專(zhuān)利名稱(chēng)：包括中間預(yù)成形和最終成形的板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬或陶瓷材料板的制造方法，該板包括一個(gè)或多個(gè)如下的范圍，該范圍占據(jù)板表面主要部分，并且至少在板的一個(gè)側(cè)面上深浮雕(high relief)地構(gòu)圖(patterned)，更具體地說(shuō)，構(gòu)圖成使得該板在所述至少一個(gè)側(cè)面上，在所述的一個(gè)或多個(gè)范圍內(nèi)具有帶交替的高突出部分和深谷或凹陷的形式，并且在側(cè)面之間具有一個(gè)薄的連接板。所述深浮雕構(gòu)圖的范圍或各范圍至少局部由寬的邊緣部分為界，該邊緣部分的厚度大于所述高浮雕構(gòu)圖范圍或各范圍內(nèi)的板的平均厚度。要用在燃料電池或熱交換器中的板是上述板的典型例子。
背景技術(shù)：
上述形式的金屬板很難制造，而要制造薄和具有顯著的深浮雕構(gòu)圖，同時(shí)又寬的這種板是極其困難的。例如機(jī)械加工、電火花加工、腐蝕，激光加工等的傳統(tǒng)方法速度慢且價(jià)格昂貴，并且用這種傳統(tǒng)方法也難以得到精良的產(chǎn)品。這在很大程度上阻礙了燃料電池的發(fā)展，因?yàn)樵谌剂想姵刂芯哂性S多深浮雕構(gòu)圖的板。系統(tǒng)中的這種板可用于例如將不同的氣體隔開(kāi)，輸送剩余的產(chǎn)品以及導(dǎo)通在燃料電池中產(chǎn)生的電流。這種板的中心范圍通常為圓形、方形或矩形形狀，在其兩側(cè)有互相被較高的榫舌隔開(kāi)的槽，這些深浮雕構(gòu)圖的區(qū)域被一個(gè)周邊上的較寬的邊緣包圍，該邊緣形成一個(gè)圍繞著深浮雕構(gòu)圖的中心區(qū)的平的框架，而榫舌的頂部平面與框架的二個(gè)側(cè)面重合。這種板的厚度變化相當(dāng)大，但一般不超過(guò)3mm，而槽之間的連接板的厚度例如大約為1mm左右。根據(jù)今天的技術(shù)水平，在板上形成槽的方法為各種加工方法，但如上所述，它們速度慢且價(jià)格昂貴。利用傳統(tǒng)的模制方法，因?yàn)橄喈?dāng)大的摩擦力阻止材料的輸送，因此材料不可能完全流入壓型模具(tool mould)中。另一方面，為了使材料完全充滿壓型模具，而在傳統(tǒng)的進(jìn)行輸送材料的設(shè)備中施加較大的壓力，那么會(huì)損壞工具。在制造要用于熱交換器中的板時(shí)也有同樣的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非常方便的方法，用于前序部分所述類(lèi)型的金屬板的制造，尤其是用于燃料電池和/或熱交換器的金屬板的制造。更具體地說(shuō)，本發(fā)明旨在提供一種比傳統(tǒng)技術(shù)便宜得多的制造技術(shù)，盡管如此，該技術(shù)仍可以保證產(chǎn)品在尺寸精度、密度和其他特征方面滿足對(duì)燃料電池板和熱交換器板所提出的非常嚴(yán)格的要求。然而，本發(fā)明的方法不僅限于制造燃料電池板和熱交換器板，而且可以廣泛用于其他金屬板，特別是相對(duì)于厚度而言較寬的板。
根據(jù)本發(fā)明，使用模制技術(shù)，采用較大的動(dòng)能來(lái)制造帶有深浮雕圖形的側(cè)面的板。但是，當(dāng)從粉末或平板開(kāi)始時(shí)，不能用單一沖擊形成的較大動(dòng)能來(lái)制造具有這種圖形的板。即使材料由較大動(dòng)能形成時(shí)所產(chǎn)生的非常大的壓力得以軟化，但是材料的能力受到限制以至于不僅不能流到模制工具中形成深浮雕圖形的該部分內(nèi)的迷宮式通道中，而且不能流出至較厚的邊緣部分中。用同一工具通過(guò)一系列沖擊也不能制成產(chǎn)品。相反，當(dāng)從粉末開(kāi)始，這個(gè)問(wèn)題更嚴(yán)重。粉末在第一次沖擊時(shí)會(huì)在表面層上塑化。但使粉末在粉末床上進(jìn)一步減小塑化程度更困難，結(jié)果使結(jié)構(gòu)壓實(shí)很不均勻，摩擦增大。
因此，本發(fā)明的原理是首先制造一個(gè)中間產(chǎn)品，該中間產(chǎn)品適用于基于單一沖擊通過(guò)提供非常大的動(dòng)能而形成深浮雕構(gòu)圖的板的最終成形操作。
根據(jù)本發(fā)明，在至少一個(gè)預(yù)先工序中，制造中間產(chǎn)品，該中間產(chǎn)品包括第一部分和第二部分第一部分將形成所述深浮雕構(gòu)圖的范圍，但它還沒(méi)有深浮雕構(gòu)圖，而是包含基本上與最終的板的所述區(qū)域內(nèi)存在的材料量相對(duì)應(yīng)的材料量；而第二部分將形成所述邊緣部分，并且包含基本上與最終的板該部分中的材料量相應(yīng)的材料量。這個(gè)中間產(chǎn)品放在至少二個(gè)雕刻的模制工具零件之間，這二個(gè)零件可以彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，至少一個(gè)所述模制工具零件壓制有深浮雕圖形，而至少一個(gè)零件為沖頭；當(dāng)所述工具零件最大程度靠近在一起時(shí)，在它們之間和/或與至少一個(gè)或多個(gè)工具零件一起形成型腔，該型腔與最終的板的所述深浮雕圖形的范圍內(nèi)的最終形狀一致，并至少接近所述邊緣部分的最終形狀。然后所述范圍的一個(gè)區(qū)域/各區(qū)域內(nèi)的深浮雕圖形通過(guò)沖擊而彼此相抵靠的雕刻的工具零件而形成，至少所述沖頭沖擊所述中間產(chǎn)品，其中使得所述至少一個(gè)第一部分中的區(qū)域內(nèi)的材料流動(dòng)，充滿模型空腔，形成所述深浮雕圖形，而材料在所述第一和第二部分之間基本上不轉(zhuǎn)移。
為了使雕刻的工具零件分別互相沖擊，可以使用優(yōu)選地為液壓驅(qū)動(dòng)的壓頭，該壓頭分別沖擊一個(gè)沖頭或多個(gè)沖頭，沖頭再將動(dòng)能傳給中間產(chǎn)品。因此在這種情況下，沖頭和沖擊件為單獨(dú)部件，其中沖擊件例如可由液壓沖擊活塞構(gòu)成。然而，也有可能沖擊件與沖頭為一個(gè)整體部件。當(dāng)沖擊是從上面進(jìn)行時(shí)，尤其如此，其中，沖擊件，例如液壓活塞與沖頭組合在一起，從上向下沖入模具中。在這種情況下，沖頭為沖擊活塞的活塞桿的細(xì)長(zhǎng)部分。當(dāng)沖床也包括一個(gè)下沖頭時(shí)，原則上是同樣的情況，這時(shí)，下沖頭例如可通過(guò)一個(gè)下沖頭座與下沖擊件連接成一體，該下沖擊件也可以由活塞構(gòu)成。根據(jù)這種改進(jìn)，在沖擊過(guò)程中，沖頭的加速優(yōu)選地在所述至少一個(gè)另一工具零件的通孔內(nèi)發(fā)生。該另一工具零件優(yōu)選地為一個(gè)模具，包含進(jìn)行模制工作的型腔。
在最后成形操作中，通過(guò)單獨(dú)一次從一個(gè)方向或從二個(gè)相對(duì)的方向強(qiáng)有力地沖擊到工作材料上的非常大的沖擊作用，產(chǎn)生非常短持續(xù)時(shí)間的壓力，但是該壓力如此之高以至于工作材料塑化并充滿型腔，可能是由于比以使用非常大的力為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)沖壓操作的摩擦小，因此材料可以非常高效地流出至型腔的所有部分。這種技術(shù)意味著用可運(yùn)動(dòng)的工具零件大的或更正確地說(shuō)，充分的動(dòng)能成形，使得材料塑化，并也有可能使得所產(chǎn)生摩擦降低，這使得材料以比根據(jù)傳統(tǒng)成形方法高10～100倍的速率塑化成形。
根據(jù)所進(jìn)行的測(cè)量和計(jì)算，在所述單一沖擊時(shí)產(chǎn)生的壓力脈沖的持續(xù)時(shí)間小于0.001秒，而其幅值在1～10GPa范圍內(nèi)，一般在1.5～5GPa范圍內(nèi)。由于高壓和由高壓引起的塑化，也有可能在工作材料和型腔壁之間獲得較小的摩擦，并且，當(dāng)工作材料由粉末(可以在制造中間產(chǎn)品時(shí)使用)構(gòu)成時(shí)，粉末顆粒之間的摩擦也小，這有助于或是工作材料能夠流出并充滿型腔的所有部分的先決條件。
制造中間產(chǎn)品的初始材料為陶瓷粉末或金屬粉末，或同質(zhì)的陶瓷或金屬板。該中間產(chǎn)品可用傳統(tǒng)方法制造，例如從較大的板沖壓出來(lái)，或通過(guò)壓實(shí)和燒結(jié)粉末，或者以任何包括獲得厚度均勻的同質(zhì)板的粉末技術(shù)在內(nèi)的其他方法制造。至少當(dāng)從同質(zhì)的板開(kāi)始時(shí)，制造中間產(chǎn)品旨在可在材料上壓出板的外邊緣。不論使用什么技術(shù)，制造中間產(chǎn)品的目的是要提供一種在正確的地方，即分別在所述范圍和所述邊緣部分具有適當(dāng)?shù)牟牧狭康闹虚g產(chǎn)品。當(dāng)進(jìn)行最后成形工序時(shí)，板于雕刻的模制工具零件之間，在如上所述的持續(xù)時(shí)間非常短的非常高的壓力作用下形成，使得板在中心范圍的區(qū)域內(nèi)獲得所述深浮雕圖形，即，當(dāng)涉及制造燃料電池板時(shí)，可以形成有槽和榫舌。在最后成形工序中，當(dāng)材料由非常高壓力的作用而由于塑化而流動(dòng)時(shí)，可以消除在從粉末開(kāi)始時(shí)中間產(chǎn)品中有可能存在的孔隙，從而達(dá)到滿足例如在燃料電池中的板的密度。另一種方案是，孔隙可以在后續(xù)工序中通過(guò)燒結(jié)最終形成的板得以消除。根據(jù)再一種替換方案，在板進(jìn)行最終成形之前，通過(guò)燒結(jié)中間產(chǎn)品，即，將中間產(chǎn)品加熱至熔合材料中現(xiàn)存的孔的充分高的溫度，而已經(jīng)消除中間產(chǎn)品中的孔隙。還可將這些替換方案結(jié)合起來(lái)。
對(duì)于中間產(chǎn)品的制造，可以通過(guò)粉末冶金制造料坯，如上所述，該料坯通過(guò)加熱適當(dāng)?shù)責(zé)Y(jié)，使得粉末顆粒聚結(jié)，形成基本上固結(jié)的本體，該固結(jié)的本體適于通過(guò)將雕刻的工具零件以如上所述使材料塑化的大的動(dòng)能互相靠緊來(lái)進(jìn)行最后的成形。同樣可以構(gòu)想到中間產(chǎn)品可以通過(guò)將粉末在工具中壓緊來(lái)制造，該工具包括至少一個(gè)沖頭，沖頭以大的動(dòng)能沖擊粉末，其中沖頭的動(dòng)能如此之高并傳遞到粉末上如此程度以至于粉末將塑化而固結(jié)成用于最后成形工序的中間產(chǎn)品。也可以構(gòu)想到通過(guò)以多個(gè)步驟沖壓來(lái)形成料坯或固結(jié)本體。
當(dāng)從金屬粉末開(kāi)始制造中間產(chǎn)品時(shí)，為了便于預(yù)先壓實(shí)粉末而成為整體或固結(jié)本體，優(yōu)選地在沖壓工序或分別在各沖壓工序之前，將粉末預(yù)熱至至少70℃。當(dāng)所述金屬包括輕金屬，特別是屬于由鋁、鎂、和鈦，或基本上由一種或多種所述金屬構(gòu)成的合金構(gòu)成的一族金屬中的任何一種金屬時(shí)，更需要預(yù)熱。一般，燃料電池板由這種金屬制成。為了制造其他金屬初始材料(例如黃銅或包括不銹鋼在內(nèi)的鋼)的板，不論是粉末或同質(zhì)板，都應(yīng)預(yù)熱至更高的溫度。
中間產(chǎn)品還可通過(guò)傳統(tǒng)加工，諸如銑削或磨削而由同質(zhì)金屬板制造，以便形成厚度比邊緣部分厚度小的所述第一部分，或各部分，即，保證“在正確的地方有正確的金屬量”，以用于在形成深浮雕圖形時(shí)，利用大的動(dòng)能進(jìn)行的最后成形。
在包括工具零件以足夠高的動(dòng)能相對(duì)運(yùn)動(dòng)的成形工序中，下部工具零件可以設(shè)置在成形工序過(guò)程中靜止或向上運(yùn)動(dòng)的砧座上，同時(shí)被加速以獲得足夠大動(dòng)能的上部工具零件向下沖擊下部工具零件。其中，優(yōu)選地提供了一些裝置，以衰減或消除沖擊波，否則沖擊波會(huì)在所使用的沖床上擴(kuò)散。例如，可以使用同一申請(qǐng)人提交的瑞典專(zhuān)利申請(qǐng)0001558-6，0001660-2，000203-5和/或0003279-7中所述的任何一種沖床，該公開(kāi)物在此引入以供參考。這些沖床特別適合于燃料電池板和熱交換器板的最終成形、包括所謂大動(dòng)能成形，在制造過(guò)程包括采用充足的動(dòng)能類(lèi)型的成形的情況下，也可有利地用于中間產(chǎn)品的制造，該充足的動(dòng)能用于形成具有非常短的持續(xù)時(shí)間但是幅度非常大的壓力脈沖。
也可以構(gòu)想到在由粉末制造中間產(chǎn)品和最后制造深浮雕圖形的板的方面，也可借助于單獨(dú)的工具零件在金屬板的表面上進(jìn)行雕刻。例如，可以使用可能做成一個(gè)整體的中心沖頭和第一壓頭來(lái)形成深浮雕構(gòu)圖的中心范圍或各中心范圍，和/或利用也可能為一整體的一個(gè)或多個(gè)周邊沖頭和一個(gè)或多個(gè)第二壓頭來(lái)形成周邊上框架形的邊緣部分。這個(gè)原理可將最大的動(dòng)能提供到要求流動(dòng)性最好的區(qū)域，即要被深浮雕構(gòu)圖的中心范圍。
在沖床中，采用一種通常稱(chēng)為高速成形的技術(shù)，因?yàn)闆_床中的壓頭的高速度是達(dá)到涉及的成形加工的所需結(jié)果所要求的。如果沖床是按反沖擊原理工作，即在沖擊工序過(guò)程中部件彼此相向運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)部件的高速度會(huì)使機(jī)器復(fù)雜化。復(fù)雜之處在于彼此相向可運(yùn)動(dòng)的部件的運(yùn)動(dòng)在速度和位置方面必需非常精確地同步和協(xié)調(diào)，以便沖擊可以以彼此相對(duì)的質(zhì)量的正確脈沖同時(shí)進(jìn)行，移動(dòng)部件的速度越高，困難就更大。
本發(fā)明的一個(gè)方面是基于這樣的考慮，即，在沖床中，沖擊工序過(guò)程中相向運(yùn)動(dòng)的可運(yùn)動(dòng)部件的速度不需要如先前技術(shù)中那么高。動(dòng)能也不需要相應(yīng)地增大，即較低的速度不需要由較大的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量來(lái)補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，以同樣的質(zhì)量，所述壓頭的速度可從大約5～10m/sec減小至大約1m/sec或0.5～2m/sec。
從而，較低的速度可以改善在沖擊工序過(guò)程中，可運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的同步。雖然速度大大減小，但不論工作材料是粉末或固體，成形工作都進(jìn)行得很好。不需要專(zhuān)門(mén)的理論分析就可知道，這是由于相反方向的運(yùn)動(dòng)同步性好，這又實(shí)現(xiàn)可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的動(dòng)能基本上可以進(jìn)行有效的成形加工且減少在沖床地基和機(jī)座上的能量損失的效果。
彼此相向運(yùn)動(dòng)的部件速度較低的另一個(gè)好處是壓頭行程縮短。如上所述，這可以將沖擊裝置/壓頭和沖頭形成為一個(gè)整體部件，如上所述。在這種情況下，在沖擊工序的開(kāi)始位置，沖頭可以分別插入模具的上、下孔中，如果沖頭與沖擊裝置/壓頭作成一個(gè)整體，則壓頭行程，即加速長(zhǎng)度可比模具的型腔的軸向長(zhǎng)度短。
因此，應(yīng)當(dāng)理解，大的動(dòng)能或非常大的動(dòng)能的表達(dá)是相對(duì)的概念。在上述和以后的本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明中，應(yīng)解釋為意味著進(jìn)行成形工作的適當(dāng)?shù)膭?dòng)能。
從所附權(quán)利要求書(shū)和下面對(duì)一個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明中，以及附圖中，將可以更好地了解本發(fā)明的其他特征和方面。


下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。該實(shí)施例示意性地說(shuō)明了一個(gè)燃料電池板的制造，其中圖1示意性地表示制造中間產(chǎn)品的工具零件；圖2以放大比例示出圖1的一部分；圖3示出制造最終產(chǎn)品的工具零件；圖4以放大比例示出圖3的一部分；圖5示出中間產(chǎn)品橫截面的基本形狀；以及圖6示出最終產(chǎn)品、用于燃料電池的金屬板的橫截面的主要形狀。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖5和圖6，中間產(chǎn)品用1標(biāo)示，圖中示意性地表示其橫截面，用于燃料電池的金屬板用2標(biāo)示?；旧蠟榉叫蔚陌?由中心范圍3和邊緣部分4組成，中心范圍3占據(jù)板表面的主要部分，而邊緣部分4與板的厚度相比較寬，并作為一個(gè)框架?chē)@整個(gè)范圍3。邊緣部分4具有平的寬表面5、6。外側(cè)面用7標(biāo)示。根據(jù)實(shí)施例的中心范圍3的兩側(cè)上深浮雕構(gòu)圖(可以構(gòu)想到，在某些情況下也可以在單側(cè)上深浮雕構(gòu)圖)，并交替地呈現(xiàn)榫舌8和溝槽9。根據(jù)該實(shí)施例，上表面上的榫舌和溝槽8、9與底面上的榫舌和溝槽成直角或非常接近直角。在溝槽9之間，即在板的二側(cè)之間具有薄的連接板10。根據(jù)該實(shí)施例，榫舌8的頂部與邊緣部分的寬表面5、6在一個(gè)水平高度上。
中間產(chǎn)品1由一個(gè)中心第一部分11和圍繞所述第一部分11的周邊部分12組成，第一部分在最終產(chǎn)品中形成深浮雕圖形范圍3，而周邊部分將形成最終板2的所述周邊部分或框架4。
制造中間產(chǎn)品1的目的是形成一個(gè)固結(jié)的并基本上同質(zhì)的中間產(chǎn)品，其中心部分11包含可以形成最終產(chǎn)品2的深浮雕構(gòu)圖的中心范圍3的金屬量。在中心部分1上可以允許非常少量的多余金屬，而根據(jù)本實(shí)施例，中心部分11是完全平的。同樣，中間產(chǎn)品1的側(cè)部12應(yīng)包含形成最終產(chǎn)品2的外部4的金屬量，在該部分12中可以包容一定的金屬余量，如果產(chǎn)品2最終成形是以多余的金屬可流出而形成“毛刺”或相應(yīng)物的方式進(jìn)行，那么在完成壓模后，可在清理(skagging)工序中除去該毛刺。
圖1和圖2所示的工具零件可用于制造中間產(chǎn)品1。三個(gè)模制工具零件由一個(gè)反沖頭20，一個(gè)沖頭21和一個(gè)模具22組成。模具以橫截面圖示出。模具密封地包圍反沖頭20的上部，并可在沖壓工作過(guò)程中作為沖頭21的導(dǎo)向裝置。彼此相面對(duì)的反沖頭21和沖頭20的表面可以具有相等凹版23，使得中間產(chǎn)品1的兩個(gè)寬的側(cè)面全等地再現(xiàn)該部分23。換句話說(shuō)，這表示反沖頭20和沖頭21具有形成中間產(chǎn)品1的中心部分11的一個(gè)平的中心部分24，和形成中間產(chǎn)品1的框架12的一個(gè)周邊凹部25。
當(dāng)制造中間產(chǎn)品1時(shí)，將精確測(cè)量量的金屬和/或陶瓷粉末填充入由模具22和反沖頭20形成的空間26中，在該空間中，反沖頭20形成底部，模具22形成側(cè)壁。另外，一塊平板可以用作制造中間產(chǎn)品1的初始材料，同樣，這種平板應(yīng)包含與中間產(chǎn)品1內(nèi)所需的材料量相同的材料兩，并優(yōu)選地其外形與模具22的形狀一致。如在本發(fā)明開(kāi)始說(shuō)明中所述，無(wú)論采用粉末或固體物體作為初始材料，在成形工序之前，應(yīng)預(yù)熱。
反沖頭20和模具22都安裝在沒(méi)有示出的工具殼體中，該殼體放置在一個(gè)靜止或可動(dòng)的砧座上。沖頭21下降至模具22的孔中，使其與粉末或同質(zhì)板分別接觸。當(dāng)考慮粉末時(shí)，沖頭21以一定的力壓在粉末上，使得粉末顆粒受到輕微的壓力，從而他們將自身定向，以在由兩個(gè)凹板23和模具22形成的型腔中實(shí)現(xiàn)一定緊密封閉的粉末床。然后，壓頭，即沖床的沖擊活塞通過(guò)放置在沖頭上的一個(gè)沖擊體，以非常大的動(dòng)能沖擊沖頭21的上端，并將壓頭的沖擊能量傳給沖頭。這個(gè)非常大的沖擊能量傳遞給在型腔中的粉末，使粉末顆粒塑化，而塑化的粉末在幾微秒內(nèi)形成具有中間產(chǎn)品1的形狀的固結(jié)本體。在這種大動(dòng)能模制過(guò)程中，在沖擊過(guò)程中塑化的材料在中間產(chǎn)品的部分11和12之間流動(dòng)。
然后再升高沖頭21，通過(guò)模具22和反沖頭20之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將形成的中間產(chǎn)品1推出模具22以外。
當(dāng)采用反沖擊原理時(shí)，如根據(jù)瑞典專(zhuān)利申請(qǐng)0001558-6或0002030-5中任何一個(gè)專(zhuān)利所述，反沖頭20在模具中向上沖擊，與沖頭21的向下沖擊同步，并且通過(guò)可運(yùn)動(dòng)零件的相同動(dòng)量，則可以更有效地進(jìn)行成形工作，其中，這時(shí)傳遞至要成形產(chǎn)品上的動(dòng)能比反沖頭20靜止時(shí)的多。在這種情況下，速度不需要象只有沖頭進(jìn)行沖擊動(dòng)作時(shí)那樣高。當(dāng)采用反沖擊原理時(shí)，可運(yùn)動(dòng)零件被加速，得到相應(yīng)的動(dòng)能，該動(dòng)能不需要極大。
為了保證中間產(chǎn)品1完全固結(jié)，應(yīng)在最終產(chǎn)品2的最后成形之前進(jìn)行燒結(jié)。如果中間產(chǎn)品不是通過(guò)供給產(chǎn)生短持續(xù)時(shí)間的大振幅壓力脈沖的非常大的動(dòng)能形成，而是通過(guò)形成提供較小強(qiáng)度的料坯的更傳統(tǒng)的壓模形成，則這點(diǎn)特別重要。
形成最終的板2的模制工具零件以與制造中間產(chǎn)品1的工具零件類(lèi)似的方式設(shè)計(jì)，并包括一個(gè)反沖頭30，一個(gè)沖頭31和模具32，其中，反沖頭30和沖頭31具有雕刻部分33，它們與最終產(chǎn)品2的寬側(cè)面相同。這樣，反沖頭30的雕刻部分33例如具有一個(gè)中心部分34，該中心部分帶有要形成最終的金屬板3中心范圍3的深浮雕圖形的溝槽9的突起和凹陷，其中溝槽9在板中將形成一個(gè)或多個(gè)通道，而凹陷則形成所述凹部/通道9之間的榫舌8。圍繞在這個(gè)成形的中心部分34，存在一個(gè)周邊部分35，它是平的，并與中心部分34的凹陷的底部在一個(gè)水平高度上。因此，周邊邊緣部分4的二個(gè)平的側(cè)面5、6將與最終的板2的榫舌8的頂部在一個(gè)水平高度上。
中間產(chǎn)品1放在模具32中空間36內(nèi)的反沖頭30上。沖頭31下降而停止在中間產(chǎn)品1上。在沖擊件以非常大的動(dòng)能沖擊到?jīng)_頭31的上端之前，有可能預(yù)熱中間產(chǎn)品1。沖擊能量傳遞到塑化的中間產(chǎn)品1上。中心部分11中的材料流出，形成所述的榫舌8和溝槽9，即中心范圍3的區(qū)域內(nèi)的深浮雕部分。同時(shí)，邊緣部分4也形成其最后形狀，并在需要時(shí)，消除材料中的孔隙，使最終的板2非常密實(shí)。在最后成形工序中，中心部分11和邊緣部分12之間基本上沒(méi)有材料轉(zhuǎn)移。如圖5所示，邊緣部分12中的有可能多余的金屬可以流出由模具32形成的端面7以外，該模具7可以設(shè)計(jì)成帶有沒(méi)有示出的擴(kuò)大空間，以供少量的金屬流動(dòng)。當(dāng)形成的板從工具中推出時(shí)，在最后的清理工序中可除去所形成的非常小的“毛刺”。另外，當(dāng)采用上述的反沖擊原理進(jìn)行最終模制工序時(shí)，即沖頭31和反沖頭30同時(shí)以相等的動(dòng)量彼此相對(duì)沖擊時(shí)，運(yùn)動(dòng)的工具零件的速度不必象沖頭31沖擊靜止的反沖頭時(shí)那么大，但仍要足以使中間產(chǎn)品塑化，以便中心部分11中的材料流出而形成所述的榫舌8和溝槽9，即形成中心范圍3的深浮雕圖形。
權(quán)利要求
1.一種制造金屬或陶瓷材料的板(2)的方法，該板包括占據(jù)板表面主要部分，并在板的至少一個(gè)表面上為深浮雕圖形的一個(gè)或多個(gè)范圍(3)，更具體地說(shuō)，構(gòu)圖成該板在所述一個(gè)或多個(gè)范圍區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)所述的側(cè)面上交替地具有帶高的突出部分和深谷(9)或凹陷(8)的浮雕圖形，并且在側(cè)面之間具有薄的連接板(10)；所述深浮雕構(gòu)圖的范圍至少局部以寬的邊緣部分(4)為界，該邊緣部分的厚度比在所述深浮雕圖形范圍的區(qū)域內(nèi)的板的平均厚度大，其特征在于在至少一個(gè)預(yù)先工序中，制造中間產(chǎn)品(1)，該中間產(chǎn)品包括第一部分(11)和第二部分(12)，第一部分(11)將形成所述深浮雕構(gòu)圖的范圍，但它還沒(méi)有深浮雕構(gòu)圖，而是包含基本上與最終的板的所述范圍內(nèi)的材料量相一致的材料量，而第二部分(12)將形成所述的邊緣部分，并且包含基本上與最終的板的那些部分中的材料量相一致的材料量；中間產(chǎn)品(1)放在至少二個(gè)雕刻的模制工具零件(30、31)之間，這二個(gè)零件可以彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，至少一個(gè)所述模制工具零件雕刻有深浮雕圖形，且至少有一個(gè)零件為沖頭(31)；當(dāng)所述工具零件最大限度靠近在一起時(shí)，在它們之間和/或與至少一個(gè)或多個(gè)工具零件一同形成型腔，該型腔與最終的板在所述深浮雕圖形范圍的各區(qū)域內(nèi)最終形狀相一致，并至少接近所述邊緣部分的最終形狀；所述范圍的各區(qū)域內(nèi)的深浮雕圖形是通過(guò)雕刻的工具零件互相沖擊而形成的，至少所述沖頭沖擊所述中間產(chǎn)品，使所述至少一個(gè)第一部分中的區(qū)域內(nèi)的材料流動(dòng)充滿型腔，而形成所述深浮雕圖形，而在所述第一和第二部分之間基本上材料不轉(zhuǎn)移。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在制造深浮雕圖形方面，沖擊件沖擊至少所述沖頭，沖頭再將沖擊能量傳遞給中間產(chǎn)品(1)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品的制造包括料坯的粉末工藝制造，該料坯是通過(guò)加熱而燒結(jié)的，使粉末顆粒聚結(jié)以形成基本上固結(jié)的本體。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在制造料坯方面，初始材料的粉末顆粒互相機(jī)械地連接。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品的制造是通過(guò)將粉末在工具中加壓而進(jìn)行的，該工具包括至少一個(gè)承受沖擊作用的沖頭，以便動(dòng)能通過(guò)沖頭傳遞給粉末達(dá)到使粉末塑化的程度。
6.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品的制造是通過(guò)將粉末在工具中擠壓而進(jìn)行的，該工具包括至少一個(gè)沖頭，該沖頭以使得粉末塑化的高壓壓在粉末上。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品的制造是通過(guò)將粉末在工具中擠壓而進(jìn)行的，該工具包括至少一個(gè)沖頭，沖頭以使得粉末顆粒塑化的高壓壓在粉末上，而形成基本上固結(jié)的本體。
8.如權(quán)利要求3～7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將中間產(chǎn)品形成為料坯或固結(jié)本體形式是在多個(gè)工序中進(jìn)行的。
9.如權(quán)利要求3～8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在一個(gè)或多個(gè)工序中形成中間產(chǎn)品之前，將粉末預(yù)熱至至少70℃。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在制造中間產(chǎn)品方面，作為下部工具零件的第一雕刻的工具零件是靜止不動(dòng)的，并形成反沖頭；而作為沖頭的第二雕刻的工具零件沖擊或壓在反沖頭上，反沖頭包括將形成中間產(chǎn)品的粉末。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在制造中間產(chǎn)品方面，彼此可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)工具零件互相沖擊或抵壓，其中一個(gè)工具零件相對(duì)于周?chē)h(huán)境從上面向下，而另一個(gè)工具零件從下面向上。
12.如權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品的制造在模制工具中進(jìn)行，該工具填充以如此多的材料以至于其凈體積與至少用于板最終成形的型腔的空間的體積相一致，然后，中間產(chǎn)品通過(guò)一個(gè)或多個(gè)沖擊工序制造；所述第一和第二部分內(nèi)的任何多余材料壓至形成所述中間產(chǎn)品材料不足的部分中；至少所述第一部分包含的材料量基本上與最終成形板的所述深浮雕圖形范圍內(nèi)的材料量相一致。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品通過(guò)平板的塑性加工而制造，該平板包含至少是在最終的板中應(yīng)有的材料量，并且在塑性加工方面，材料從將形成所述深浮雕圖形范圍的所述至少第一個(gè)部分流出到將形成所述邊緣部分的所述第二部分，使得在所述至少第一部分區(qū)域內(nèi)的剩余材料量基本上與最終板的所述深浮雕圖形區(qū)域內(nèi)的材料量相一致，并使得在所述第二個(gè)部分區(qū)域中的材料量包含至少是最終產(chǎn)品的該部分應(yīng)包括的量。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品是通過(guò)在至少是將形成所述深浮雕圖形范圍的第一部分內(nèi)加工板而制造的；從而，所述部分將基本上包含與最終板的所述范圍內(nèi)的材料量相一致的材料量。
15.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述邊緣部分由型腔內(nèi)所述第二部分內(nèi)的材料形成，同時(shí)形成所述深浮雕圖形。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，中間產(chǎn)品的所述第二部分中的多余材料從型腔中工具零件之間分型面壓出，或壓至特別擴(kuò)大的空間而作為深浮雕圖形，并且形成所述邊緣部分，被壓出的材料通過(guò)清理所得到的板而去除。
17.如權(quán)利要求1～16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在成形深浮雕圖形方面，包括中間產(chǎn)品并形成反沖頭的下部雕刻的工具零件放置在砧座上，而作為壓印沖頭的上部工具零件沖擊該反沖頭。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，由砧座和包括反沖頭的工具零件組成的部件可運(yùn)動(dòng)，并且在沖頭向下沖擊的同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，可向上運(yùn)動(dòng)和可向下運(yùn)動(dòng)的部件的質(zhì)量和速度使得其動(dòng)量，即質(zhì)量與速度的乘積，在可運(yùn)動(dòng)部件相遇時(shí)基本上相等。
19.如權(quán)利要求1～18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在隨后的工序中，最終成形的板被加熱至燒結(jié)溫度，以消除材料中的任何有可能殘留的孔隙。
20.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述材料主要為下列材料中的任一種材料，或二種或更多種所述材料的組合構(gòu)成，這些材料為石墨或其他陶瓷材料、不銹鋼、鈦、鋁、鎂或其他輕金屬。
21.一種如權(quán)利要求1～20中任一項(xiàng)所制造的板。
22.如權(quán)利要求21所述的板，其特征在于，該板包括燃料電池中所包含的板，其用于隔開(kāi)不同的氣體，輸送剩余的產(chǎn)品和導(dǎo)通燃料電池中產(chǎn)生的電流。
23.如權(quán)利要求21所述的板，其特征在于，該板包括在熱交換器中所包含的那種板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造金屬或陶瓷材料板(2)的方法，該板包括占據(jù)板表面主要部分并在其至少一個(gè)側(cè)面上為深浮雕圖形的一個(gè)或多個(gè)范圍(3)。更具體地說(shuō)，構(gòu)圖成該板在所述范圍的多個(gè)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)側(cè)面上具有浮雕圖形，該圖形交替地帶有高的突出部分和深谷(9)或凹部(8)；并且在側(cè)面之間有薄的連接板(10)。所述深浮雕圖形范圍至少局部地以寬的邊緣部分(4)為邊界。該寬邊緣部分的厚度比在所述深浮雕圖形范圍內(nèi)的板的平均厚度大。在一個(gè)預(yù)備工序中，制造中間產(chǎn)品(1)，該中間產(chǎn)品包括至少一個(gè)第一部分(11)，它將形成所述深浮雕圖形范圍，然而本身還未深浮雕構(gòu)圖，但包含充足的材料量。然后，這個(gè)中間產(chǎn)品放置在兩個(gè)雕刻的模制工具零件(30、31)之間。這兩個(gè)工具零件互相沖擊，其中，沖擊件以大的動(dòng)能沖擊至少一個(gè)模制工具零件，使材料流出并充滿工具零件之間的型腔。
文檔編號(hào)B21J7/00GK1426332SQ0180852
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月28日
發(fā)明者黑坎·奧爾森 申請(qǐng)人:莫菲克科技股份公司