添加界面活性劑對放電加工特性的影響

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姓名

丁純乾(Chuen-Chian Ding) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

添加界面活性劑對放電加工特性的影響
(The effect of machining characteristics using EDM with surfactant added dielectric)

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摘要(中)

摘要
為了改善放電加工特性，本實驗添加界面活性劑(Surfactant)於煤油中，降低因放電熱分解之焦油黏滯度，使加工液容易流入電極與工件之間，進而改善排渣效果減少放電不穩定現像，以提升材料去除量。又藉由界面活性劑分子包覆放電加工產生之加工屑與碳渣，減少粒子間的凝聚使加工屑更均勻分散而減少放電集中現象產生。
本研究針對電流、脈衝時間、引弧電壓、極間電壓等不同放電參數進行研究與探討，發現煤油中添加Span 20(30g/L)界面活性劑可以增加30~80%的材料去除率，且其表面粗糙度並不會因加工速度大幅提升而惡化。

摘要(英)

abstract
It adds surfactant to the hydrocarbon-based dielectric working fluid that to improve the characteristics of Electrical Discharge Machining in this study.

關鍵字(中)

★ 界面活性劑
★ 放電加工

關鍵字(英)

★ EDM
★ surfactant

論文目次

總目錄
摘要 Ⅰ
總目錄 Ⅱ
圖目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅵ
第一章緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究動機與目的 1
1-3研究方法 2
第二章放電加工基本原理 3
2-1放電加工之基本原理 3
2-2放電加工材料去除機制 4
2-3放電加工參數設定及其影響 7
2-4放電加工之特性 11
第三章面活性劑之原理及應用 12
3-1界面活性劑之定義 12
3-2界面活性劑的基本特性 13
3-3界面活性劑的安全性 14
3-4界面活性劑於實驗之應用 17
第四章實驗設備及方法 18
4-1實驗設備 18
4-2實驗材料 23
4-3實驗步驟準備 26
4-4實驗加工參數 28
第五章結果與討論 30
5-1添加界面活性劑種頪及濃度評估 30
5-2放電加工液中添加界面活性劑的特性 34
5-2.1不同放電加工液對放電表面的影響 37
5-2.2界面活性劑對加工液特性的影響 39
5-3放電特性探討 40
5-3.1峰值電流之影響 40
5-3.2引弧電壓之影響 45
5-3.3脈衝時間之影響 48
5-3.4極間電壓之影響 52
5-4表面特性探討 55
5-5放電波形探討 57
5-6加工時間與加工液對放電特性的影響 60
第六章結論 64
參考文獻 65
圖目錄
圖2-1放電加工示意圖 3
圖2-2放電加工材料去除機制示意圖 6
圖2-3放電加工波形示意圖 10
圖3-1界面活性劑分子示意圖 12
圖3-2水溶性界面活性劑溶於水中示意圖 13
圖3-3煤油中添加Span系列對導電率的影響 16
圖4-1工研院AIEDM2000數值控制放電加工機 19
圖4-2顯微量測系統 19
圖4-3表面粗糙度儀 22
圖4-4掃瞄式電子顯微鏡 22
圖4-5放電加工常用材料調查圖 24
圖4-6實驗加工機構示意圖 27
圖4-7實驗流程圖 29
圖5-1界面活性劑種頪與濃度對表面粗糙度Ra的影響 31
圖5-2界面活性劑種頪與濃度對表面粗糙度Rmax的影響 31
圖5-3界面活性劑種頪與濃度對材料去除率的影響 32
圖5-4界面活性劑種頪與濃度對電極消耗率的影響 32
圖5-5添加Span系列界面活性劑對材料去除率的改善 33
圖5-6 Span系列添加濃度對煤油導電率的影響 33
圖5-7不同放電加工液置放7天後外觀狀態 35
圖5-8界面活性分子分散加工屑示意圖 36
圖5-9放電集中現象SEM圖 36
圖5-10不同放電加工液對放電表面的影響 37
圖5-11放電加工機制簡易流程圖 38
圖5-12不同加工液與加工電流對表面粗糙度Ra的影響 41
圖5-13不同加工液與加工電流對表面粗糙度Rmax的影響 41
圖5-14不同加工液與加工電流對材料去除率的影響 42
圖5-15不同加工液與加工電流對電極消耗率的影響 42
圖5-16不同加工液與加工電流下加工表面SEM圖 43
圖5-17電流6A加工後經超音波洗淨之工件表面 44
圖5-18不同加工液與引弧電壓對表面粗糙度Ra的影響 46
圖5-19不同加工液與引弧電壓對表面粗糙度Rmax的影響 46
圖5-20不同加工液與引弧電壓對材料去除率的影響 47
圖5-21不同加工液與引弧電壓對電極消耗率的影響 47
圖5-22不同加工液與脈衝時間對表面精糙度Ra的影響 49
圖5-23不同加工液與脈衝時間對表面精糙度Rmax的影響 49
圖5-24不同加工液與脈衝時間對材料去除率的影響 50
圖5-25不同加工液與脈衝時間對電極消耗率的影響 50
圖5-26不同加工液與脈衝時間下加工表面SEM圖 51
圖5-27不同加工液與極間電壓對表面粗糙度Ra的影響 53
圖5-28不同加工液與極間電壓對表面粗糙度Rmax的影響 53
圖5-29不同加工液與極間電壓對材料去除率的影響 54
圖5-30不同加工液與極間電壓對電極消耗率的影響 54
圖5-31不同加工液放電後之表面再鑄層SEM圖 56
圖5-32純煤油加工40分鐘後之放電波形 58
圖5-33添加界面活性劑加工40分鐘後之放電波形 58
圖5-34純煤油加工40分鐘後之微觀放電波形 59
圖5-35添加界面活性劑加工40分鐘後之微觀放電波形 59
圖5-36加工30分鐘之工件剖面圖與SEM圖 62
圖5-37加工60分鐘之工件剖面圖與SEM圖 63
表目錄
表3-1 HLB大小對油性與水性的溶解性 14
表3-2非離子系列對眼睛黏膜的刺激性 15
表3-3 Tween系列化學性質 15
表3-4 Span系列化學性質 16
表4-1工研院AID2000數值控制放電加工機功能規格表 18
表4-2電極材料之機械及物理性質 23
表4-3 SKD61之化學組作成份 24
表4-4放電加工液之特性表 25
表4-5實驗加工條件 28
表5-1不同加工液酸鹼值與導電率的差異 39
表5-2不同加工液與加工時間對加工深度的影響 60

參考文獻

參考文獻
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大學機械工程學系, (2003).

指導教授

黃豐元、顏炳華
(Fuang-Yuan Huang、Biing Hwa Yan)

審核日期

2004-7-1

推文