Kuumapuristuslaitteen kehittäminen

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2010
Major/Subject
Koneensuunnitteluoppi
Mcode
Kon-41
Degree programme
Language
fi
Pages
(8) + 87
Series
Abstract
The aim of this work was to develop prototype equipment that is fully capable of industrial production of components using hot pressing process. Hot press equipment can be used in numerous applications that require accurate mechanical compressive force combined with high temperatures. The applications for hot pressing equipment in industrial production and in scientific research include diffusion bonding, hot forming, laminating and material testing. Hot press equipment developed in this work is built around heating elements that are pressed together in controlled atmosphere. Development process of this equipment was started by studying various construction options for inducing compressive forces exceeding 100 kN with electromechanical actuator. The steel frame was designed using 3D-modelling software and the structural integrity of the steel frame was verified by simulations made with FEM. High temperature heating system is an integral part of hot press equipment. Solutions for high temperature heating and special aspects of thermal control in mechanical structure were also studied in this work. In this work a design of a servo driven hot press equipment is presented. Some of the initial test results made with the finished prototype equipment are presented in this work. These results were used to determine the equipment functionality according to the required specifications

Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella sähkömekaanisen kuumapuristuslaitteen prototyyppi, joka on täysin kykenevä teollisiin tuotantotehtäviin. Kuumapuristuslaitteita voidaan käyttää monissa sovellutuksissa, joissa vaaditaan tarkkaa mekaanista puristusta korkeassa lämpötilassa. Laitteella suoritettavia prosesseja ovat esimerkiksi sintraus, diffuusioliittäminen, materiaalien kuumamuovaus, laminointi ja materiaalitestaus. Laitteen käyttösovellutuksia löytyy niin teollisessa valmistuksessa kuin myös tieteellisessä tutkimustyössä. Tässä työssä kehitetty kuumapuristuslaite rakentuu tasomaisten lämmityslevyjen ympärille, joita puristetaan suunnitellun mekaanisen konstruktion avulla kontrolloidussa atmosfäärissä toisiaan vasten. Laitteen kehitystyö aloitettiin tutkimalla vaihtoehtoja yli 100 kN suuruisen puristusvoiman tuottamiseksi kompaktilla sähkömekaanisella toimilaitteella. Laitteen runkorakenne suunniteltiin 3D- suunnitteluohjelmistolla ja rakenteellinen kestävyys varmennettiin lujuuslaskentasimuloinneilla (FEM) saaduilla tuloksilla. Kuumapuristuslaitteen rakenteeseen kuuluu olennaisena osana lämmityslaitteisto, jonka aiheuttamien korkeiden lämpötilojen hallinta mekaanisessa rakenteessa asettaa omat vaatimukset laitteen suunnitteluun. Työssä esitetään servomekaanisen kuumapuristuslaitteen rakenteen oleellisimmat osat, sekä laitteen suunnitteluun liittyviä erityishaasteita. Työssä esitetään myös valmiille laitteelle tehtyjä alustavia mittaustuloksia, joiden avulla voitiin todentaa asetettujen vaatimusten mukainen toiminnallisuus.
Description
Supervisor
Kuosmanen, Petri
Thesis advisor
Widerholm, Risto
Keywords
hot press, kuumapuristus, mechanical pressing, sähkömekaaninen puristin, servo actuators, korkealämpötilasovellutukset, high temperature applications
Other note
Citation