Автор(ы)

Пожарнов Артем Дмитриевич

Аффилиация

ФГАОУ ВО СПбПУ, г.Санкт-Петербург

Руководитель

Золотов Александр Максимович

Аннотация

Конвертация тепловой энергии в электрическую и наоборот с помощью термоэлектрических преобразователей остается крайне важной и перспективной сферой науки и техники. Обладая уникальным сочетанием конструктивных и эксплуатационных характеристик (прямое преобразование энергии, отсутствие движущихся частей, бесшумность, автономность и долговечность работы), эти устройства уже положительно зарекомендовали себя как в областях, связанных с военно-промышленным комплексом, так и в повседневной жизни.

Одним из главных конкурентных преимуществ при производстве термоэлектрических преобразователей энергии является получение качественных термоэлектрических материалов (далее ТЭМ). Наибольшего внимания в промышленных масштабах изготовления ТЭМ добились прессование в замкнутой матрице, экструзия и зонная плавка, относящаяся к группе методов направленной кристаллизации.

Разработка изделий из порошковых материалов связана с формованием. На этой стадии дисперсное, сыпучее тело приобретает свойства твердого. Для проведения операции формования применяют различные инструменты: пресс-формы, которые устанавливают на прессах, экструдеры инжекционных и иных установок, прокатные валки станов для
получения лент и листов. Все группы инструментов характеризуются определенными требованиями к поверхности, прочности и долговечности.

Прессование в замкнутой матрице позволяет получать ветви термоэлементов различной геометрической формы и с точно заданными размерами. В данном случае рассматривается процесс холодного одностороннего прессования в замкнутой матрице составной ветви p-n материалов, разделенных диэлектриком.

Вследствие составного вида ветвей имеется место ряд технологических проблем, связанных с неравномерной засыпкой слоев, особенно тонких, что приводит к уменьшению как термоэлектрических, так и механических свойств готового изделия. На данный момент засыпка ведется следующим образом: оператор слой за слоем в заданном порядке засыпает материалы в собранную матрицу через воронку, ограничивая объем верхним пуансоном и обстукивая его и матрицу киянкой для выравнивания слоя. После засыпки следует холодное прессование с выдержкой при ограничении давления прессования. Получаемые элементы вследствие неравномерности засыпки и ряда других причин могут получаться разновысотными, что привело к введению трудоемкой технологической операции по геометрическому контролю элементов.

Целью данной работы является проектирование пресс-формы для модернизации и оптимизации процесса получения составных ветвей термоэлектрических материалов методом одностороннего прессования в замкнутой матрице.

Основная идея заключается в введении в конструкцию подвижной матрицы, что позволит засыпать ряд нижних тонких слоев материалов вровень с матрицей во избежание неравномерности. После такой засыпки, используя ограничительные кольца, оператор сможет поднять матрицу по отношению к нижнему пуансону для дальнейших операций.

Подобное нововведение позволит также выпрессовывать готовый образец из матрицы. Помимо этого, обоснованным видится модификация верхних пуансонов с целью ограничения процесса не давлением прессования, а ходом
пуансонов, что позволит получать образцы одинаковой высоты.

Содержание работы

Конкурс, в котором автор работы принял участие: High Goals – 2020: открытый международный конкурс инициативных научно-исследовательских проектов
Отрасль наук: Технические науки
Форма представления работы: Выпускная квалификационная работа
Дата публикации работы: 04.12.2020


Смотреть похожие работы

Выпускная квалификационная работа “Проект создания автомоек самообслуживания на базе центрального теплового пункта”

Цель работы: разработка проекта автомойки самообслуживания. Объектом исследования – услуги мойки автомобилей. Предметом исследования – автомойка самообслужи­вания в городе Санкт-Петербург. Гипотеза исследования: для автомойки самообслуживания в качеств …

Выпускная квалификационная работа “Изготовление сувенирных изделий из порошковых материалов”

Значки, медали и монеты всегда пользовались спросом. Эти художественные изделия, сделанные из металлов, указывали на определенные достижения человека в различных областях, а также на принадлежность к группе или организации. В настоящее время художестве …

Выпускная квалификационная работа бакалавра “Внедрение новых материалов при производстве керамической плитки”

Одна из широко известных областей керамики – керамическая плитка. Керамическую плитку в общем можно описать как обожжённое керамическое тело определенной (чаще квадратной или прямоугольной) формы. Плитка может быть глазурированной и неглазурированной. …

Выпускная квалификационная работа “Исследование процессов формования заготовок из медных порошков для равноканального углового прессования”

Актуальность. Медные порошки используются для изготовления изделий различного назначения по специальным технологиям. Однако, часто появляется необходимость упрощения технологических процессов. Исследования в области формования медных порошков являются …