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海克斯康方案 | 护航氢燃料电池质量,探索能源新发展

国际金属加工网 2022年05月31日

在全球大力发展新能源的背景下,聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)是一个优质的、前景广阔的方案。氢燃料电池通常用于大型汽车,如电动巴士和电动卡车,但随着技术的发展,其在加注时间和续航里程方面的优势越来越明显,也随之更广泛地用于电动乘用车的驱动中。

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双极板是PEMFC的关键组件之一,在燃料电池工作过程中发挥着许多关键作用,比如氢气和氧气的分布、提供电池之间的电传导和热管理等诸多功能。不均匀的流量分布或不佳的轮廓度偏差会加速燃料电池的老化,导致使用寿命缩短,性能下降。然而,双极板形状高度复杂、工艺严格,表面敏感。如何检测这类工件的尺寸和轮廓等质量,成为各大制造商需要面对的一大难题。

面临挑战

双极板材质特殊检测困难

燃料电池中需要安装大量双极板(约200至400个),这些板的厚度通常在0.1-2mm范围内,非常单薄,且敏感。双极板的流道是一种精密的微结构,具有陡峭的侧面角的小流道,其质量是保证气体均匀分布的关键。

双极板在测量过程中需要极高的精度(流道宽度和深度、侧翼角、轮廓度、外形尺寸、燃料进出口位置等等)且公差要求非常严格(通常在20- 30µm之间),流道与基础平面角度陡峭,表面材质特殊,传统测量方式很难完全满足其检测需求。

零件厚度测量是这一应用的另一个挑战,因为这需要※大限度地利用夹具和灵活的传感器解决方案来实现。此外,双极板的制造材料要求通常较高,如石墨或基于金属基涂层,这都让测量变得更加困难。

解决方案

全新白光测头传感器技术

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双极板检测需要灵活的解决方案,接触式和非接触式传感器复合使用提供了对不同特征和材料检测需求的※佳方法。海克斯康高精度 Leitz Reference 三坐标测量机适配多传感器,是理想的传感器解决方案:HH-AS8-OWT2.5测座、HP-OW-2.14共聚焦白光传感器、HP-S-X1H接触式扫描传感器。

流体通道轮廓快速测量

HP-OW传感器拥有媲美接触式传感器的精度和重复性,以及±30°的接收角度,可实现对双极板两侧流体通道轮廓的快速测量。HP-OW作为光学传感器,测量过程无需接触工件表面,避免了因测力导致工件变形或在工件表面造成划痕的问题。搭配的HH-AS-OWT2.5°测座有超过12,000个位置,为HP-OW 提供了所需的灵活性。

HP-OW工作范围达到2mm,所以扫描如双极板流道此类高度/厚度较小的工件时,可以始终保持传感器与工件表面的距离一致性,以直线扫描的方式一次完成流道的顶部和底部表面轮廓检测。上下表面轮廓扫描完毕后±30°转动测座,使HP-OW轴向与流道侧面垂直,完成与表面呈85°的流道侧面轮廓测量。在强大的QUINDOS软件中,流道上下表面与侧面轮廓在经过计算后合而为一,形成一条完整的流场轮廓线。为进一步的评估(如通道宽度、侧翼角或剖面形式)提供数据支持。

厚度与外轮廓尺寸高精度测量

HP-OW也是测量双极板厚度的理想选择,通过测座180°旋转,对工件另一侧进行相同方式的剖面扫描。基于从零件两侧扫描的流场剖面,在QUINDOS中通过评估相对扫描线在定义点的距离来确定材料厚度。

外轮廓尺寸等形位特征测量虽不太具有挑战性,但仍需要很高的精度。使用超高精度HP-S-X1H传感器,可在同一程序中捕捉这些特征。HP-OW-2.14和HP-S-X1H传感器通过海克斯康HR-R更换架实现测头间自动切换,减少手动操作,提高检测效率。

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氢燃料电池双极板高精度光学检测方案,※大限度提高复杂燃料电池组件的测量精度,为高端燃料电池双极板的质量保证提供了高精度、完整的测量解决方案。

(海克斯康制造智能)

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