📄Работа №211041
Тема: РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ С НАМАТЫВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Металлургия
Объем:
53 листов
Год:
2021
Просмотров:
37
4530
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ПАТЕНТНО-ЛИТЕРАТУРНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ
КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 6
1.1. Способы получения электролитической фольги и установки для их
осуществления 6
1.2. Факторы, влияющие на структуру поверхности фольги 15
2. АНАЛИЗ РЫНКА МЕДНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 17
3. РАСЧЕТ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА, РАСЧЕТ И
ВЫБОР ПРИВОДНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 19
3.1. Расчет скорости вращения барабана 19
3.2. Расчет крутящего момента электродвигателя 23
3.3. Определение крутящего момента наматывающего ролика 28
4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 31
5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАМОТКИ
ФОЛЬГИ 38
6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ
РАБОЧЕГО БАРАБАНА 40
7. ФОРМУЛИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ
УСТАНОВКИ 43
8. СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА УСТАНОВКЕ ПО
ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 50
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ПАТЕНТНО-ЛИТЕРАТУРНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ
КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 6
1.1. Способы получения электролитической фольги и установки для их
осуществления 6
1.2. Факторы, влияющие на структуру поверхности фольги 15
2. АНАЛИЗ РЫНКА МЕДНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 17
3. РАСЧЕТ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА, РАСЧЕТ И
ВЫБОР ПРИВОДНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 19
3.1. Расчет скорости вращения барабана 19
3.2. Расчет крутящего момента электродвигателя 23
3.3. Определение крутящего момента наматывающего ролика 28
4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 31
5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАМОТКИ
ФОЛЬГИ 38
6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ
РАБОЧЕГО БАРАБАНА 40
7. ФОРМУЛИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ
УСТАНОВКИ 43
8. СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА УСТАНОВКЕ ПО
ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ФОЛЬГИ 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 50
📖 Аннотация
В данной работе разработан прототип установки для производства электролитической фольги, включающий барабанный электролизер и наматывающее устройство, с созданием полного комплекта конструкторской документации и трехмерной модели. Актуальность исследования обусловлена растущим спросом на тонкую медную фольгу, являющуюся ключевым материалом в электротехнике и производстве аккумуляторов для электромобилей, где ее уникальные поверхностные свойства (матовая и глянцевая стороны) критически важны для адгезии и формирования проводящих дорожек. Основными результатами стали: законченная конструкторская разработка установки, проведение энергосиловых расчетов для выбора приводного оборудования, а также формулировка требований к будущей системе автоматизации и безопасности для повышения качества продукции и производительности. Научная значимость работы заключается в синтезе и адаптации известных технических решений в новую конструкцию, а практическая – в возможности последующего изготовления и сборки установки по готовым чертежам, что способствует импортозамещению и развитию отечественных технологий. Проведенный патентно-литературный анализ, включающий работы Медведева А.М. по базовым материалам, патент Гоулд Электроникс Инк. на способ изготовления фольги, а также исследования Вольхина А.И. и Коновалова Б.А. в области конструкций установок, лег в основу проектирования ключевых узлов разрабатываемого прототипа.
📖 Введение
На сегодняшний день медная фольга нашла широкое применение в производстве батарей, в том числе и для электромобилей, а также учитывая высокие токопроводящие свойства меди, основным применением медной фольги является изготовление комплектующих (плат) в электротехнике и электронике. Одна сторона фольги, полученной путем электролиза, имеет глянцевую, а другая матовую поверхность, это способствует улучшению адгезионных способностей при нанесении фольги на основу будущей платы, а глянцевая сторона позволяет наиболее качественно прорисовывать проводники на плате. Рынок потребления медной электролитической фольги продолжает расти, следовательно, растет и актуальность производства тонкой медной фольги.
Существует два способа получения медной фольги:
1. холодная прокатка;
2. путем химического электролиза.
При первом способе происходит прокатывание медной заготовки через прокатные валки специального стана до достижения заданных геометрических параметров (толщины). Во время холодной прокатки происходит искусственное уплотнение меди, поверхность получается однородной, без вкраплений и повреждений. Прокатные валки позволяют получить почти одинаковую толщину фольги в любой точке замера, минимальная возможная толщина 18мкм. Фольга, полученная этим способом, обладает высокой гибкостью и способностью принимать любые формы.
В свою очередь технология изготовления рулонной электролитической фольги была разработана в 1956-1957 гг и с тех пор непрерывно совершенствуется. Метод позволяет получить промышленные количества фольги толщиной до 9 мкм, что нельзя сделать, методом холодной прокатки. Этот способ подразумевает химический процесс, для осуществления которого нужна ванна с электролитом, который представляет собой серную кислоту, смешанную с медным сырьем (стружка, крошка). Между установленным анодом и катодом подается напряжение и к катоду притягиваются частицы меди, далее в процессе электролиза происходит образование медной фольги. Полученная фольга гальвано стойкая имеет неоднородную, ячеистую структуру, в результате чего, применение такой фольги возможно при статическом использовании. Дополнительная термическая обработка фольги, полученной путем электролиза, позволяет значительно увеличить ее физико-механические свойства, улучшив гибкость и эластичность.
Для производства фольгированных диэлектриков поставляется фольга в рулонах шириной 1100 мм и толщиной около 50 мкм. Электролитический способ производства фольги позволяет получать ее 8 класса чистоты со стороны барабан-катода и с величиной шероховатости Rz 3-6 мкм со стороны анодов. Повышенная шероховатость медной электролитической фольги обеспечивает хорошее склеивание с диэлектриком.
Медная фольга изготавливается электролизом сернокислого электролита на непрерывно вращающемся барабане-катоде. Электролит состоит из медного купороса CuSO<5H2O - 180-250 г/л, серной кислоты H2SO4 - 55-60 г/л. Электролиз проводится при температуре 25-80оС и плотности тока 20¬100 А/дм2. Для поддержания однородности состава, электролит непрерывно перемешивается воздухом и циркулирует со скоростью 20 л/мин.
Катодом для получения медной фольги служит барабан из нержавеющей стали, например, 1Х18Н12М3Т или титана с полированной поверхностью.
Анод - медный или из нержавеющей стали. Расстояние между анодом и катодом меняется в процессе работы от 20 до 90 мм. Использование нерастворимого анода позволяет стабилизировать межэлектродное расстояние, уменьшить напряжение на электролизере и упростить его обслуживание [1].
Существует два способа получения медной фольги:
1. холодная прокатка;
2. путем химического электролиза.
При первом способе происходит прокатывание медной заготовки через прокатные валки специального стана до достижения заданных геометрических параметров (толщины). Во время холодной прокатки происходит искусственное уплотнение меди, поверхность получается однородной, без вкраплений и повреждений. Прокатные валки позволяют получить почти одинаковую толщину фольги в любой точке замера, минимальная возможная толщина 18мкм. Фольга, полученная этим способом, обладает высокой гибкостью и способностью принимать любые формы.
В свою очередь технология изготовления рулонной электролитической фольги была разработана в 1956-1957 гг и с тех пор непрерывно совершенствуется. Метод позволяет получить промышленные количества фольги толщиной до 9 мкм, что нельзя сделать, методом холодной прокатки. Этот способ подразумевает химический процесс, для осуществления которого нужна ванна с электролитом, который представляет собой серную кислоту, смешанную с медным сырьем (стружка, крошка). Между установленным анодом и катодом подается напряжение и к катоду притягиваются частицы меди, далее в процессе электролиза происходит образование медной фольги. Полученная фольга гальвано стойкая имеет неоднородную, ячеистую структуру, в результате чего, применение такой фольги возможно при статическом использовании. Дополнительная термическая обработка фольги, полученной путем электролиза, позволяет значительно увеличить ее физико-механические свойства, улучшив гибкость и эластичность.
Для производства фольгированных диэлектриков поставляется фольга в рулонах шириной 1100 мм и толщиной около 50 мкм. Электролитический способ производства фольги позволяет получать ее 8 класса чистоты со стороны барабан-катода и с величиной шероховатости Rz 3-6 мкм со стороны анодов. Повышенная шероховатость медной электролитической фольги обеспечивает хорошее склеивание с диэлектриком.
Медная фольга изготавливается электролизом сернокислого электролита на непрерывно вращающемся барабане-катоде. Электролит состоит из медного купороса CuSO<5H2O - 180-250 г/л, серной кислоты H2SO4 - 55-60 г/л. Электролиз проводится при температуре 25-80оС и плотности тока 20¬100 А/дм2. Для поддержания однородности состава, электролит непрерывно перемешивается воздухом и циркулирует со скоростью 20 л/мин.
Катодом для получения медной фольги служит барабан из нержавеющей стали, например, 1Х18Н12М3Т или титана с полированной поверхностью.
Анод - медный или из нержавеющей стали. Расстояние между анодом и катодом меняется в процессе работы от 20 до 90 мм. Использование нерастворимого анода позволяет стабилизировать межэлектродное расстояние, уменьшить напряжение на электролизере и упростить его обслуживание [1].
✅ Заключение
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был разработан прототип установки для производства электролитической фольги с наматывающим устройством.
Проектирование барабанного электролизёра производилось на основании изученной литературы и патентов. Но оттуда были взяты лишь основные элементы электролизера, разработка самой конструкции установки и наматывающего устройства осуществлялась самостоятельно, элементы конструкции проектировались так, чтобы в дальнейшем, по готовым чертежам ее можно было изготовить и собрать.
В данной работе в качестве примера готовой продукции была рассмотрена электролитическая медная фольга, актуальность производства которой также была отражена в работе.
Так же был описан способ изготовления рабочего барабана и технология восстановления его поверхности.
В современном мире очень важна автоматизация процессов. Например, автоматизация процесса получения фольги позволит улучшить качество выпускаемой продукции и повысить производительность. Поэтому в данной работе также были сформулированы требования к системе автоматизации установки. Что позволит в дальнейшем автоматизировать процесс получения фольги на данной установке.
Еще очень важным моментом при работе со всеми видами оборудования является соблюдение техники безопасности. Поэтому разработка системы безопасности при работе на установке по производству электролитической фольги так же была отражена в данной работе.
Так же была создана 3D модель установки в КОМПАС-3Б.
Таким образом, удалось выполнить поставленную цель, а именно разработать прототип установки для производства электролитической фольги с наматывающим устройством.
Проектирование барабанного электролизёра производилось на основании изученной литературы и патентов. Но оттуда были взяты лишь основные элементы электролизера, разработка самой конструкции установки и наматывающего устройства осуществлялась самостоятельно, элементы конструкции проектировались так, чтобы в дальнейшем, по готовым чертежам ее можно было изготовить и собрать.
В данной работе в качестве примера готовой продукции была рассмотрена электролитическая медная фольга, актуальность производства которой также была отражена в работе.
Так же был описан способ изготовления рабочего барабана и технология восстановления его поверхности.
В современном мире очень важна автоматизация процессов. Например, автоматизация процесса получения фольги позволит улучшить качество выпускаемой продукции и повысить производительность. Поэтому в данной работе также были сформулированы требования к системе автоматизации установки. Что позволит в дальнейшем автоматизировать процесс получения фольги на данной установке.
Еще очень важным моментом при работе со всеми видами оборудования является соблюдение техники безопасности. Поэтому разработка системы безопасности при работе на установке по производству электролитической фольги так же была отражена в данной работе.
Так же была создана 3D модель установки в КОМПАС-3Б.
Таким образом, удалось выполнить поставленную цель, а именно разработать прототип установки для производства электролитической фольги с наматывающим устройством.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.