鋁合金7003與630不銹鋼異質金屬雷射銲接研究

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董念偉(Nien-Wei Tung) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系在職專班

論文名稱

鋁合金7003與630不銹鋼異質金屬雷射銲接研究
(Heterogeneous Welding of AL7003 and SUS630 by Laser)

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摘要(中)

日新月異的工業科技，鋁合金與不銹鋼的使用逐漸廣泛。不同的材料有不同的特性，將不同材料的優點集結取得平衡那將會是工業的一大助力，因此異質金屬在工業上已經逐漸成為一種趨勢。
本研究選用7003鋁合金與630不銹鋼，利用光纖雷射進行銲接其波長為1065nm，然後由拉伸破壞試驗、實體顯微鏡觀察銲道外觀與熔透情形並量測其銲接熔深、以掃描式電子顯微鏡觀察做微結構觀察與能量色散X射線光譜儀進行銲道中合金元素分佈情形，作為評估銲接品質之依據，進一步探討機械性質以及微結構變化，並從中尋找出最適合之雷射銲接參數。
實驗結果顯示：7003鋁合金與630不銹鋼在銲接功率主銲道功率為60W及副銲道功率為60W進行雷射銲接可以得到良好的銲接強度，銲道截面觀察熔深及擴散接合情形良好也無明顯的缺陷存在，銲接強度平均為14.61 kg。

關鍵字：7003、SUS630、17-4PH、鋁合金、不銹鋼、異質金屬銲接

摘要(英)

ABSTRACT
Because of the high specific strength and good corrosion aluminum alloys and stainless steels have been used extensively since period of energy crises. It is very helpful in industry that integrating different materials characteristic in used. Therefore, the welding of heterogeneous metals have been valued.
The purpose of this research was to study the weldability of aluminum alloys and stainless steels under fiber laser welding. The base metals used were AL7003 and SUS630 (17-4PH). A series of experiments including tensile test, microstructure was observed and distribution of alloy elements within the fusion zone was analyzed by scanning electron microscope.
The experimental results indicate that the elements distribution of Al and Fe were mixed sufficiently, it sound weld metals of welding strength was obtained by using main welding power of 60 watt and side welding power of 60 watt.

Keywords：7003、SUS630、17-4PH、aluminum alloy、stainless steel、heterogeneous welding

關鍵字(中)

★ 7003
★ SUS630
★ 17-4PH
★ 鋁合金
★ 不銹鋼
★ 異質金屬銲接

關鍵字(英)

★ 7003
★ SUS630
★ 17-4PH
★ aluminum alloy
★ stainless steel
★ heterogeneous welding

論文目次

中文摘要 ii
ABSTRACT iii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 xii
第一章、前言 - 1 -
1.1 研究動機 - 1 -
1.2 研究目的 - 1 -
第二章、文獻回顧 - 3 -
2.1 鋁合金材料之分類與特性 - 3 -
2.1.1 鋁及鋁合金的特性 - 3 -
2.1.2 鋁合金的分類 - 4 -
2.2 不銹鋼材料之分類與特性 - 11 -
2.2.1 不銹鋼的特性 - 11 -
2.2.2 不銹鋼的分類 - 11 -
2.3 銲接母材材料特性 - 18 -
2.3.1 鋁合金7003 - 18 -
2.4 雷射銲接介紹 - 21 -
2.4.1 雷射的種類與原理 - 21 -
2.4.2 雷射加工的優點 - 22 -
2.4.3 光纖雷射介紹 - 22 -
2.4.4 銲接速度 - 24 -
2.4.5 雷射光束焦點位置 - 24 -
2.4.6 重疊率 - 25 -
2.4.7 材料對不同波長雷射的吸收率 - 26 -
第三章、實驗方法與步驟 - 29 -
3.1 實驗流程圖 - 29 -
3.2 實驗材料 - 29 -
3.3 實驗設備 - 30 -
3.4 夾治具之設計 - 31 -
3.5 雷射銲接參數設計 - 31 -
3.6 銲道外觀觀察 - 33 -
3.7 銲道熔深量測 - 33 -
3.8 銲接強度試驗 - 36 -
3.9 銲道結構觀察 - 37 -
3.10 銲道成分分析 - 38 -
第四章、實驗結果與討論 - 39 -
4.1 銲道外觀觀察 - 39 -
4.2 銲道熔深量測 - 42 -
4.3 銲接強度試驗 - 46 -
4.4 銲道截面微結構觀察 - 54 -
4.5 銲道截面成分分佈觀察 - 57 -
第五章、結論 - 67 -
5.1 結論 - 67 -
5.2 未來研究方向 - 67 -
參考文獻 - 68 -

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指導教授

李天錫(Tien-Hsi Lee)

審核日期

2021-8-10

推文