博碩士論文 87323019 詳細資訊




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姓名 黃俊曄(Jing-Ya Huang)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 放電與超音波振動複合加工添加TiC及SiC粉末對Al-Zn-Mg系合金加工特性之影響
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摘要(中) 經放電與超音波複合加工,發現隨著能量增加材料去除的改善越大,表面粗糙度上也略優於傳統放電加工。電極消耗比在能量低時雖稍差,但能量增加時則變佳。實驗中並探討超音波震動及加工極性對鋁合金表面改質層的影響,同時以EPMA作定量的元素分析來確認Ti、Si、C元素在加工斷面的分佈情形,並且以微硬度量測、磨耗實驗來評估放電與超音波複合加工對加工表面進行改質的效果。經由複合加工法的實驗結果與傳統放電加工法比較可得知,使用放電與超音波複合加工鋁合金的加工表面產生改質層,這層改質層的存在可改善鋁合金加工表面的微硬度及耐磨的能力。
關鍵字(中) ★ 放電加工
★ 超音波加工
★ 材料去除率
★ 表面改質
關鍵字(英)
論文目次 總目錄
摘要Ⅰ
總目錄Ⅱ
圖目錄Ⅴ
表目錄Ⅸ
壹、緒論1
1-1研究動機與背景1
1-2研究方法與目的3
貳、基本原理4
2-1放電加工原理4
2-1-1放電加工基本原理4
2-1-2放電加工去除機構6
2-1-3放電加工的優缺點8
2-1-4放電加工參數9
2-2超音波加工原理13
2-2-1超音波加工基本原理13
2-2-2超音波加工材料去除機構14
2-2-3超音波加工的優缺點14
2-2-4超音波錐體及喇叭的種類15
2-2-5超音波振動子15
2-2-6工具的安裝16
2-2-7磨料的動能效果16
2-2-8磨料的供給方法16
參、實驗設備與方法17
3-1實驗相關設備17
3-2實驗材料25
3-3實驗流程28
3-4實驗參數設定29
3-5實驗步驟30
3-6加工方式代號定義34
肆、結果與討論35
4-1材料去除率35
4-1-1加工液濃度對材料去除率的影響35
4-1-2放電電流及脈衝時間對材料去除率的影響38
4-1-3超音波振動及噴流對材料去除率的影響43
4-2電極消耗率以及相對電擊消耗比47
4-2-1放電電流及脈衝時間對電極消耗的影響47
4-2-2加工液濃度對電極消耗的影響54
4-2-3超音波振動及噴流對電極消耗的影響56
4-3加工表面之粗糙度58
4-3-1放電電流及脈衝時間對表面粗糙度的影響58
4-3-2加工液濃度對表面粗糙度的影響71
4-3-3超音波振動及噴流對表面粗糙度的影響74
4-3-4超音波振動對工件真圓度的影響77
4-4放電及超音波複合加工對於表面改質的影響79
4-4-1不同加工方法對表面化學成份的影響79
4-4-2不同加工極性對表面化學成份的影響81
4-4-3添加不同粉末對表面化學成份的影響83
4-4-4超音波複合加工對表面硬度的影響86
4-4-5超音波複合加工對表面耐磨耗性的影響88
伍、結論91
參考文獻93
圖目錄
圖2-1放電加工示意圖5
圖2-2放電去除機構示意圖7
圖2-3放電加工波形示意圖10
圖2-4超音波加工去除機構示意圖13
圖3-1實驗設備示意圖18
圖3-2放電加工機21
圖3-3超音波加工機21
圖3-4超音波洗淨機22
圖3-5示波器22
圖3-6表面粗糙度測量儀23
圖3-7電子天平23
圖3-8掃描式電子顯微鏡24
圖3-9微硬度計24
圖3-10電極材料之尺寸30
圖3-11工件材料之尺寸31
圖3-12磨耗實驗試片所使用之電極尺寸32
圖3-13磨耗實驗上下試片之尺寸26
圖4-1 添加不同碳化鈦濃度時對材料去除率的影響37
圖4-2添加不同粉末在不同濃度時對材料去除率的影響37
圖4-3在3A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響38
圖4-4在6A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響40
圖4-5在12A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響40
圖4-6在15A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響41
圖4-7不同脈衝時間下不同加工狀態對擴槽量之影響41
圖4-8不同電流在不同放電狀態下對材料去除率的影響42
圖4-9不同放電狀態對材料去除率的影響44
圖4-10傳統放電加工之波型45
圖4-11附加噴流之放電加工波型45
圖4-12超音波複合加工之波型(無噴流)46
圖4-13超音波複合加工之波型(有噴流)46
圖4-14在3A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響49
圖4-15在3A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響49
圖4-16在6A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響50
圖4-17在6A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響50
圖4-18在12A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響51
圖4-19在12A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響51
圖4-20在15A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響52
圖4-21在15A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響52
圖4-22不同電流下不同放電狀態對電極消耗率的影響53
圖4-23不同電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響53
圖4-24不同粉末濃度時對電極消耗率的影響54
圖4-25不同粉末濃度時對相對電極消耗比的影響55
圖4-26不同放電狀態對電極消耗率的影響57
圖4-27不同放電狀態對相對電極消耗比的影響57
圖4-28 3A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra60
圖4-29 3A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax60
圖4-30 3A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM61
圖4-31 6A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra62
圖4-32 6A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax62
圖4-33 6A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM63
圖4-34 12A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra64
圖4-35 12A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax64
圖4-36 12A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM65
圖4-37 15A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra66
圖4-38 15A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax66
圖4-39 15A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM67
圖4-40不同脈衝時間時添加TiC粉末之複合加工下表面之SEM68
圖4-41不同放電電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra69
圖4-42不同放電電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax69
圖4-43 不同放電電流時添加TiC粉末之複合加工下表面之SEM70
圖4-44不同粉末濃度對表面粗糙度Ra的影響72
圖4-45不同粉末濃度對表面粗糙度Rmax的影響72
圖4-46 添加不同TiC濃度之複合加工下表面之SEM73
圖4-47 不同放電狀態下之表面粗糙度Ra75
圖4-48 不同放電狀態下之表面粗糙度Rmax75
圖4-49 15A電流時不同放電狀態下表面之SEM76
圖4-50 不同加工方法與真圓度之關係77
圖4-51 不同加工方法後之工件照片78
圖4-52 不同加工方法中加工表面所含之矽含量80
圖4-53 不同加工極性中加工表面所含之矽含量82
圖4-54 不同加工極性下表面之SEM 82
圖4-55 添加SiC粉末之複合加工下表面之Si含量84
圖4-56 添加TiC粉末之複合加工下表面之Ti含量84
圖4-57 不同放電狀態時EPMA對加工橫斷面之line scanning85
圖4-58 6A電流時不同加工方法對橫斷面微硬度之影響87
圖4-59 12A電流時不同加工方法對橫斷面微硬度之影響87
圖4-60經不同加工方法後材料表面經磨耗實驗後重量損失之比較 89
圖4-61 在不同放電狀態下表面經磨耗後之SEM90
表目錄
表3-1 LS-30 放電加工規格表17
表3-2電極材料之機械及物理性質表25
表3-3 Al-Zn-Mg系鋁合金之化學成份26
表3-4 Metalwork ED放電加工液特性表26
表3-5 SiC及TiC磨粒之性質27
表3-6實驗參數設定表29
表3-7不同放電及複合加工之條件及代號34
參考文獻 總目錄
摘要Ⅰ
總目錄Ⅱ
圖目錄Ⅴ
表目錄Ⅸ
壹、緒論1
1-1研究動機與背景1
1-2研究方法與目的3
貳、基本原理4
2-1放電加工原理4
2-1-1放電加工基本原理4
2-1-2放電加工去除機構6
2-1-3放電加工的優缺點8
2-1-4放電加工參數9
2-2超音波加工原理13
2-2-1超音波加工基本原理13
2-2-2超音波加工材料去除機構14
2-2-3超音波加工的優缺點14
2-2-4超音波錐體及喇叭的種類15
2-2-5超音波振動子15
2-2-6工具的安裝16
2-2-7磨料的動能效果16
2-2-8磨料的供給方法16
參、實驗設備與方法17
3-1實驗相關設備17
3-2實驗材料25
3-3實驗流程28
3-4實驗參數設定29
3-5實驗步驟30
3-6加工方式代號定義34
肆、結果與討論35
4-1材料去除率35
4-1-1加工液濃度對材料去除率的影響35
4-1-2放電電流及脈衝時間對材料去除率的影響38
4-1-3超音波振動及噴流對材料去除率的影響43
4-2電極消耗率以及相對電擊消耗比47
4-2-1放電電流及脈衝時間對電極消耗的影響47
4-2-2加工液濃度對電極消耗的影響54
4-2-3超音波振動及噴流對電極消耗的影響56
4-3加工表面之粗糙度58
4-3-1放電電流及脈衝時間對表面粗糙度的影響58
4-3-2加工液濃度對表面粗糙度的影響71
4-3-3超音波振動及噴流對表面粗糙度的影響74
4-3-4超音波振動對工件真圓度的影響77
4-4放電及超音波複合加工對於表面改質的影響79
4-4-1不同加工方法對表面化學成份的影響79
4-4-2不同加工極性對表面化學成份的影響81
4-4-3添加不同粉末對表面化學成份的影響83
4-4-4超音波複合加工對表面硬度的影響86
4-4-5超音波複合加工對表面耐磨耗性的影響88
伍、結論91
參考文獻93
圖目錄
圖2-1放電加工示意圖5
圖2-2放電去除機構示意圖7
圖2-3放電加工波形示意圖10
圖2-4超音波加工去除機構示意圖13
圖3-1實驗設備示意圖18
圖3-2放電加工機21
圖3-3超音波加工機21
圖3-4超音波洗淨機22
圖3-5示波器22
圖3-6表面粗糙度測量儀23
圖3-7電子天平23
圖3-8掃描式電子顯微鏡24
圖3-9微硬度計24
圖3-10電極材料之尺寸30
圖3-11工件材料之尺寸31
圖3-12磨耗實驗試片所使用之電極尺寸32
圖3-13磨耗實驗上下試片之尺寸26
圖4-1 添加不同碳化鈦濃度時對材料去除率的影響37
圖4-2添加不同粉末在不同濃度時對材料去除率的影響37
圖4-3在3A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響38
圖4-4在6A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響40
圖4-5在12A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響40
圖4-6在15A電流時不同放電狀態對材料去除率的影響41
圖4-7不同脈衝時間下不同加工狀態對擴槽量之影響41
圖4-8不同電流在不同放電狀態下對材料去除率的影響42
圖4-9不同放電狀態對材料去除率的影響44
圖4-10傳統放電加工之波型45
圖4-11附加噴流之放電加工波型45
圖4-12超音波複合加工之波型(無噴流)46
圖4-13超音波複合加工之波型(有噴流)46
圖4-14在3A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響49
圖4-15在3A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響49
圖4-16在6A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響50
圖4-17在6A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響50
圖4-18在12A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響51
圖4-19在12A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響51
圖4-20在15A電流時不同放電狀態對電極消耗率的影響52
圖4-21在15A電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響52
圖4-22不同電流下不同放電狀態對電極消耗率的影響53
圖4-23不同電流時不同放電狀態對相對電極消耗比的影響53
圖4-24不同粉末濃度時對電極消耗率的影響54
圖4-25不同粉末濃度時對相對電極消耗比的影響55
圖4-26不同放電狀態對電極消耗率的影響57
圖4-27不同放電狀態對相對電極消耗比的影響57
圖4-28 3A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra60
圖4-29 3A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax60
圖4-30 3A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM61
圖4-31 6A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra62
圖4-32 6A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax62
圖4-33 6A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM63
圖4-34 12A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra64
圖4-35 12A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax64
圖4-36 12A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM65
圖4-37 15A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Ra66
圖4-38 15A電流下不同放電狀態之表面粗糙度Rmax66
圖4-39 15A放電電流時不同放電狀態下表面之SEM67
圖4-40不同脈衝時間時添加TiC粉末之複合加工下表面之SEM68
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圖4-44不同粉末濃度對表面粗糙度Ra的影響72
圖4-45不同粉末濃度對表面粗糙度Rmax的影響72
圖4-46 添加不同TiC濃度之複合加工下表面之SEM73
圖4-47 不同放電狀態下之表面粗糙度Ra75
圖4-48 不同放電狀態下之表面粗糙度Rmax75
圖4-49 15A電流時不同放電狀態下表面之SEM76
圖4-50 不同加工方法與真圓度之關係77
圖4-51 不同加工方法後之工件照片78
圖4-52 不同加工方法中加工表面所含之矽含量80
圖4-53 不同加工極性中加工表面所含之矽含量82
圖4-54 不同加工極性下表面之SEM 82
圖4-55 添加SiC粉末之複合加工下表面之Si含量84
圖4-56 添加TiC粉末之複合加工下表面之Ti含量84
圖4-57 不同放電狀態時EPMA對加工橫斷面之line scanning85
圖4-58 6A電流時不同加工方法對橫斷面微硬度之影響87
圖4-59 12A電流時不同加工方法對橫斷面微硬度之影響87
圖4-60經不同加工方法後材料表面經磨耗實驗後重量損失之比較 89
圖4-61 在不同放電狀態下表面經磨耗後之SEM90
表目錄
表3-1 LS-30 放電加工規格表17
表3-2電極材料之機械及物理性質表25
表3-3 Al-Zn-Mg系鋁合金之化學成份26
表3-4 Metalwork ED放電加工液特性表26
表3-5 SiC及TiC磨粒之性質27
表3-6實驗參數設定表29
表3-7不同放電及複合加工之條件及代號34
指導教授 顏炳華(Biing-Hwa Yan) 審核日期 2000-6-28
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