6061-T6鋁合金T型惰性氣體鎢極電弧銲接件之疲勞性質研究

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徐逢邑(Feng-yi Hsu) 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T型惰性氣體鎢極電弧銲接件之疲勞性質研究

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摘要(中)

本研究實驗材料為熱處理型6061-T6鋁合金，以惰氣鎢極電弧銲接(TIG銲)進行T字型銲接，探討鋁合金T字型銲接結構件於等負荷振幅下之疲勞性質並與各銲接規範比較。
研究結果顯示T字型銲件疲勞試片斷裂點全位於熱影響區靠近銲道上的位置。T字型銲件在較高壽命區間(N = 10^5 ~ 10^7)其疲勞強度(S - N曲線)皆比 IIW、BS8118 及 Eurocode 9 等規範之對應的設計曲線高，三種規範之設計較為保守。在較低壽命區間(N = 10^4 ~ 10^5)，以 IIW 規範與實驗值差異最小。而在變動負荷振幅下之疲勞性質，並研究其疲勞壽命分析模式方面，綜合拉張平均應力歷程(TRN歷程)及輕微壓縮平均應力歷程(BRK歷程)變動振幅疲勞測試結果，建議以Goodman平均應力法進行修正，可得較佳的疲勞壽命預測。

摘要(英)

In this study, 6061-T6 aluminum alloy was welded in T joint by inert gas tungsten arc welding (TIG welding). The fatigue properties of the welded joints under constant and variable amplitude loading were obtained and compared with international standard of welding.
The results showed the fracture of the 6061-T6 T joint were observed at the Heat-Affected Zone (HAZ), where showed the lowest microhardness of fatigue test specimens. The fatigue strength of welded joints are higher than the fatigue design curves, which provided from three international welding standard, IIW, Eurocode 9 and BS 8118, respectively. In the short life region, we can find the experiment of fatigue strength data are more conforming to the fatigue design curve of IIW than the other two standards. Overall, the fatigue strength data of the three standard of welding are more conservative than the experiment of results.
Under variable amplitude loading, effect of mean stress should be taken into consideration when the fatigue life of welded joints predicted. The Goodman modification was more consistent with the experiment results than Gerber modification.

關鍵字(中)

★ 6061-T6
★ 鋁合金
★ 氣體鎢極電弧銲
★ 疲勞壽命

關鍵字(英)

論文目次

中文摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
符號說明 XI
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鋁合金熱處理代號 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) 6
2.2.2 TIG銲接各區域之影響 7
2.2.3 TIG銲接與T型接頭之文獻回顧 8
2.3銲接結構件之疲勞壽命評估 9
2.3.1常用之熔融銲接設計規範 9
2.3.2銲接疲勞之文獻回顧 13
2.4相關理論說明 14
2.4.1應力壽命曲線(S-N Curve) 16
2.4.2熱點應力法 17
2.4.3平均應力之影響 20
2.4.4循環計數 22
2.4.5損傷累計 24
2.4.6應力壽命法 25
2.4.7循序法 27
2.4.8變動振幅 29
2.4.9訊號壓縮 30
第三章實驗方法與設備 31
3.1實驗材料 32
3.2銲接加工 32
3.3標準試片加工 34
3.4金相觀察 35
3.5機械性質測試 37
3.5.1硬度測試 37
3.5.2拉伸試驗 38
3.5.3疲勞性質測試 40
3.5.4有限元素模型之建立與驗證 43
3.5.5 SEM斷面觀察 45
第四章結果與討論 46
4.1 金相觀察 46
4.2 硬度測試 48
4.3 拉伸試驗 49
4.4 等負荷振幅疲勞性質 50
4.5 熱點應力疲勞性質修正 52
4.5.1有限元素模型之驗證 52
4.5.2熱點應力固定振幅S-N曲線修正 54
4.6 變動振幅疲勞性質 56
4.7 疲勞試片SEM斷面觀察 59
4.7.1固定振幅疲勞斷面觀察 59
4.7.2變動振幅疲勞斷面觀察 61
第五章結論 64
5.1 研究結果 64
5.2 未來與展望 65
參考文獻 66
附件A BS 8118 規範相關資料 70
附件B EUROCODE 9規範相關資料 73
附件C IIW規範相關資料 76

參考文獻

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指導教授

黃俊仁(Jiun-ren Hwang)

審核日期

2014-7-11

推文