一种氢燃料电池系统用铝合金端盖锻件及端盖的制作方法

1.本实用新型涉及氢燃料电池系统技术，尤其涉及一种氢燃料电池系统用铝合金端盖锻件及端盖。


背景技术：

2.氢燃料电池系统也称作氢燃料电池发动机，一般是由电堆、氢气供给循环系统、空气供给系统、水热管理系统、电控系统和数据采集系统六大组成部分。氢燃料电池系统的机械结构部分通常会采用不锈钢、铝合金等材料来制作各类零件，其中铝合金材料由于重量轻，成形工艺多得到了广泛应用，铝合金零件常用的制坯工艺包括铸造、锻造等。
3.对于特定技术要求的铝合金零件，采用锻造工艺制坯的优点是能够保证其组织致密性和力学性能，因而一般会用于服役环境比较复杂的工件，例如氢燃料电池系统中为了避免氢气的泄露和腐蚀常用锻造来制造各类机械零件的毛坯。然而带来的问题是如何设计锻件的形状结构才能保证其成形的形状尺寸和精度要求，同时使得成形制造过程的材料损耗尽可能少、制造效率尽可能高。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：获得一种氢燃料电池系统用铝合金端盖锻件及端盖，使其易于成形制造且制造过程材料损耗尽可能少。
5.本实用新型通过如下技术方案来实现：
6.第一方面，本实用新型提供一种氢燃料电池系统用铝合金端盖锻件，抗拉强度值≥290mpa，屈服强度值≥250mpa，断后延伸率≥5％，硬度≥90hb，包括一体锻造成形的端盖毛坯本体和设置在端盖毛坯本体中间的凸台，所述端盖毛坯本体一端和所述凸台之间形成容纳空腔，所述端盖毛坯本体包括依次连接的本体内表面、本体上端面、本体外轮廓面和本体下端面，所述凸台包括凸台上端面和凸台外轮廓面，所述本体外轮廓面为非切削加工面且轮廓度要求取值范围为0至0.8mm。
7.所述铝合金端盖锻件的本体内表面上设有用于提高材料流动能力的第一圆弧面和第二圆弧面，所述第一圆弧面的圆角半径值取值范围为5mm至15mm，所述第二圆弧面的圆角半径值取值范围为5mm至15mm。
8.所述铝合金端盖锻件的的本体外轮廓面上设有锻造切边后残留的切边台阶，所述切边台阶的高度值取值范围为0至1mm。
9.所述铝合金端盖锻件的的凸台外轮廓面设有用于提高锻件脱模能力的拔模斜度，所述拔模斜度取值范围为5度至15度，优选的，所述拔模斜度为10
°
。
10.所述铝合金端盖锻件的的凸台外轮廓面和本体内表面之间通过第三圆弧面过渡，第三圆弧面的圆角半径值取值范围为2mm至5mm。
11.所述铝合金端盖锻件的的本体内表面和本体下端面之间形成的最小壁厚取值范围为6mm至12mm。
12.优选的，所述第一圆弧面的圆角半径值为10mm。
13.优选的，所述第二圆弧面的圆角半径值为10mm。
14.第二方面，本实用新型提供一种氢燃料电池系统用铝合金端盖，采用上述铝合金端盖锻件进一步切削加工本体外轮廓面之外的其它表面后获得。
15.本实用新型的有益效果是：
16.(1)提供了一种新型结构的，外轮廓无需额外切削加工的氢燃料电池系统用铝合金锻件，易于成形制造且能够满足氢燃料电池系统避免氢气泄露和腐蚀的需要。
17.(2)通过给锻件设计合理的形状尺寸、飞边台阶高度值和最小壁厚值，使得锻件能够在保证材料成形要求的同时减少材料损耗，能够将材料损耗控制在下料重量的20％以内。
18.(3)通过优化设计锻件中的过渡圆弧面圆角半径值、拔模斜度值进一步提升了锻件的可成形性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
20.图1为本公开实施例提供的铝合金端盖锻件第一视角立体示意图；
21.图2为本公开实施例提供的铝合金端盖锻件第二视角立体示意图；
22.图3为本公开实施例提供的铝合金端盖第一视角立体示意图。
23.附图标记：
24.100-端盖毛坯本体；101-本体内表面；102-本体上端面；103-本体外轮廓面；104-本体下端面；1011-第一圆弧面、1012-第二圆弧面；200-凸台；201-凸台上端面；202-凸台外轮廓面；第三圆弧面-300。
具体实施方式
25.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
26.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
27.下面通过具体的实施例对本公开进行说明。为了保持本公开实施例以下的说明清
楚且简明，可省略已知功能和已知部件的详细说明。当本公开实施例的任一部件在一个以上的附图中出现时，该部件在每个附图中可以由相同的参考标号表示。
28.图1为本公开实施例提供的铝合金端盖锻件第一视角立体示意图；图2为本公开实施例提供的铝合金端盖锻件第二视角立体示意图。
29.如图1和图2所示，本公开实施例提供一种铝合金端盖锻件，其材质采用牌号为6082的铝合金，经过锻造和热处理等制造过程后按照国标检测其抗拉强度值≥290mpa，屈服强度值≥250mpa，断后延伸率≥5％，硬度≥90hb。
30.本公开实施例中，铝合金端盖锻件包括一体锻造成形的端盖毛坯本体100和设置在端盖毛坯本体中间的凸台200，其中端盖毛坯本体100的一端和凸台200之间形成容纳空腔。
31.本公开实施例中，端盖毛坯本体100包括依次连接的本体内表面101、本体上端面102、本体外轮廓面103和本体下端面104。
32.本公开实施例中，凸台200包括凸台上端面201和凸台外轮廓面202。
33.本公开实施例中，本体内表面101上设有第一圆弧面1011、第二圆弧面1012。
34.本公开实施例中，本体内表面101和凸台外轮廓面202之间通过第三圆弧面300连接。
35.本公开实施例中，本体外轮廓面103为非切削加工面且轮廓度要求取值范围为0至0.8mm。第一圆弧面1011的圆角半径值取值范围为5mm至15mm，第二圆弧面1012的圆角半径值取值范围为5mm至15mm，第三圆弧面300的圆角半径值取值范围为2mm至5mm，凸台外轮廓面202的拔模斜度取值范围为5度至15度，本体内表面101和本体下端面104之间形成的最小壁厚值的取值范围为6mm至12mm，锻造切边后本体外轮廓面103残留的切边台阶高度值的取值范围为0至1mm。
36.本公开实施例中，第一圆弧面1011的圆角半径值优选为10mm，第二圆弧面1012的圆角半径值优选为10mm，凸台外轮廓面202的拔模斜度值优选10
°
。
37.图3为本公开实施例提供的铝合金端盖第一视角的立体示意图。
38.如图3所示，将本公开实施例提供的铝合金端盖锻件进一步切削加工所述本体外轮廓面103之外的其它表面后获得氢燃料电池系统用铝合金端盖产品。
39.本文中，有以下几点需要注意：
40.(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
41.(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
42.以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。