所述范围的各区域内的深浮雕图形是通过雕刻的工具零件互相冲击而形成的，至少所述冲头冲击所述中间产品，使所述至少一个第一部分中的区域内的材料流动充满型腔，而形成所述深浮雕图形，而在所述第一和第二部分之间基本上材料不转移。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在制造深浮雕图形方面，冲击件冲击至少所述冲头，冲头再将冲击能量传递给中间产品(1)。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，中间产品的制造包括料坯的粉末工艺制造，该料坯是通过加热而烧结的，使粉末颗粒聚结以形成基本上固结的本体。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在制造料坯方面，初始材料的粉末颗粒互相机械地连接。5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，中间产品的制造是通过将粉末在工具中加压而进行的，该工具包括至少一个承受冲击作用的冲头，以便动能通过冲头传递给粉末达到使粉末塑化的程度。6.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，中间产品的制造是通过将粉末在工具中挤压而进行的，该工具包括至少一个冲头，该冲头以使得粉末塑化的高压压在粉末上。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中间产品的制造是通过将粉末在工具中挤压而进行的，该工具包括至少一个冲头，冲头以使得粉末颗粒塑化的高压压在粉末上，而形成基本上固结的本体。8.如权利要求3～7中任一项所述的方法，其特征在于，将中间产品形成为料坯或固结本体形式是在多个工序中进行的。9.如权利要求3～8中任一项所述的方法，其特征在于，在一个或多个工序中形成中间产品之前，将粉末预热至至少70℃。10.如权利要求1～9中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑坎奥尔森，
申请(专利权)人：塞尔英派克特公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]