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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 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
指導教授	顏炳華(Biing-Hwa Yan)	審核日期	2000-6-28
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