[發明專利]一種加工雙極板流道的激光加工系統

在審

• 申請號: 202110773913.7
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN114248002A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 趙冠雷;趙陽;熊興;薛峰;湯波;張科勛
• 申請（專利權）人: 冠馳新能科技（南京）有限公司
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/082;B23K26/064;B23K26/06;B23K26/60;B23K26/70;H01M8/0258
• 代理公司: 北京科領智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11782
• 代理人: 陳士騫;王曉婷

本發明公開一種加工雙極板流道的激光加工系統，包括控制器、表面微觀光學檢測設備、皮秒激光器、擴束器、振鏡和聚焦場鏡，控制器發送表征待加工流道的橫截面為非矩形橫截面的待加工流道形貌尺寸特征至皮秒激光器，發送至少包括多個不同的掃描路徑信息的待加工信息至振鏡，皮秒激光器根據接收到的待加工流道形貌尺寸特征射出激光經擴束器至振鏡，振鏡根據多個掃描路徑信息，控制接收到的激光通過聚焦場鏡形成的聚焦光斑對石墨復合材料基材進行掃描得到掃描后流道并在掃描后流道的形貌尺寸特征與待加工流道形貌尺寸特征之間的差異在誤差范圍內時，將掃描后流道作為最終流道。應用本發明能加工出橫截面為非矩形橫截面的流道形貌，提升燃料電池性能。

技術領域

本發明涉及雙極板技術領域，具體而言，涉及一種加工雙極板流道的激光加工系統。

背景技術

雙極板是燃料電池的核心部件之一，石墨復合材料是燃料電池雙極板的理想材料，石墨復合材料雙極板的流道設計是決定燃料電池性能的關鍵因素。

目前，石墨復合材料雙極板的流道加工方法通常基于模具熱壓如圖1所示，經歷上料、模壓和脫模最終得到加工后的雙極板。由于模具熱壓受限于模具設計、模壓工藝和脫模過程的影響，只能加工出比較簡單的流道形貌，例如圖1中的橫截面為矩形的直流道，很難加工出橫截面為非矩形橫截面的流道。

現有技術中通過簡單調控流道形貌的參數，例如直流道的寬度、深度和間距來優化雙極板的傳熱傳質性能，然而這種簡單調控無法達到較好的效果，限制了燃料電池性能的提升。

發明內容

本發明提供了一種加工雙極板最終流道的激光加工系統，能夠加工出橫截面為非矩形橫截面的流道形貌，提升了燃料電池性能。具體的技術方案如下。

第一方面，本發明提供了一種加工雙極板流道的激光加工系統，所述激光加工系統包括控制器、表面微觀光學檢測設備、皮秒激光器、擴束器、振鏡和聚焦場鏡，所述表面微觀光學檢測設備、所述皮秒激光器和所述振鏡均與所述控制器電連接，所述振鏡與所述表面微觀光學檢測設備電連接，所述聚焦場鏡安裝于所述振鏡的出口，石墨復合材料基材設置于所述聚焦場鏡的下方；

所述控制器發送待加工流道形貌尺寸特征至所述皮秒激光器，并發送待加工信息至所述振鏡，其中，所述待加工信息至少包括多個不同的掃描路徑信息，所述待加工流道形貌尺寸特征表征待加工流道的橫截面為非矩形橫截面；

所述皮秒激光器根據接收到的待加工流道形貌尺寸特征射出激光至所述擴束器；

所述擴束器對接收到的激光的直徑進行擴大得到擴大后的激光并射出至所述振鏡；

所述振鏡根據所述多個掃描路徑信息，控制接收到的激光通過所述聚焦場鏡形成的聚焦光斑對所述石墨復合材料基材進行掃描得到掃描后流道，并發送掃描完成信息至所述表面微觀光學檢測設備；

所述表面微觀光學檢測設備接收所述掃描完成信息，檢測所述掃描后流道的形貌尺寸特征并發送至所述控制器；

所述控制器對比所述掃描后流道的形貌尺寸特征與所述待加工流道形貌尺寸特征之間的差異是否在誤差范圍內，如果是，將所述掃描后流道作為最終流道。

可選的，將所述多個掃描路徑信息中的第一個掃描路徑信息作為當前掃描路徑信息，所述振鏡根據所述當前掃描路徑信息，控制接收到的激光通過所述聚焦場鏡形成的聚焦光斑對所述石墨復合材料基材的上表面進行掃描得到具有矩形橫截面的直流道；

將所述具有矩形橫截面的直流道作為掃描后直流道，將所述當前掃描路徑信息的下一個掃描路徑信息作為當前掃描路徑信息，根據所述當前掃描路徑信息，控制接收到的激光通過所述聚焦場鏡形成的聚焦光斑對所述掃描后直流道的上表面進行掃描得到新的具有矩形橫截面的直流道；