6061-T6鋁合金惰性氣體鎢極電弧銲接件與真空硬銲件之疲勞裂縫成長性質研究

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郭峻瑋(Jun-wei Guo) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

6061-T6鋁合金惰性氣體鎢極電弧銲接件與真空硬銲件之疲勞裂縫成長性質研究

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摘要(中)

本研究採用6061-T6熱處理型鋁合金，分別以惰性氣體鎢極電弧銲接(俗稱TIG銲)與真空硬銲進行對接銲接，探討兩種不同製程的鋁合金對接銲件的疲勞裂縫成長速率與裂縫閉合效應。
　　研究結果顯示兩種銲接試片在銲道上的壽命皆較其它位置低。TIG銲件之銲道由於內部具有銲接缺陷，造成裂縫成長速率高於母材及熱影響區。若與母材相比，熱影響區在 ∆K<13 MPa√m 時有最低的裂縫成長速率；而當 ∆K>13 MPa√m 後，熱影響區的裂縫成長速率高於母材。真空硬銲銲道試片，在∆K<13 MPa√m時與母材有相似的裂縫成長速率，當 ∆K>13 MPa√m 後，裂縫成長速率急遽上升，至 ∆K≅15 MPa√m 破斷。觀察裂縫破斷面可知，真空硬銲銲件的銲道在裂縫成長前期是沿著鄰近銲道的母材區進行，但隨著∆K值增加，裂縫成長由母材區遷移到銲道區成長。裂縫閉合實驗結果，TIG銲的閉合應力並無顯著差別，真空硬銲的銲道會隨著裂縫長度的增長，而使裂縫閉合應力下降。

摘要(英)

This study investigates the fatigue crack growth rate and crack closure of 6061 aluminum alloy butt joints welded by tungsten inert gas welding (TIG) and vacuum brazing (VB).
　　For TIG weldments, with the influence of weld defects, the crack growth rate of weld bead is higher than those of heat affected zone and base metal. The crack growth rate of heat affected zone is the lowest when ΔK is below 13 MPa√m. The crack growth rate of heat affected zone is higher than that of base metal when ΔK is above 13 MPa√m. In terms of VB, the crack growth rate of braze bead is nearly as same as that of base metal when ΔK is below 13 MPa√m. When ΔK exceeds 13 MPa√m, the crack growth rate of braze bead rises rapidly. The observation of SEM images showed that crack initiated at the base metal. When the applied load increased, the crack growth transfered from base metal to braze bead. The experimental results of crack closure test showed that there were no significant difference in crack closure stress for TIG welding. In braze bead, the crack closure stress decreased with increasing crack length.

關鍵字(中)

★ 6061-T6
★ 氣體鎢極電弧銲
★ 真空硬銲
★ 疲勞裂縫成長速率
★ 裂縫閉合

關鍵字(英)

★ 6061-T6
★ inert gas tungsten arc welding
★ vacuum brazing
★ crack growth rate
★ crack closure

論文目次

中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
圖目錄 vi
表目錄 viii
符號說明 ix
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第二章　文獻與理論回顧 3
2.1鋁合金介紹 3
2.1.1鋁合金分類說明 3
2.1.2鋁合金加工代號 4
2.2 鋁合金銲接方法 5
2.2.1惰性鎢極氣體保護銲(TIG銲) 5
2.2.2 TIG銲接區域之影響 6
2.2.3真空硬銲 7
2.2.4鋁合金銲接之文獻回顧 8
2.3 疲勞裂縫成長理論 8
2.3.1線彈性破壞力學 (Linear Elastic Fracture Mechanics, LEFM) 9
2.3.2疲勞裂縫成長曲線 10
2.3.3疲勞裂縫成長實驗規範 12
2.4 疲勞裂縫閉合 15
2.4.1裂縫閉合理論 15
2.4.2裂縫閉合機制 16
2.4.3裂縫閉合量測 18
第三章　實驗方法與設備 20
3.1實驗材料 21
3.2銲接加工 21
3.3標準試片加工 22
3.4機械性質 23
3.5金相觀察 24
3.6疲勞裂縫成長速率測試 25
3.7破斷試片觀察 28
3.8疲勞裂縫閉合量測 28
第四章　實驗結果與討論 30
4.1金相觀察結果 30
4.2疲勞裂縫成長速率實驗結果 32
4.3疲勞裂縫成長速率之比較 36
4.4疲勞斷面觀察結果 37
4.4.1巨觀觀察結果 38
4.4.2 SEM TIG銲接斷面微觀觀察 39
4.4.3 SEM真空硬銲接斷面微觀觀察 43
4.5疲勞裂縫閉合觀察 47
第五章結論 52
5.1研究結果 52
5.2未來展望 53
參考文獻 54

參考文獻

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指導教授

黃俊仁(Jiun-ren Hwang)

審核日期

2016-1-26

推文