JP7017944B2 - Manufacturing method of metal molded body - Google Patents

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Description

本開示は、金属成形体の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a metal molded product.

プレス加工は金属板から種々の成形体を製造する方法であり、成形体を最も効率的に大量生産できる加工法の一つである。例えば、車搭載用の燃料電池に使用されるセパレータとして、従来、黒鉛材料を加工したものが利用されていたが、セパレータの薄型化、加工性、低コスト化等の観点から、金属板をプレス加工したものが利用されている。 Pressing is a method of manufacturing various molded bodies from a metal plate, and is one of the most efficient mass-producing processing methods. For example, as a separator used for a fuel cell mounted on a vehicle, a processed graphite material has been conventionally used, but from the viewpoint of thinning, processability, cost reduction, etc. of the separator, a metal plate is pressed. The processed one is used.

燃料電池に使用される薄板金属セパレータは、燃料ガス（例えば水素ガス）又は空気を流すための複数の流路を含む。これらの流路の成形に際しては、金属板を間に置くように配置された一対の金型が用いられる。一対の金型によってプレス成形された後の金属板には、凹状及び凸状をなす流路が形成される。 The thin plate metal separator used in a fuel cell includes a plurality of channels for flowing fuel gas (for example, hydrogen gas) or air. When forming these flow paths, a pair of molds arranged so as to put a metal plate in between are used. The metal plate after being press-molded by the pair of dies is formed with concave and convex flow paths.

一回のプレス加工によって金属板を最終形状とすることができれば、生産性が高く効率的である。しかし、流路が密で複雑な形状の場合、金属板の延びが成形に追従できず、金属板が破断する場合がある。そこで、特許文献１は、プレス加工における金属板の破断を抑制するため、金属板を暫定的に変形させる予備成形工程と、金属板を最終形状とする本成形工程とを実施することを開示している。 If the metal plate can be made into the final shape by one press working, it is highly productive and efficient. However, when the flow path is dense and has a complicated shape, the extension of the metal plate cannot follow the molding, and the metal plate may break. Therefore, Patent Document 1 discloses that in order to suppress breakage of a metal plate in press working, a preforming step of provisionally deforming the metal plate and a main forming step of making the metal plate the final shape are carried out. ing.

特開２００３－２４９２３８号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-249238

しかしながら、プレス加工によって金属板に凹状及び凸状をなす流路を形成すると、頂壁が平坦面とならずに、外側に突出するように湾曲してしまうことがあった。これは、金属板から金型が除荷されると、金属板にスプリングバックと呼ばれる現象（加工された金属板が若干元の形状に戻ろうとする現象）が生ずるためである。そのため、繰り返し金属板をプレスしたり、金属板に付与するプレス圧を大きくしたとしても、頂壁を平坦面とすることが困難であった。 However, when a concave and convex flow path is formed on a metal plate by press working, the top wall may not be a flat surface but may be curved so as to protrude outward. This is because when the mold is unloaded from the metal plate, a phenomenon called springback (a phenomenon in which the processed metal plate tries to return to its original shape slightly) occurs on the metal plate. Therefore, even if the metal plate is repeatedly pressed or the pressing pressure applied to the metal plate is increased, it is difficult to make the top wall a flat surface.

このように、頂壁が外方に湾曲した状態の金属成形体を燃料電池の金属セパレータとして採用し、当該金属セパレータと膜電極接合体とを交互に積層させて燃料電池スタックを構成すると、頂壁と膜電極接合体との密着度が低下しうる。この場合、燃料ガス又は空気が流路から若干漏れ出て、燃料電池の発電効率の低下に繋がる懸念がある。 In this way, when a metal molded body with the top wall curved outward is adopted as the metal separator of the fuel cell, and the metal separator and the membrane electrode assembly are alternately laminated to form a fuel cell stack, the top is formed. The degree of adhesion between the wall and the membrane electrode assembly may decrease. In this case, there is a concern that the fuel gas or air slightly leaks from the flow path, leading to a decrease in the power generation efficiency of the fuel cell.

また、プレス加工によって金属板を加工する際、流路の角部に対応する金属板の部分金型によって特に引き伸ばされやすいので、当該角部が薄肉となりやすい。この場合、頂壁をある程度平坦面とすることができたとしても、角部が薄肉化したぶん、頂壁の平坦領域が狭くなりうると共に、金属板が角部において破断する可能性も懸念される。 Further, when the metal plate is processed by press working, it is particularly easy to be stretched by the partial mold of the metal plate corresponding to the corner portion of the flow path, so that the corner portion tends to be thin. In this case, even if the top wall can be made flat to some extent, the flat area of the top wall may be narrowed due to the thinning of the corners, and there is a concern that the metal plate may break at the corners. ..

そこで、本開示は、角部の薄肉化を抑制することが可能で、且つ、十分な平坦領域を確保しつつ頂壁を平坦化することが可能な金属成形体の製造方法を説明する。 Therefore, the present disclosure describes a method for manufacturing a metal molded body capable of suppressing thinning of the corner portion and flattening the top wall while securing a sufficient flat region.

本開示の一つの観点に係る金属成形体の製造方法は、仮凹部及び仮凸部が交互に並ぶように平板状の金属板を張り出し成形して、仮成形体を形成することであって、仮凹部及び仮凸部はそれぞれ、内側に向けて窪んだ窪み部が形成された頂壁を含むことと、仮成形体をプレス加工して窪み部を外側に押し出し、頂壁が平坦状となった凹部及び凸部が交互に並ぶ成形体を形成することとを含む。 A method for manufacturing a metal molded body according to one aspect of the present disclosure is to form a temporary molded body by projecting and molding a flat plate-shaped metal plate so that temporary concave portions and temporary convex portions are alternately arranged. The temporary concave portion and the temporary convex portion each include a top wall in which a recessed portion is formed inward, and the temporary molded body is pressed to push the recessed portion outward, so that the top wall becomes flat. It includes forming a molded body in which concave portions and convex portions are alternately arranged.

本開示に係る溝付き金属成形体の製造方法によれば、角部の薄肉化を抑制することが可能で、且つ、十分な平坦領域を確保しつつ頂壁を平坦化することが可能となる。 According to the method for manufacturing a grooved metal molded body according to the present disclosure, it is possible to suppress the thinning of the corner portion and to flatten the top wall while securing a sufficient flat region. ..

図１は、燃料電池用の金属セパレータの一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a metal separator for a fuel cell. 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 図３は、燃料電池スタックの構成の一部を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the configuration of the fuel cell stack. 図４は、予備成形工程を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the preforming process. 図５は、予備成形工程を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the preforming process. 図６は、本成形工程を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the main molding process. 図７は、本成形工程を説明するための断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the main molding process. 図８は、本成形工程を説明するための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the main molding process. 図９は、矯正工程を説明するための断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the correction process. 図１０は、矯正工程を説明するための断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the correction process.

以下に、本開示に係る実施形態の一例について、図面を参照しつつより詳細に説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an example of the embodiment according to the present disclosure will be described in more detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals will be used for the same elements or elements having the same function, and duplicate description will be omitted.

［金属セパレータ］
金属セパレータ１０（成形体）は、図１に示されるように、矩形状を呈する板状部材であり、燃料電池スタック１（図３参照）の一部を構成している。金属セパレータ１０は、平板状の金属板Ｍが所定の形状に加工されてなる。金属板Ｍの厚さは、例えば０．０５ｍｍ～０．３ｍｍ程度であってもよいし、０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度であってもよい。金属板Ｍの種類としては、軟鋼材（例えば、冷間圧延材、熱間圧延材など）、高張力鋼板及びこれらの板材の表面に貴金属層がコーティングされたものであってもよい。 [Metal separator]
As shown in FIG. 1, the metal separator 10 (molded body) is a plate-shaped member having a rectangular shape, and constitutes a part of the fuel cell stack 1 (see FIG. 3). The metal separator 10 is formed by processing a flat metal plate M into a predetermined shape. The thickness of the metal plate M may be, for example, about 0.05 mm to 0.3 mm or about 0.1 mm to 0.2 mm. The type of the metal plate M may be a mild steel material (for example, a cold rolled material, a hot rolled material, etc.), a high-strength steel plate, or a material in which the surface of these plate materials is coated with a noble metal layer.

金属セパレータ１０は、図１に示されるように、外周に沿って形成されたフレーム部１１と、フレーム部１１によって囲まれた溝形成領域１２とを含む。金属セパレータ１０が車載用燃料電池に用いられる場合には、金属セパレータ１０の一辺の長さは、例えば１００ｍｍ～７００ｍｍ程度であってもよいし、２００ｍｍ～３００ｍｍ程度であってもよい。 As shown in FIG. 1, the metal separator 10 includes a frame portion 11 formed along the outer periphery thereof and a groove forming region 12 surrounded by the frame portion 11. When the metal separator 10 is used in an in-vehicle fuel cell, the length of one side of the metal separator 10 may be, for example, about 100 mm to 700 mm or about 200 mm to 300 mm.

金属セパレータ１０は、図１及び図２に示されるように、複数の凸部１３と、複数の凹部１４とを含む。より詳しくは、金属セパレータ１０の溝形成領域１２には、複数の凸部１３と複数の凹部１４とが交互に並んだ繰り返しパターンが形成されている。繰り返しパターンのピッチＬは、金属板Ｍの厚さなどによるが、例えば、０．５ｍｍ～５ｍｍ程度であってもよいし、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ程度であってもよいし、０．５ｍｍ～１．０ｍｍ程度であってもよい。図１には、便宜上、溝形成領域１２が５つの凸部１３を含む形態が図示されているが、実際の金属セパレータ１０は、極めて微細な凹部及び凸部によって構成される多数の溝を含む。 As shown in FIGS. 1 and 2, the metal separator 10 includes a plurality of protrusions 13 and a plurality of recesses 14. More specifically, in the groove forming region 12 of the metal separator 10, a repeating pattern in which a plurality of convex portions 13 and a plurality of concave portions 14 are alternately arranged is formed. The pitch L of the repeating pattern depends on the thickness of the metal plate M and the like, but may be, for example, about 0.5 mm to 5 mm, about 0.5 mm to 1.5 mm, or 0.5 mm. It may be about 1.0 mm. FIG. 1 shows a form in which the groove forming region 12 includes five convex portions 13 for convenience, but the actual metal separator 10 includes a large number of grooves composed of extremely fine concave portions and convex portions. ..

凸部１３は、略平坦な頂壁１３ａと、凹部１４に向けて屈曲された角部１３ｂとを含む。凹部１４は、略平坦な頂壁１４ａと、凸部１３に向けて屈曲された角部１４ｂとを含む。頂壁１３ａと頂壁１４ａとの距離（凸部１３と凹部１４との高さ）Ｈは、例えば、０．３ｍｍ～１．２ｍｍ程度であってもよいし、０．５ｍｍ～１．０ｍｍ程度であってもよい。 The convex portion 13 includes a substantially flat top wall 13a and a corner portion 13b bent toward the concave portion 14. The recess 14 includes a substantially flat top wall 14a and a corner portion 14b bent toward the convex portion 13. The distance (height between the convex portion 13 and the concave portion 14) H between the top wall 13a and the top wall 14a may be, for example, about 0.3 mm to 1.2 mm, or about 0.5 mm to 1.0 mm. May be.

角部１３ｂは、頂壁１３ａの両端に位置しており、隣り合う角部１４ｂと一体的に接続されている。角部１４ｂは、頂壁１４ａの両端に位置しており、隣り合う角部１３ｂと一体的に接続されている。角部１３ｂ，１４ｂの曲率半径は、０．０３ｍｍ～０．３ｍｍであってもよいし、０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度であってもよい。曲率半径が０．０３ｍｍ以上であると、角部１３ｂ，１４ｂにおける金属板Ｍの破断が生じ難くなる。曲率半径が０．３ｍｍ以下であると、頂壁１３ａ，１４ａの幅を確保しやすくなるので、金属セパレータ１０の電気的導通が良好となる傾向にある。曲率半径が０．３ｍｍ以下であると、ガス（燃料ガス又は空気）が流通する流路として凸部１３及び凹部１４が機能する際に当該流路の断面積が拡がり、圧力損失が低下する傾向にある。 The corner portions 13b are located at both ends of the top wall 13a and are integrally connected to the adjacent corner portions 14b. The corner portions 14b are located at both ends of the top wall 14a and are integrally connected to the adjacent corner portions 13b. The radius of curvature of the corner portions 13b and 14b may be 0.03 mm to 0.3 mm, or may be about 0.1 mm to 0.2 mm. When the radius of curvature is 0.03 mm or more, the metal plate M at the corners 13b and 14b is less likely to break. When the radius of curvature is 0.3 mm or less, it becomes easy to secure the widths of the top walls 13a and 14a, so that the electrical conduction of the metal separator 10 tends to be good. When the radius of curvature is 0.3 mm or less, when the convex portion 13 and the concave portion 14 function as a flow path through which gas (fuel gas or air) flows, the cross-sectional area of the flow path expands and the pressure loss tends to decrease. It is in.

［燃料電池スタック］
上記の金属セパレータ１０を用いた燃料電池スタック１の構成について、図３を参照して説明する。燃料電池スタック１は、複数の金属セパレータ１０と、複数の膜電極接合体２と、一対の端面板３とを含む。燃料電池スタック１は、金属セパレータ１０と膜電極接合体２とが交互に積層された積層体４が一対の端面板３によって挟持されて構成されている。換言すれば、一つの膜電極接合体２は、一対の金属セパレータ１０によって挟持されている。膜電極接合体２の一方側に位置する金属セパレータ１０の凸部１３と、膜電極接合体２の他方側に位置する金属セパレータ１０の凹部１４とは対向している。膜電極接合体２の一方側に位置する金属セパレータ１０の凹部１４と、膜電極接合体２の他方側に位置する金属セパレータ１０の凸部１３とは対向している。 [Fuel cell stack]
The configuration of the fuel cell stack 1 using the above metal separator 10 will be described with reference to FIG. The fuel cell stack 1 includes a plurality of metal separators 10, a plurality of membrane electrode assemblies 2, and a pair of end face plates 3. The fuel cell stack 1 is configured by sandwiching a laminated body 4 in which a metal separator 10 and a membrane electrode assembly 2 are alternately laminated by a pair of end face plates 3. In other words, one membrane electrode assembly 2 is sandwiched by a pair of metal separators 10. The convex portion 13 of the metal separator 10 located on one side of the membrane electrode assembly 2 and the concave portion 14 of the metal separator 10 located on the other side of the membrane electrode assembly 2 face each other. The concave portion 14 of the metal separator 10 located on one side of the membrane electrode assembly 2 and the convex portion 13 of the metal separator 10 located on the other side of the membrane electrode assembly 2 face each other.

膜電極接合体２は、燃料極（水素極；アノード）２ａと、電解質層２ｂと、空気極（酸素極；カソード）２ｃとを含む。燃料極２ａと、燃料極２ａに向かって開口する凸部１３とで囲まれる空間１０Ａは、燃料ガスが流通するように構成されている。すなわち、空間１０Ａは、燃料ガス用の流路として機能する。空気極２ｃと、空気極２ｃに向かって開口する凹部１４とで囲まれる空間１０Ｂは、空気が流通するように構成されている。すなわち、空間１０Ｂは、空気用の流路として機能する。端面板３と、端面板３に向けて開口する凸部１３又は凹部１４とで囲まれる空間１０Ｃは、冷媒が流通するように構成されている。すなわち、空間１０Ｃは、冷媒用の流路として機能する。 The membrane electrode assembly 2 includes a fuel electrode (hydrogen electrode; anode) 2a, an electrolyte layer 2b, and an air electrode (oxygen electrode; cathode) 2c. The space 10A surrounded by the fuel electrode 2a and the convex portion 13 opening toward the fuel electrode 2a is configured to allow fuel gas to flow. That is, the space 10A functions as a flow path for the fuel gas. The space 10B surrounded by the air electrode 2c and the recess 14 opening toward the air electrode 2c is configured to allow air to flow. That is, the space 10B functions as a flow path for air. The space 10C surrounded by the end face plate 3 and the convex portion 13 or the concave portion 14 that opens toward the end face plate 3 is configured to allow the refrigerant to flow. That is, the space 10C functions as a flow path for the refrigerant.

［金属セパレータの製造方法］
続いて、図４～図９を参照して、金属セパレータ１０の製造方法（金属板Ｍの成形方法）について説明する。当該方法は、予備成形工程と、本成形工程と、矯正工程とを含む。 [Manufacturing method of metal separator]
Subsequently, a method for manufacturing the metal separator 10 (method for forming the metal plate M) will be described with reference to FIGS. 4 to 9. The method includes a pre-molding step, a main molding step, and a straightening step.

（１）予備成形工程
まず、予備成形工程について説明する。予備成形工程では、図４に示される予備成形機１００が用いられる。予備成形機１００は、下型１１０（仮金型）と、上型１２０（仮金型）と、ストリッパ１３０とを含む。 (1) Preforming process First, the preforming process will be described. In the preforming step, the preforming machine 100 shown in FIG. 4 is used. The preforming machine 100 includes a lower mold 110 (temporary mold), an upper mold 120 (temporary mold), and a stripper 130.

下型１１０は、下方に向けて窪んだ凹状の成形領域１１１と、成形領域１１１内に設けられた複数の凸部１１２とを含む。凸部１１２の高さは、成形領域１１１の周囲を囲む周縁部１１３の高さと同等であってもよいし、周縁部１１３の高さよりも低くてもよいし、周縁部１１３の高さよりも高くてもよい。凸部１１２の幅Ｗ１は、燃料電池スタック１の仕様に応じて種々の大きさとすることができるが、例えば、３００μｍ～１５００μｍ程度であってもよい。 The lower mold 110 includes a concave molding region 111 recessed downward and a plurality of convex portions 112 provided in the molding region 111. The height of the convex portion 112 may be equal to the height of the peripheral edge portion 113 surrounding the molding region 111, may be lower than the height of the peripheral edge portion 113, or may be higher than the height of the peripheral edge portion 113. You may. The width W1 of the convex portion 112 may have various sizes depending on the specifications of the fuel cell stack 1, but may be, for example, about 300 μm to 1500 μm.

各凸部１１２の頂面Ｓ１には、下方に向けて窪む窪み部１１２ａが設けられている。図４においては、一つの窪み部１１２ａが頂面Ｓ１の中央部に位置しているが、２つ以上の窪み部１１２ａが頂面Ｓ１に設けられていてもよい。窪み部１１２ａは、頂面Ｓ１の中央部以外の箇所に位置していてもよい。窪み部１１２ａの深さは、金属板Ｍに生ずる加工硬化の程度が小さい範囲で設定されていればよいが、凸部１１２の高さよりも小さく設定されていてもよく、例えば、１０μｍ～２００μｍ程度であってもよい。 The top surface S1 of each convex portion 112 is provided with a recessed portion 112a that is recessed downward. In FIG. 4, one recessed portion 112a is located at the center of the top surface S1, but two or more recessed portions 112a may be provided on the top surface S1. The recessed portion 112a may be located at a position other than the central portion of the top surface S1. The depth of the recessed portion 112a may be set within a range in which the degree of work hardening occurring in the metal plate M is small, but may be set to be smaller than the height of the convex portion 112, for example, about 10 μm to 200 μm. May be.

複数の凸部１１２は、所定間隔をもって一方向に並んでいる。そのため、隣り合う凸部１１２同士の間には凹部１１４が構成されている。すなわち、下型１１０の成形領域１１１における表面（上面）は凹凸面（第１の凹凸面）を呈している。凹部１１４の底面Ｓ２には、上方に向けて突出する突出部１１４ａが設けられている。図４においては、一つの突出する突出部１１４ａが底面Ｓ２の中央部に位置しているが、２つ以上の突出部１１４ａが底面Ｓ２に設けられていてもよい。突出部１１４ａは、底面Ｓ２の中央部以外の箇所に位置していてもよい。突出部１１４ａの高さは、金属板Ｍに生ずる加工硬化の程度が小さい範囲で設定されていればよいが、凸部１１２の高さよりも小さく設定されていてもよく、例えば、５０μｍ～３００μｍ程度であってもよい。 The plurality of convex portions 112 are arranged in one direction at predetermined intervals. Therefore, a concave portion 114 is formed between the adjacent convex portions 112. That is, the surface (upper surface) of the lower mold 110 in the molding region 111 exhibits an uneven surface (first uneven surface). The bottom surface S2 of the recess 114 is provided with a protruding portion 114a that projects upward. In FIG. 4, one protruding portion 114a is located at the center of the bottom surface S2, but two or more protruding portions 114a may be provided on the bottom surface S2. The protruding portion 114a may be located at a position other than the central portion of the bottom surface S2. The height of the protruding portion 114a may be set within a range in which the degree of work hardening generated in the metal plate M is small, but may be set smaller than the height of the convex portion 112, for example, about 50 μm to 300 μm. May be.

上型１２０の下端部は、成形領域１１１よりも若干小さな外形を有する。上型１２０の下端面は、下型１１０の成形領域１１１と対応する凹凸面（第１の凹凸面）を呈している。すなわち、上型１２０は、下方に向けて突出する凸部１２１と、上方に向けて窪む凹部１２２とを含む。凸部１２１の幅Ｗ２は、燃料電池スタック１の仕様に応じて種々の大きさとすることができるが、例えば、３００μｍ～１５００μｍ程度であってもよい。幅Ｗ２は、幅Ｗ１と同程度であってもよいし、幅Ｗ１よりも小さくてもよいし、幅Ｗ１よりも大きくてもよい。 The lower end of the upper die 120 has an outer shape slightly smaller than that of the molding region 111. The lower end surface of the upper mold 120 exhibits an uneven surface (first uneven surface) corresponding to the molding region 111 of the lower mold 110. That is, the upper mold 120 includes a convex portion 121 protruding downward and a concave portion 122 recessing upward. The width W2 of the convex portion 121 may have various sizes depending on the specifications of the fuel cell stack 1, but may be, for example, about 300 μm to 1500 μm. The width W2 may be about the same as the width W1, may be smaller than the width W1, or may be larger than the width W1.

凹部１１４に対応する凸部１２１の頂面Ｓ３には、上方に向けて窪む窪み部１２１ａが設けられている。図４においては、一つの窪み部１２１ａが頂面Ｓ３の中央部に位置しているが、凹部１１４の凹部１１４に対応して、２つ以上の窪み部１２１ａが頂面Ｓ３に設けられていてもよい。窪み部１２１ａは、凹部１１４の凹部１１４に対応して、頂面Ｓ３の中央部以外の箇所に位置していてもよい。窪み部１２１ａの深さは、金属板Ｍに生ずる加工硬化の程度が小さい範囲で設定されていればよいが、凸部１２１の高さよりも小さく設定されていてもよく、例えば、１０μｍ～２００μｍ程度であってもよい。 The top surface S3 of the convex portion 121 corresponding to the concave portion 114 is provided with a recessed portion 121a that is recessed upward. In FIG. 4, one recess 121a is located at the center of the top surface S3, but two or more recesses 121a are provided on the top surface S3 corresponding to the recess 114 of the recess 114. May be good. The recessed portion 121a may be located at a position other than the central portion of the top surface S3, corresponding to the recessed portion 114 of the recessed portion 114. The depth of the recessed portion 121a may be set within a range in which the degree of work hardening occurring in the metal plate M is small, but may be set to be smaller than the height of the convex portion 121, for example, about 10 μm to 200 μm. May be.

複数の凸部１２１は、所定間隔をもって一方向に並んでいる。そのため、隣り合う凸部１２１同士の間には凹部１２２が位置している。凹部１２２の底面Ｓ４には、下方に向けて突出する突出部１２２ａが設けられている。図４においては、一つの突出する突出部１２２ａが底面Ｓ４の中央部に位置しているが、凸部１１２の窪み部１１２ａに対応して、２つ以上の突出部１２２ａが底面Ｓ４に設けられていてもよい。突出部１２２ａは、凸部１１２の窪み部１１２ａに対応して、底面Ｓ４の中央部以外の箇所に位置していてもよい。突出部１２２ａの高さは、金属板Ｍに生ずる加工硬化の程度が小さい範囲で設定されていればよいが、凸部１２１の高さよりも小さく設定されていてもよく、例えば、５０μｍ～３００μｍ程度であってもよい。 The plurality of convex portions 121 are arranged in one direction at predetermined intervals. Therefore, the concave portion 122 is located between the adjacent convex portions 121. The bottom surface S4 of the recess 122 is provided with a protruding portion 122a that projects downward. In FIG. 4, one protruding portion 122a is located at the center of the bottom surface S4, but two or more protruding portions 122a are provided on the bottom surface S4 corresponding to the recessed portion 112a of the convex portion 112. May be. The protruding portion 122a may be located at a position other than the central portion of the bottom surface S4, corresponding to the recessed portion 112a of the convex portion 112. The height of the protruding portion 122a may be set within a range in which the degree of work hardening generated in the metal plate M is small, but may be set smaller than the height of the convex portion 121, for example, about 50 μm to 300 μm. May be.

ストリッパ１３０は、下型１１０の周縁部１１３との間で金属板Ｍの端部を挟持するように構成されている。 The stripper 130 is configured to sandwich the end portion of the metal plate M with the peripheral edge portion 113 of the lower mold 110.

予備成形機１００を用いて平板状の金属板Ｍを予備成形する際には、まず、下型１１０と上型１２０とを離間させておき、下型１１０上に金属板Ｍを配置する。このとき、金属板Ｍの端部は、下型１１０の周縁部１１３で支持される。次に、ストリッパ１３０を下型１１０に向けて降下させ、金属板Ｍの端部をストリッパ１３０と下型１１０の周縁部１１３とで挟持させる。 When the flat metal plate M is preformed by using the preforming machine 100, first, the lower mold 110 and the upper mold 120 are separated from each other, and the metal plate M is arranged on the lower mold 110. At this time, the end portion of the metal plate M is supported by the peripheral edge portion 113 of the lower mold 110. Next, the stripper 130 is lowered toward the lower mold 110, and the end portion of the metal plate M is sandwiched between the stripper 130 and the peripheral edge portion 113 of the lower mold 110.

次に、図５に示されるように、上型１２０を下型１１０に向けて降下させ、平板状の金属板Ｍを張り出し成形する。これにより、金属板Ｍが予備成形された仮成形体２０が得られる。上型１２０が下死点に位置するとき、下型１１０と上型１２０との間の最小隙間（最小離間距離）が、金属板Ｍの板厚以上となるように設定されていてもよい。 Next, as shown in FIG. 5, the upper mold 120 is lowered toward the lower mold 110, and the flat metal plate M is overhanged and molded. As a result, a temporarily molded body 20 in which the metal plate M is preformed is obtained. When the upper die 120 is located at the bottom dead center, the minimum gap (minimum separation distance) between the lower die 110 and the upper die 120 may be set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate M.

仮成形体２０は、下型１１０及び上型１２０の表面に沿った形状を呈している。すなわち、仮成形体２０は、仮凸部２１と仮凹部２２とを含む。仮凸部２１と仮凹部２２とは、一方向に交互に並んでいる。仮凸部２１の頂壁２１ａには、窪み部１１２ａ及び突出部１２２ａに対応して、内側（図５では下方）に向けて窪む窪み部２１ｂが設けられている。仮凹部２２の頂壁２２ａには、突出部１１４ａ及び窪み部１２１ａに対応して、内側（図５では上方）に向けて窪む窪み部２２ｂが設けられている。 The temporary molded body 20 has a shape along the surfaces of the lower mold 110 and the upper mold 120. That is, the temporary molded body 20 includes the temporary convex portion 21 and the temporary concave portion 22. The temporary convex portion 21 and the temporary concave portion 22 are alternately arranged in one direction. The top wall 21a of the temporary convex portion 21 is provided with a recessed portion 21b that is recessed inward (downward in FIG. 5) corresponding to the recessed portion 112a and the protruding portion 122a. The top wall 22a of the temporary recess 22 is provided with a recess 22b that is recessed inward (upward in FIG. 5) corresponding to the protrusion 114a and the recess 121a.

（２）本成形工程
次に、本成形工程について説明する。本成形工程では、図６に示される成形機２００が用いられる。成形機２００は、下型２１０（本金型）と、上型２２０（本金型）と、ストリッパ２３０とを含む。 (2) Main molding process Next, the main molding process will be described. In this molding step, the molding machine 200 shown in FIG. 6 is used. The molding machine 200 includes a lower mold 210 (main mold), an upper mold 220 (main mold), and a stripper 230.

下型２１０は、下方に向けて窪んだ凹状の成形領域２１１と、成形領域２１１内に設けられた複数の凸部２１２とを含む。各凸部１１２の頂面Ｓ５は略平坦状を呈している。凸部２１２の高さは、成形領域２１１の周囲を囲む周縁部２１３の高さと同等であってもよいし、周縁部２１３の高さよりも低くてもよいし、周縁部２１３の高さよりも高くてもよい。凸部２１２の幅Ｗ３は、燃料電池スタック１の仕様に応じて種々の大きさとすることができるが、例えば、３００μｍ～１５００μｍ程度であってもよい。幅Ｗ３は、幅Ｗ１以上に設定されていてもよい。 The lower mold 210 includes a concave molding region 211 recessed downward and a plurality of convex portions 212 provided in the molding region 211. The top surface S5 of each convex portion 112 has a substantially flat shape. The height of the convex portion 212 may be equal to the height of the peripheral edge portion 213 surrounding the molding region 211, may be lower than the height of the peripheral edge portion 213, or may be higher than the height of the peripheral edge portion 213. You may. The width W3 of the convex portion 212 may have various sizes depending on the specifications of the fuel cell stack 1, but may be, for example, about 300 μm to 1500 μm. The width W3 may be set to the width W1 or more.

複数の凸部２１２は、所定間隔をもって一方向に並んでいる。そのため、隣り合う凸部２１２同士の間には凹部２１４が構成されている。すなわち、下型２１０の成形領域２１１における表面（上面）は凹凸面（第２の凹凸面）を呈している。凹部２１４の底面Ｓ６は略平坦状を呈している。 The plurality of convex portions 212 are arranged in one direction at predetermined intervals. Therefore, a concave portion 214 is formed between the adjacent convex portions 212. That is, the surface (upper surface) of the lower mold 210 in the molding region 211 exhibits an uneven surface (second uneven surface). The bottom surface S6 of the recess 214 has a substantially flat shape.

上型２２０の下端部は、成形領域２１１よりも若干小さな外形を有する。上型２２０の下端面は、下型１１０の成形領域１１１と対応する凹凸面（第２の凹凸面）を呈している。すなわち、上型２２０は、下方に向けて突出する凸部２２１と、上方に向けて窪む凹部２２２とを含む。各凸部２２１の頂面Ｓ７は略平坦状を呈している。凸部２２１の幅Ｗ４は、燃料電池スタック１の仕様に応じて種々の大きさとすることができるが、例えば、３００μｍ～１５００μｍ程度であってもよい。幅Ｗ４は、幅Ｗ３と同程度であってもよいし、幅Ｗ３よりも小さくてもよいし、幅Ｗ３よりも大きくてもよい。幅Ｗ４は、幅Ｗ２以上に設定されていてもよい。 The lower end of the upper die 220 has a slightly smaller outer shape than the molding region 211. The lower end surface of the upper mold 220 exhibits an uneven surface (second uneven surface) corresponding to the molding region 111 of the lower mold 110. That is, the upper mold 220 includes a convex portion 221 that protrudes downward and a concave portion 222 that is recessed upward. The top surface S7 of each convex portion 221 has a substantially flat shape. The width W4 of the convex portion 221 can have various sizes depending on the specifications of the fuel cell stack 1, but may be, for example, about 300 μm to 1500 μm. The width W4 may be about the same as the width W3, may be smaller than the width W3, or may be larger than the width W3. The width W4 may be set to the width W2 or more.

複数の凸部２２１は、所定間隔をもって一方向に並んでいる。そのため、隣り合う凸部２２１同士の間には凹部２２２が位置している。凹部２２２の底面Ｓ８は略平坦状を呈している。 The plurality of convex portions 221 are arranged in one direction at predetermined intervals. Therefore, the recess 222 is located between the adjacent convex portions 221. The bottom surface S8 of the recess 222 has a substantially flat shape.

ストリッパ２３０は、下型２１０の周縁部２１３との間で仮成形体２０の端部を挟持するように構成されている。 The stripper 230 is configured to sandwich the end portion of the temporary molded body 20 with the peripheral edge portion 213 of the lower mold 210.

成形機２００を用いて仮成形体２０を本成形する際には、まず、下型２１０と上型２２０とを離間させておき、下型２１０上に仮成形体２０を配置する。このとき、仮成形体２０の端部は、下型２１０の周縁部２１３で支持される。次に、ストリッパ２３０を下型２１０に向けて降下させ、仮成形体２０の端部をストリッパ２３０と下型２１０の周縁部２１３とで挟持させる。 When the temporary molded body 20 is main-molded using the molding machine 200, first, the lower mold 210 and the upper mold 220 are separated from each other, and the temporary molded body 20 is arranged on the lower mold 210. At this time, the end portion of the temporary molded body 20 is supported by the peripheral edge portion 213 of the lower mold 210. Next, the stripper 230 is lowered toward the lower mold 210, and the end portion of the temporary molded body 20 is sandwiched between the stripper 230 and the peripheral edge portion 213 of the lower mold 210.

次に、図７（ａ）に示されるように、上型２２０を下型２１０に向けて降下させ、仮成形体２０をプレス成形する。まず、図７（ａ）に示されるように、上型２２０の凸部２２１が仮凹部２２の窪み部２２ｂに当接する。上型２２０がさらに降下すると、図７（ｂ）に示されるように、窪み部２２ｂが外方（図７では下方）に向けて押し出される。このとき、例えば、窪み部２２ｂの両側に位置する仮凹部２２の頂点Ｐは、窪み部２２ｂが外方に向けて押し出されることに伴い、側方に向けて拡がるように移動する（図７（ｂ）参照）。仮凸部２１も同様に、窪み部２１ｂが凸部２１２によって外方に向けて押し出される。そのため、窪み部２１ｂの両側に位置する仮凸部２１の頂点も、側方に向けて拡がるように移動する。 Next, as shown in FIG. 7A, the upper mold 220 is lowered toward the lower mold 210, and the temporary molded body 20 is press-molded. First, as shown in FIG. 7A, the convex portion 221 of the upper die 220 comes into contact with the recessed portion 22b of the temporary concave portion 22. When the upper die 220 further descends, the recess 22b is pushed outward (downward in FIG. 7) as shown in FIG. 7 (b). At this time, for example, the vertices P of the temporary recess 22 located on both sides of the recess 22b move so as to expand laterally as the recess 22b is pushed outward (FIG. 7 (FIG. 7). b) See). Similarly, in the temporary convex portion 21, the recessed portion 21b is pushed outward by the convex portion 212. Therefore, the vertices of the temporary convex portions 21 located on both sides of the recessed portion 21b also move so as to expand laterally.

上型２２０が下死点まで降下すると、図８に示されるように、窪み部２１ｂ，２２ｂが略平坦化される。これにより、金属セパレータ１０が得られる。上型２２０が下死点に位置するとき、下型２１０と上型２２０との間の最小隙間（最小離間距離）が、金属板Ｍの板厚以上となるように設定されていてもよい。なお、本成形工程では、上型２２０及び下型２１０を用いて仮成形体２０を張り出し成形してもよい。 When the upper die 220 descends to the bottom dead center, the recesses 21b and 22b are substantially flattened as shown in FIG. As a result, the metal separator 10 is obtained. When the upper die 220 is located at the bottom dead center, the minimum gap (minimum separation distance) between the lower die 210 and the upper die 220 may be set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate M. In this molding step, the temporary molded body 20 may be overhanged using the upper mold 220 and the lower mold 210.

（３）矯正工程
ところで、このように得られた金属セパレータ１０を成形機２００から取り出すと、金属セパレータ１０が全体として反って（湾曲して）しまうことがある。これは、得られる金属セパレータ１０の上面形状と下面形状とが異なることにより金属板Ｍの延びが均一でなかったり、金属板Ｍに付与される力が金属板Ｍの上面と下面とで均一でなく、歪みに偏りが生ずるためであると考えられる。そこで、次に、金属セパレータ１０の矯正工程について説明する。矯正工程では、図９に示される矯正機３００が用いられる。矯正機３００は、下型３１０と、上型３２０と、ストリッパ３３０とを含む。 (3) Straightening Step By the way, when the metal separator 10 thus obtained is taken out from the molding machine 200, the metal separator 10 may be warped (curved) as a whole. This is because the extension of the metal plate M is not uniform due to the difference between the upper surface shape and the lower surface shape of the obtained metal separator 10, or the force applied to the metal plate M is uniform between the upper surface and the lower surface of the metal plate M. This is probably because the distortion is biased. Therefore, next, the straightening step of the metal separator 10 will be described. In the straightening step, the straightening machine 300 shown in FIG. 9 is used. The straightening machine 300 includes a lower die 310, an upper die 320, and a stripper 330.

下型３１０は、下方に向けて窪んだ凹状の成形領域３１１を含むが、下型１１０，２１０とは異なり凸部を含んでいない。すなわち、成形領域３１１の底面Ｓ９は略平坦状を呈している。成形領域３１１の周囲には、底面Ｓ９から上方に突出する周縁部３１２が設けられている。 The lower mold 310 includes a concave molding region 311 that is recessed downward, but unlike the lower molds 110 and 210, it does not include a convex portion. That is, the bottom surface S9 of the molding region 311 has a substantially flat shape. A peripheral portion 312 protruding upward from the bottom surface S9 is provided around the molding region 311.

上型３２０の下端部は、成形領域３１１よりも若干小さな外形を有する。上型３２０は、下方に向けて突出する凸部３２１と、上方に向けて窪む凹部３２２とを含む。これらの凸部３２１及び凹部３２２で構成される上型３２０の凹凸面は、金属セパレータ１０の表面又は裏面と略同等の形状を呈していてもよい。上型３２０のその他の構造は上型２２０の構造と同様であるので、その説明を省略する。 The lower end of the upper die 320 has a slightly smaller outer shape than the molding region 311. The upper mold 320 includes a convex portion 321 protruding downward and a concave portion 322 recessing upward. The uneven surface of the upper mold 320 composed of these convex portions 321 and concave portions 322 may have substantially the same shape as the front surface or the back surface of the metal separator 10. Since the other structures of the upper die 320 are the same as those of the upper die 220, the description thereof will be omitted.

ストリッパ３３０は、下型３１０の周縁部３１２との間で金属セパレータ１０の端部を挟持するように構成されている。 The stripper 330 is configured to sandwich the end portion of the metal separator 10 with the peripheral edge portion 312 of the lower mold 310.

矯正機３００を用いて金属セパレータ１０を矯正する際には、まず、下型３１０と上型３２０とを離間させておき、下型３１０上に金属セパレータ１０を配置する。このとき、金属セパレータ１０の端部は、下型３１０の周縁部３１２で支持される。次に、ストリッパ３３０を下型３１０に向けて降下させ、金属セパレータ１０の端部をストリッパ３３０と下型３１０の周縁部３１２とで挟持させる。 When straightening the metal separator 10 using the straightening machine 300, first, the lower die 310 and the upper die 320 are separated from each other, and the metal separator 10 is arranged on the lower die 310. At this time, the end portion of the metal separator 10 is supported by the peripheral edge portion 312 of the lower mold 310. Next, the stripper 330 is lowered toward the lower mold 310, and the end portion of the metal separator 10 is sandwiched between the stripper 330 and the peripheral edge portion 312 of the lower mold 310.

次に、図１０に示されるように、上型３２０を下型３１０に向けて降下させ、金属セパレータ１０をプレス成形（平打ち加工）する。このとき、上型３２０の凸部３２１が金属セパレータ１０の凹部１４に挿入されるが、下型１１０の成形領域３１１の底面Ｓ９が平坦であるので、凸部１３には下型３１０が挿入されない。そのため、凹部１４が凸部３２１によって加圧されることにより、凹部１４の歪みが凸部１３側に逃げることができる。これにより、金属セパレータ１０の反りが矯正され、金属セパレータ１０が全体として略平坦となる。上型３２０が下死点に位置するとき、下型３１０と上型３２０との間の最小隙間（最小離間距離）が、金属板Ｍの板厚以上となるように設定されていてもよい。 Next, as shown in FIG. 10, the upper mold 320 is lowered toward the lower mold 310, and the metal separator 10 is press-formed (flattened). At this time, the convex portion 321 of the upper mold 320 is inserted into the concave portion 14 of the metal separator 10, but the lower mold 310 is not inserted into the convex portion 13 because the bottom surface S9 of the molding region 311 of the lower mold 110 is flat. .. Therefore, when the concave portion 14 is pressurized by the convex portion 321, the strain of the concave portion 14 can escape to the convex portion 13 side. As a result, the warp of the metal separator 10 is corrected, and the metal separator 10 becomes substantially flat as a whole. When the upper die 320 is located at the bottom dead center, the minimum gap (minimum separation distance) between the lower die 310 and the upper die 320 may be set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate M.

［作用］
以上のような本実施形態では、張り出し成形により仮成形体２０が形成されるので、他の加工方法（例えば、絞り成形、鍛造など）と異なり、加工を経ても金属板Ｍが伸び難い。そのため、仮凹部２２及び仮凸部２１の角部の薄肉化が大きく抑制され、これに伴い、凹部１４及び凸部１３の角部の薄肉化も大きく抑制される。また、張り出し成形により仮成形体２０が形成されるので、仮成形体２０に加工硬化が生じ難い。そのため、続く工程において頂壁２１ａ，２２ａの窪み部２１ｂ，２２ｂが加圧されると、窪み部２１ｂ，２２ｂが容易に変形して平坦状となり、その後にさらに窪み部２１ｂ，２２ｂが硬化するので、金属セパレータ１０の頂壁２１ａ，２２ａが平坦面となりやすくなる。さらに、窪み部２１ｂ，２２ｂが加圧されて平坦状となる過程で、仮凹部２２及び仮凸部２１の角部（頂点Ｐ）が側方に向けて移動する。そのため、仮成形体２０をプレス加工する過程で、頂壁２１ａ，２２ａが拡がりつつ平坦化される。従って、凹部１４及び凸部１３において十分な平坦領域が確保される。以上より、角部１３ｂ，１４ｂの薄肉化を抑制することが可能となる共に、十分な平坦領域を確保しつつ頂壁１３ａ，１４ａを平坦化することが可能となる。 [Action]
In the present embodiment as described above, since the temporary molded body 20 is formed by overhang molding, unlike other processing methods (for example, drawing molding, forging, etc.), the metal plate M is difficult to stretch even after processing. Therefore, the thinning of the corners of the temporary concave portion 22 and the temporary convex portion 21 is greatly suppressed, and accordingly, the thinning of the corner portions of the concave portion 14 and the convex portion 13 is also greatly suppressed. Further, since the temporary molded body 20 is formed by overhanging molding, work hardening is unlikely to occur in the temporary molded body 20. Therefore, when the recessed portions 21b and 22b of the top walls 21a and 22a are pressurized in the subsequent steps, the recessed portions 21b and 22b are easily deformed to become flat, and then the recessed portions 21b and 22b are further cured. , The top walls 21a and 22a of the metal separator 10 tend to be flat surfaces. Further, in the process in which the recessed portions 21b and 22b are pressurized and become flat, the corner portions (vertices P) of the temporary recessed portion 22 and the temporary convex portion 21 move laterally. Therefore, in the process of pressing the temporary molded body 20, the top walls 21a and 22a are expanded and flattened. Therefore, a sufficient flat region is secured in the concave portion 14 and the convex portion 13. From the above, it is possible to suppress the thinning of the corner portions 13b and 14b, and it is possible to flatten the top walls 13a and 14a while securing a sufficient flat region.

本実施形態では、矯正工程において、凹部１４の頂壁１４ａが加圧され、凸部１３の頂壁１３ａが加圧されないので、頂壁１４ａに存在する歪みが頂壁１３ａ側に逃げる。従って、金属セパレータ１０に存する反りを矯正することが可能となる。 In the present embodiment, in the straightening step, the top wall 14a of the concave portion 14 is pressurized and the top wall 13a of the convex portion 13 is not pressed, so that the strain existing in the top wall 14a escapes to the top wall 13a side. Therefore, it is possible to correct the warp existing in the metal separator 10.

本実施形態では、上型１２０が下死点に位置する時に、下型１１０と上型１２０との間の最小隙間を金属板Ｍの板厚以上に設定しうる。上型２２０が下死点に位置する時に、下型２１０と上型２２０との間の最小隙間を金属板Ｍの板厚以上に設定しうる。上型３２０が下死点に位置する時に、下型３１０と上型３２０との間の最小隙間を金属板Ｍの板厚以上に設定しうる。これらの場合、金属板Ｍが金型に押しつぶされて金型内で流動しない。そのため、角部１３ｂ，１４ｂの薄肉化をいっそう抑制することが可能となる。 In the present embodiment, when the upper die 120 is located at the bottom dead center, the minimum gap between the lower die 110 and the upper die 120 can be set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate M. When the upper die 220 is located at the bottom dead center, the minimum gap between the lower die 210 and the upper die 220 can be set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate M. When the upper die 320 is located at the bottom dead center, the minimum gap between the lower die 310 and the upper die 320 can be set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate M. In these cases, the metal plate M is crushed by the mold and does not flow in the mold. Therefore, it is possible to further suppress the thinning of the corner portions 13b and 14b.

本実施形態では、幅Ｗ３が幅Ｗ１以上に設定され、幅Ｗ４が幅Ｗ２以上に設定されうる。この場合、窪み部２１ｂ，２２ｂが凸部２１２，２２１によって加圧されて平坦状となる過程で、仮凹部２２及び仮凸部２１の角部（頂点Ｐ）が側方に向けてより移動しやすくなる。そのため、より広い平坦領域を確保することが可能となる。 In the present embodiment, the width W3 may be set to the width W1 or more, and the width W4 may be set to the width W2 or more. In this case, in the process in which the recessed portions 21b and 22b are pressed by the convex portions 212 and 221 to become flat, the corner portions (vertices P) of the temporary concave portion 22 and the temporary convex portion 21 move more laterally. It will be easier. Therefore, it is possible to secure a wider flat area.

［変形例］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、上記の実施形態では、予備成形工程において、仮凸部２１の頂壁２１ａに窪み部２１ｂが形成され、仮凹部２２の頂壁２２ａに窪み部２２ｂが形成されていたが、外側に向けて突出する突出部が頂壁２１ａ，２２ａに形成されてもよい。 [Modification example]
Although the embodiments according to the present disclosure have been described in detail above, various modifications may be added to the above embodiments within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, in the preforming step, the recessed portion 21b is formed on the top wall 21a of the temporary convex portion 21, and the recessed portion 22b is formed on the top wall 22a of the temporary recess 22. Protruding portions may be formed on the top walls 21a and 22a.

上記の実施形態では、燃料電池用の金属セパレータ１０を製造する場合を例示したが、これ以外の用途に使用される凹凸溝付き金属成形体の製造に本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, the case of manufacturing the metal separator 10 for a fuel cell has been exemplified, but the present invention may be applied to the manufacture of a metal molded body having uneven grooves used for other purposes.

［摘記］
例１．本開示の一つの例に係る金属成形体（１０）の製造方法は、仮凹部（２２）及び仮凸部（２１）が交互に並ぶように平板状の金属板（Ｍ）を張り出し成形して、仮成形体（２０）を形成することであって、仮凹部（２２）及び仮凸部（２１）はそれぞれ、内側に向けて窪んだ窪み部（２２ｂ，２１ｂ）が形成された頂壁（２２ａ，２１ａ）を含むことと、仮成形体（２０）をプレス加工して窪み部（２２ｂ，２１ｂ）を外側に押し出し、頂壁（１４ａ，１３ａ）が平坦状となった凹部（１４）及び凸部（１３）が交互に並ぶ成形体（１０）を形成することとを含む。この場合、張り出し成形により仮成形体（２０）が形成されるので、他の加工方法（例えば、絞り成形、鍛造など）と異なり、加工を経ても金属板（Ｍ）が伸び難い。そのため、仮凹部（２２）及び仮凸部（２１）の角部の薄肉化が大きく抑制され、これに伴い、凹部（１４）及び凸部（１３）の角部（１４ｂ，１３ｂ）の薄肉化も大きく抑制される。また、張り出し成形により仮成形体（２０）が形成されるので、仮成形体（２０）に加工硬化が生じ難い。そのため、続く工程において頂壁（２２ａ，２１ａ）の窪み部（２２ｂ，２１ｂ）が加圧されると、窪み部（２２ｂ，２１ｂ）が容易に変形して平坦状となり、その後にさらに窪み部（２２ｂ，２１ｂ）が硬化するので、成形体（１０）の凹部（１４）及び凸部（１３）の頂壁（１４ａ，１３ａ）が平坦面となりやすくなる。さらに、頂壁（２２ａ，２１ａ）の窪み部（２２ｂ，２１ｂ）が加圧されて平坦状となる過程で、仮凹部（２２）及び仮凸部（２１）の角部（Ｐ）が側方に向けて移動する。そのため、仮成形体（２０）をプレス加工する過程で、頂壁（２２ａ，２１ａ）が拡がりつつ平坦化される。従って、十分な平坦領域が確保される。以上、例１の方法によれば、角部（１４ｂ，１３ｂ）の薄肉化を抑制することが可能で、且つ、十分な平坦領域を確保しつつ頂壁（１４ａ，１３ａ）を平坦化することが可能となる。 [Note]
Example 1. In the method for manufacturing the metal molded body (10) according to one example of the present disclosure, a flat metal plate (M) is overhanged and molded so that the temporary concave portions (22) and the temporary convex portions (21) are alternately arranged. , The temporary molded body (20) is formed, and the temporary concave portion (22) and the temporary convex portion (21) are each formed with a concave portion (22b, 21b) recessed inward. The recesses (14) and the recesses (14) in which the top walls (14a, 13a) are flattened by including 22a, 21a) and pressing the temporary molded body (20) to push out the recesses (22b, 21b) to the outside. It includes forming a molded body (10) in which convex portions (13) are alternately arranged. In this case, since the temporary molded body (20) is formed by overhang molding, unlike other processing methods (for example, drawing molding, forging, etc.), the metal plate (M) is difficult to stretch even after processing. Therefore, the thinning of the corners of the temporary concave portion (22) and the temporary convex portion (21) is greatly suppressed, and accordingly, the thinning of the corner portions (14b, 13b) of the concave portion (14) and the convex portion (13) is greatly suppressed. Is also greatly suppressed. Further, since the temporary molded body (20) is formed by overhang molding, work hardening is unlikely to occur in the temporary molded body (20). Therefore, when the recessed portion (22b, 21b) of the top wall (22a, 21a) is pressurized in the subsequent step, the recessed portion (22b, 21b) is easily deformed to become flat, and then the recessed portion (22b, 21b) is further deformed to become flat. Since 22b and 21b) are cured, the concave portions (14) of the molded body (10) and the top walls (14a and 13a) of the convex portions (13) tend to be flat surfaces. Further, in the process in which the recessed portions (22b, 21b) of the top wall (22a, 21a) are pressurized to become flat, the corner portions (P) of the temporary concave portion (22) and the temporary convex portion (21) are lateral to each other. Move towards. Therefore, in the process of pressing the temporarily molded body (20), the top walls (22a, 21a) are expanded and flattened. Therefore, a sufficient flat area is secured. As described above, according to the method of Example 1, it is possible to suppress the thinning of the corner portions (14b, 13b), and flatten the top wall (14a, 13a) while securing a sufficient flat region. Is possible.

例２．例１の方法は、凹部（２２）及び凸部（２１）の一方の頂壁（２２ａ，２１ａ）をプレス加工することをさらに含んでもよい。金属板（Ｍ）に凹部（２２）及び凸部（２１）を形成する過程で金属板（Ｍ）に歪みが蓄積され、成形体（１０）が全体として反って（湾曲して）しまうことがありうる。しかしながら、例２の方法によれば、凹部（２２）及び凸部（２１）の一方の頂壁（２２ａ，２１ａ）が加圧され、凹部（２２）及び凸部（２１）の他方の頂壁（２２ａ，２１ａ）が加圧されないので、当該一方の頂壁（２２ａ，２１ａ）に存在する歪みが当該他方の頂壁（２２ａ，２１ａ）側に逃げる。従って、成形体（１０）に存する反りを矯正することが可能となる。 Example 2. The method of Example 1 may further include stamping one of the top walls (22a, 21a) of the concave portion (22) and the convex portion (21). In the process of forming the concave portion (22) and the convex portion (21) on the metal plate (M), strain is accumulated on the metal plate (M), and the molded body (10) may be warped (curved) as a whole. It is possible. However, according to the method of Example 2, one top wall (22a, 21a) of the concave portion (22) and the convex portion (21) is pressurized, and the other top wall of the concave portion (22) and the convex portion (21) is pressed. Since (22a, 21a) is not pressurized, the strain existing on the one top wall (22a, 21a) escapes to the other top wall (22a, 21a) side. Therefore, it is possible to correct the warp existing in the molded body (10).

例３．例１又は例２の方法において、仮成形体（２０）を形成することは、一対の仮金型（１１０，１２０）で金属板（Ｍ）を加圧することを含み、一対の仮金型（１１０，１２０）同士の最小隙間は金属板（Ｍ）の板厚以上となるように設定されていてもよい。この場合、仮成形体（２０）を形成する際に、金属板（Ｍ）が仮金型（１１０，１２０）に押しつぶされて仮金型（１１０，１２０）内で流動しない。そのため、角部（１４ｂ，１３ｂ）の薄肉化をいっそう抑制することが可能となる。 Example 3. In the method of Example 1 or Example 2, forming the temporary molded body (20) includes pressing the metal plate (M) with the pair of temporary molds (110, 120), and the pair of temporary molds (M). The minimum gap between 110 and 120) may be set to be equal to or larger than the thickness of the metal plate (M). In this case, when the temporary molded body (20) is formed, the metal plate (M) is crushed by the temporary mold (110, 120) and does not flow in the temporary mold (110, 120). Therefore, it is possible to further suppress the thinning of the corner portions (14b, 13b).

例４．例１～例３のいずれかの方法において、成形体（１０）を形成することは、一対の本金型（２１０，２２０）で仮成形体（２０）を加圧することを含み、一対の本金型（２１０，２２０）同士の最小隙間は、金属板（Ｍ）の板厚以上となるように設定されていてもよい。この場合、成形体（１０）を形成する際に、金属板（Ｍ）が本金型（２１０，２２０）に押しつぶされて本金型（２１０，２２０）内で流動しない。そのため、角部１４ｂ，１３ｂ）の薄肉化をいっそう抑制することが可能となる。 Example 4. In any of the methods of Examples 1 to 3, forming the molded body (10) includes pressing the temporary molded body (20) with a pair of main dies (210, 220), and a pair of books. The minimum gap between the molds (210, 220) may be set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate (M). In this case, when the molded body (10) is formed, the metal plate (M) is crushed by the main mold (210, 220) and does not flow in the main mold (210, 220). Therefore, it is possible to further suppress the thinning of the corner portions 14b, 13b).

例５．例１～例４のいずれかの方法において、仮成形体（２０）を形成することは、第１の凹凸面を有する一対の仮金型（１１０，１２０）で金属板（Ｍ）を加圧することを含み、成形体（１０）を形成することは、第２の凹凸面を有する一対の本金型（２１０，２２０）で仮成形体（２０）を加圧することを含み、第２の凹凸面の凸部（２１２，２２１）の幅（Ｗ３，Ｗ４）は、第１の凹凸面の凸部（１１２，１２１）の幅（Ｗ１，Ｗ２）以上に設定されていてもよい。この場合、窪み部（２２ｂ，２１ｂ）が第２の凹凸面の凸部（２１２，２２１）によって加圧されて平坦状となる過程で、仮凹部（２２）及び仮凸部（２１）の角部（Ｐ）が側方に向けてより移動しやすくなる。そのため、より広い平坦領域を確保することが可能となる。 Example 5. In any of the methods of Examples 1 to 4, forming the temporary molded body (20) presses the metal plate (M) with a pair of temporary molds (110, 120) having a first uneven surface. Including that, forming the molded body (10) includes pressing the temporary molded body (20) with a pair of main dies (210, 220) having a second uneven surface, and the second unevenness. The width (W3, W4) of the convex portion (212, 221) of the surface may be set to be equal to or larger than the width (W1, W2) of the convex portion (112, 121) of the first uneven surface. In this case, the corners of the temporary concave portion (22) and the temporary convex portion (21) are formed in the process in which the recessed portion (22b, 21b) is pressed by the convex portion (212, 221) of the second uneven surface to become flat. The portion (P) becomes easier to move toward the side. Therefore, it is possible to secure a wider flat area.

例６．例１～例５のいずれかの方法において、金属成形体は金属セパレータであってもよい。 Example 6. In any of the methods of Examples 1 to 5, the metal molded body may be a metal separator.

例７．本開示の他の例に係る燃料電池スタック（１）は、例６の方法において製造された金属セパレータ（１０）と膜電極接合体（２）とが交互に積層されてなる。 Example 7. The fuel cell stack (1) according to another example of the present disclosure is formed by alternately laminating the metal separator (10) manufactured by the method of Example 6 and the membrane electrode assembly (2).

１…燃料電池スタック、２…膜電極接合体、１０…金属セパレータ（成形体）、１３…凸部、１３ａ…頂壁、１３ｂ…角部、１４…凹部、１４ａ…頂壁、１４ｂ…角部、２０…仮成形体、２１…仮凸部、２１ａ…頂壁、２１ｂ…窪み部、２２…仮凹部、２２ａ…頂壁、２２ｂ…窪み部、１００…予備成形機、１１０…下型（仮金型）、１１２…凸部、１１２ａ…窪み部、１１４…凹部、１１４ａ…突出部、１２０…上型（仮金型）、１２１…凸部、１２１ａ…窪み部、１２２…凹部、１２２ａ…突出部、２００…成形機、２１０…下型（本金型）、２１２…凸部、２１４…凹部、２２０…上型（本金型）、２２１…凸部、２２２…凹部、３００…矯正機、３１０…下型、３２０…上型、３２１…凸部、３２２…凹部、Ｍ…金属板、Ｐ…頂点。 1 ... Fuel cell stack, 2 ... Membrane electrode assembly, 10 ... Metal separator (molded body), 13 ... Convex, 13a ... Top wall, 13b ... Corner, 14 ... Concave, 14a ... Top wall, 14b ... Corner , 20 ... Temporary molded body, 21 ... Temporary convex portion, 21a ... Top wall, 21b ... Recessed portion, 22 ... Temporary concave portion, 22a ... Top wall, 22b ... Recessed portion, 100 ... Pre-molding machine, 110 ... Lower mold (temporary) Mold), 112 ... Convex part, 112a ... Recessed part, 114 ... Recessed part, 114a ... Protruding part, 120 ... Upper mold (temporary mold), 121 ... Convex part, 121a ... Recessed part, 122 ... Recessed part, 122a ... Protruding Part, 200 ... Molding machine, 210 ... Lower mold (main mold), 212 ... Convex part, 214 ... Concave, 220 ... Upper mold (main mold), 221 ... Convex part, 222 ... Concave, 300 ... Correcting machine, 310 ... Lower mold, 320 ... Upper mold, 321 ... Convex part, 322 ... Concave part, M ... Metal plate, P ... Top.

Claims (6)

仮凹部及び仮凸部が交互に並ぶように平板状の金属板を張り出し成形して、仮成形体を形成することであって、前記仮凹部及び前記仮凸部はそれぞれ、内側に向けて窪んだ窪み部が形成された頂壁を含むことと、
前記仮成形体をプレス加工して前記窪み部を外側に押し出し、前記頂壁が平坦状となった凹部及び凸部が交互に並ぶ成形体を形成することとを含む、金属成形体の製造方法。 A flat metal plate is overhanged and molded so that the temporary concave portions and the temporary convex portions are alternately arranged to form a temporary molded body. The temporary concave portions and the temporary convex portions are each recessed inward. Including the top wall where the depression was formed,
A method for producing a metal molded body, which comprises pressing the temporarily molded body to extrude the recessed portion outward to form a molded body in which concave portions and convex portions having flat top walls are alternately arranged. .. 前記凹部及び前記凸部の一方の前記頂壁をプレス加工することをさらに含む、請求項１に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising press working the top wall of one of the concave portion and the convex portion. 前記仮成形体を形成することは、一対の仮金型で前記金属板を加圧することを含み、
前記一対の仮金型同士の最小隙間は前記金属板の板厚以上となるように設定されている、請求項１又は２に記載の方法。 Forming the temporary molded body includes pressing the metal plate with a pair of temporary dies.
The method according to claim 1 or 2, wherein the minimum gap between the pair of temporary dies is set to be equal to or larger than the thickness of the metal plate. 前記成形体を形成することは、一対の本金型で前記仮成形体を加圧することを含み、
前記一対の本金型同士の最小隙間は、前記金属板の板厚以上となるように設定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。 Forming the molded body includes pressing the temporary molded body with a pair of main dies.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the minimum gap between the pair of main molds is set to be equal to or larger than the plate thickness of the metal plate. 前記仮成形体を形成することは、第１の凹凸面を有する一対の仮金型で前記金属板を加圧することを含み、
前記成形体を形成することは、第２の凹凸面を有する一対の本金型で前記仮成形体を加圧することを含み、
前記第２の凹凸面の凸部の幅は、前記第１の凹凸面の凸部の幅以上に設定されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。 Forming the temporary molded body includes pressing the metal plate with a pair of temporary dies having a first uneven surface.
Forming the molded body includes pressing the temporary molded body with a pair of main dies having a second uneven surface.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the width of the convex portion of the second uneven surface is set to be equal to or larger than the width of the convex portion of the first uneven surface. 前記金属成形体は金属セパレータである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal molded body is a metal separator.
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