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老版捕鱼达人2
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    氢燃料电池系统中双极板是重要零部件之一。氢燃料电池双极板(Bipolar Plate,BP)又叫流场板,是电堆中的“骨架”,与膜电极层叠装配成电堆,在燃料电池中起到支撑、收集电流、分配气体,为冷却液提供通道、分隔氧化剂和还原剂等作用。 当前,氢燃料电池常采用的双极板主要包括石墨板、金属板、复合板3大类/p>

    氢燃料电池系统中双极板是重要零部件之一。氢燃料电池双极板(Bipolar Plate,BP)又叫流场板,是电堆中的“骨架”,与膜电极层叠装配成电堆,在燃料电池中起到支撑、收集电流、分配气体,为冷却液提供通道、分隔氧化剂和还原剂等作用。

    当前,氢燃料电池常采用的双极板主要包括石墨板、金属板、复合板3大类,而石墨板正是凭借其耐久性长,成为目前双极板的主流选择。但石墨板由于自身性能因素对刀具性能要求较高,尤其铣削、钻孔工序,本文重点介绍一下石墨板钻孔工序的刀具如何选择。

    燃料电池的原理

    先来介绍一下石墨板钻孔的加工难点:

    (1)石墨属于非均质脆性材料,由于石墨结构不均匀、多孔、比较脆、容易崩边。

    (2)石墨板保证性能的情况下最薄做到1.8毫米厚度,太薄,在加工过程中容易变形和松动,装夹方式直接影响到石墨板在加工过程中变形程度、表面垂直度等。

    (3)由于石墨板薄而脆,钻入和钻出工件时轴向力的突变,使得孔直径和垂直度及孔质量难于保证,甚至出现崩边崩角,造成工件出现废品。

    (4)石墨粉尘容易吸附在工件表面及刀具上,加速了刀具磨损,影响工件已加工表面质量。

    石墨板钻孔

    石墨板钻孔的刀具选择

    刀具材料是决定其切削性能优劣的首要因素,其性能会直接影响加工效率,加工质量,加工成本以及刀具的寿命。下面从刀具材质,钻孔进给量,石墨粉的及时处理三个方面介绍。

    (1)刀具材质的选择

    目前市场上主要有高速钢刀具、硬质合金刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具和金刚石刀具、金刚石涂层刀具,其中陶瓷刀具和立方氮化硼刀具主要用于黑色金属材料的加工,所以不适合切削加工石墨件。剩余四类材质刀具可加工石墨,但高速钢刀具和硬质合金刀具由于自身硬度低,加工石墨时,石墨颗粒对刀具的磨损加剧,造成刀具刃口变钝,不适合用于加工表面质量和尺寸要求较高的石墨板。

    石墨板钻孔时用的刀具材料应与石墨材料本身的硬度相适应,金刚石刀具(PCD铣刀、PCD钻头)因兼具基体韧性与耐磨性等良好的综合性能成为石墨板钻孔中的理想刀具形式。

    如CDW010材质,CDW025材质,CDW302材质PCD刀具(金刚石刀具),它们的切削刃口部位都是金刚石材质,相比金刚石涂层刀具(只有表方面25μm厚的金刚石材料)使用寿命更长,效率更高,更适合石墨板的铣削、钻孔等工序。

    CDW025材质PCD钻头

    (2)钻孔进给量

    钻孔过程中在工件背面(即钻透处)通孔的边缘处极易发生崩边现象,造成产品不合格,主要原因是石墨是一种硬度不高的脆性材料,钻孔时轴向力偏大,且工件处于悬空状态,随着钻头的逐渐深入,工件在钻孔处的刚性逐渐减弱,在孔即将钻透时刚性最差。改进措施:在孔即将钻通时减小进给量,以达到减小轴向力的目的。

    (3)石墨粉尘的及时处理

    在刀具对石墨板进行钻孔时,为了不让石墨粉尘吸附在刀具或工件表面,加速刀具磨损,每台CNC数控设备都需要安装高效的除尘系统,及时将石墨粉尘收集,不仅可以保证石墨板的表面质量,还能保护操作人员的身体健康,减少尘肺病的出现。

    石墨加工数控设备

    CDW010材质,CDW025材质,CDW302材质PCD钻头钻削石墨板的优势:

    (1)锋利耐磨,超高硬度和超耐磨性,不易断刀,减少换刀次数,提高效率;

    (2)刃口优化,高速切削锋刃设计,有效减小切削阻力,效率更高;

    (3)高速加工,允许切削速度比硬质合金刀具高2-3倍,能够满足加工中心大批量、高效率、高精度的加工要求;

    (4)刀具使用寿命是一般硬质合金刀具的数十倍,且性能稳定。

    (5)PCD钻头钻削孔径精度控制在±2μm。

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