金属板材的成型方法及成型装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属板材的成型方法及成型装置，其中金属板材借助于分别具有冲模和冲头的成型模具被成型为具有突出部。
【背景技术】
[0002]形成燃料电池隔板的金属板材形成有多个褶裥形状的突出部。邻接的突出部之间形成有供诸如氢气或氧气等的气体或处理水流过的流路。通常地，当制造燃料电池隔板时，通过使用具有冲模和冲头的成型模具的冲压成型来形成突出部。然而，当形成突出部时，局部存在材料的延伸差，因此容易在成型品上发生翘曲或起伏。特别是在通过压延金属材料和使金属材料平坦化来成型突出部的情况下，材料内部的周长的延伸变大，容易发生翘曲或起伏。
[0003]为了解决该问题，已提出了专利文献I至专利文献3公开的方法。专利文献I公开了在塑性加工成型的金属板材的凹凸部分处形成细密压痕的隔板。该隔板具有由成型突出部导致的在隔板的里外之间的延伸量的差。因此，在隔板的里外之间也存在残留应力的差，容易在隔板上发生翘曲或起伏。在该方面，根据该文献公开的发明，细密压痕的形成能够抑制在隔板上发生翘曲或起伏。
[0004]专利文献2公开了这样的隔板:金属板材的中央形成有多个突出部并且金属板材的外周缘部形成有肋。在这种隔板中，通过肋提高了金属板材的周缘部的刚性，因此抑制了由成型突出部而产生的翘曲。
[0005]在专利文献3公开的成型方法中，首先，在第一工序中在金属板材的中央形成用于气体流路的多个突出部。之后，在第二工序中固定平行于突出部的长度方向的金属板材的周边部。之后，沿与压延突出部和使突出部平坦化的方向相同的方向仅拉伸与突出部的长度方向垂直的周边部。根据该方法，金属板材在第二工序中被拉伸和伸长，因而能够修正由第一工序的压延/平坦化操作而产生的变形。
[0006]然而，专利文献I公开的隔板难以形成细密压痕。另外，由于压痕产生的凹凸，导致平坦度降低。另外，由于作为龟裂的起点的压痕，将发生疲劳破损的可能性变高。
[0007]专利文献2公开的隔板需要在金属板材的外周缘部形成肋。因此，设计的自由度降低。另外，担心在形成肋的同时将会发生其它翘曲。另外，通过形成肋，使得金属板材的外周缘部的强度更高。因此，周长的延伸集中在金属板材的中央，容易发生起伏。
[0008]在专利文献3公开的成型方法中，通过拉伸和伸长金属板材的周边部来减少周长的延伸。然而，根据该方法，由于拉伸和伸长周边部，具有突出部的金属板材的中央附近也发生延伸。因此，降低了尺寸精度。另外，金属板材的周边部产生残留应力，因此也容易发生翘曲。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2000-138065号公报
[0012]专利文献2:日本特开2002-175818号公报
[0013]专利文献3:日本特开2003-249241号公报
【发明内容】
_4] 发明要解决的问题
[0015]本发明的目的是提供一种能够在抑制在金属板材上发生翘曲或起伏的同时成型突出部的金属板材的成型方法。
_6] 用于解决问题的方案
[0017]为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种成型方法，所述成型方法通过使用具有冲模和冲头的成型模具经过多个工序在金属板材成型多个突出部。在该方法中，使得后工序使用的冲模和冲头的用于成型突出部的凹部与凸部之间的配置节距比前工序使用的冲模和冲头的用于成型突出部的凹部与凸部之间的配置节距窄。
[0018]为了解决上述问题，根据本发明的第二方面，提供了一种成型装置，所述成型装置通过使用具有冲模和冲头的成型模具在金属板材成型突出部。在该方法中，使得后工序使用的冲模和冲头的用于成型突出部的凹部与凸部之间的配置节距比前工序使用的冲模和冲头的用于成型突出部的凹部与凸部之间的配置节距窄。
[0019]存在当在后工序中通过使用成型模具压延和平坦化来成型突出部时突出部的材料沿着周长延伸的情况。在此方面，根据该成型方法，能够通过减小成型模具的配置节距来对沿着突出部的材料的周长的延伸进行修正。因此，能够抑制由成型突出部而产生的翘曲或起伏。
【附图说明】
[0020]图1是示出了通过根据本发明的实施方式的金属板材的成型方法成型的成型品的立体图。
[0021]图2是沿图1的线2-2的部分截面图。
[0022]图3是示出了成型方法的第一工序的部分截面图。
[0023]图4的(a)和图4的(b)是顺序地示出第一工序的成型过程的部分截面图。
[0024]图5是示出了成型方法的第二工序的部分截面图。
[0025]图6的(a)和图6的(b)是顺序地示出第二工序的成型过程的部分截面图。
[0026]图7是示出了成型方法的第三工序的部分截面图。
[0027]图8的(a)和图8的(b)是顺序地示出第三工序的成型过程的部分截面图。
[0028]图9是示出了第一工序至第三工序中的每一个的成型模具的冲头的部分截面图。
【具体实施方式】
[0029]以下将参照图1至图9说明采用根据本发明的金属板材的成型方法来制造燃料电池隔板的实施方式。
[0030]如图1和图2所示，在做成燃料电池隔板的金属板材21的两面形成有多个突出部22。突出部22被成型为以褶裥形状等间隔地隔开。诸如钛、钛合金或不锈钢等的耐腐蚀性优异的材料被用作金属板材21。在本实施方式中使用钛。
[0031]如图3所示，成型加工前的平坦金属板材21的厚度α I是总体均匀的。厚度α I在从0.06mm到0.20mm的范围内，在本实施方式中，厚度α I为0.10mm。如图2所示，成型加工后的金属板材21的厚度α是总体均匀的。厚度α在从0.04mm到0.18mm的范围内，在本实施方式中，厚度α为0.08mm。突出部22的配置节距(pitch) P在从0.50mm到2.0Omm的范围内，在本实施方式中，配置节距P为1.30mm。突出部22的底面与顶面之间的高度β在从0.40mm到0.80mm的范围内，在本实施方式中，高度β为0.60mm。
[0032]如图2所示，每个突出部22均包括顶部221和在顶部221的两侧倾斜的侧壁部222。突出部22的截面为大致的梯形。每个突出部22均具有相对于邻接的其它突出部22上下颠倒的形状。在面向下的突出部22中，顶部221为底部。该底部在下文描述为顶部221。顶部221包括位于在宽度方向上的中央处的平坦部223和位于在宽度方向上的两端处的弯曲部224。弯曲部224沿圆弧延伸。弯曲部224的内表面侧的曲率半径δ在从0.08mm到
0.15_的范围内，在本实施方式中，曲率半径δ为0.10mm。侧壁部222相对于平坦部223的角度Θ在从10度到30度的范围内，在本实施方式中，角度Θ为15度。
[0033]通过使用图3和图9示出的第一成型模具23的第一工序工序、使用图5和图9示出的第二成型模具24的作为后工序的第二工序和使用图7和图9示出的第三成型模具31的作为后工序的第三工序，对金属板材21进行突出部22的成型。
[0034]如图3所示，第一工序中使用的第一成型模具23包括冲模25和冲头26，冲头26能够与冲模25接触并且能够与冲模25分离。凹部251和凸部252被等间隔隔开地交替形成于冲模25的上表面。凸部261和凹部262被等间隔隔开地交替形成于冲头26的下表面。凸部261和凹部262被定位成分别与凹部251和凸部252对应。
[0035]如图3和图9所示，凹部251和凸部252的配置节距P I或凸部261和凹部262的配置节距P I比突出部22的配置节距P略窄。凹部251或262的深度，即凸部252或凸部261的高度β I比从图2示出的突出部22的高度β减去金属板材21的厚度所得到的值小。凸部252、261的前端形成圆弧状的截面。凹部251和凹部262的截面为椭圆形。
[0036]如图5和图6所示，第二工序中使用的第二成型模具24包括冲模28和冲头29，冲头29能够与冲模28接触并且能够与冲模28分离。凹部281和凸部282被等间隔隔开地