超塑性5083鋁合金快速成形空孔與厚度分析

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洪國程(Kuo-Chen Hung) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

超塑性5083鋁合金快速成形空孔與厚度分析
(Sp-5083)

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摘要(中)

摘要
本實驗為快速超塑成形，在不同成形條件下探討厚度減少量和空孔率的關係。成形採用之材料為超塑性5083鋁鎂合金。其成形條件分下列三個部份：
( 1 ) 相同成形溫度下 ( 分別為400℃、450℃、500℃ )，有相同有效成形壓力梯度，施與沒有背壓和有背壓成形。
( 2 ) 成形溫度500℃沒有背壓下，不同的有效成形壓力梯度不同完全成形時間。
( 3 ) 成形溫度500℃沒有背壓下，其有效成形壓力梯度和 ( 1 ) 中500℃沒有背壓相同，鈑片不同潤滑劑塗佈方式。
以不同主題去討論上述這三個部份，並得到結論。
相同成形溫度，相同有效成形壓力 ( 上模和下模的壓差 ) ，成形時間沒有背壓大於有背壓。當提高初始有效成形壓力值，會縮短成形時間。
在快速超塑性成形的過程中，成形鈑片的厚度減少量和有效應變是正相關，同時落在一趨勢線上。
由本實驗中，快速超塑成形SP – 5083的建議成形條件為：成形溫度500℃，觸底前不施與背壓，觸底後施與背壓成形。

摘要(英)

Sp-5083 Cavity

關鍵字(中)

★ 超塑性
★ 鋁合金
★ 5083

關鍵字(英)

★ Sp5083
★ Cavity
★ Spf

論文目次

頁數
摘要…………………………………………………………………………..Ⅰ
誌謝…………………………………………………………………………..Ⅱ
表目錄………………………………………………………………………..Ⅷ
圖目錄………………………………………………………………………..Ⅹ
第一章前言…………………………………………..………………….…..1
第二章文獻回顧………………………………………………..……….…..3
2.1 超塑性成形概述………………………………….……..……………3
2.2 超塑成形方法……………………………………….…..……………5
2.3 超塑性成形與傳統加工法比較…………………….……….….……6
2.3.1 超塑性成形的優點…………………………….………….…...6
2.3.2 超塑性成形的缺點………………………….…..……………..7
2.4 超塑性材料分類……………………………….……..……….……...8
2.4.1 細晶超塑性…………………………….……………..………8
2.4.2 環境超塑性…………………………..……….……………....9
2.5 超塑性成形組成方程式………………………………………….…...10
2.6 超塑性力學概念…………………………………………………..…..12
2.7 m值與伸長率之關係……………………………………………...…..14
2.8 應變硬化指數、應變速率敏感指數對材料頸縮現象的影響………14
2.9 空孔形成理論………………………………….…….….……….……16
2.9.1 空孔成核………………………………………………….….16
(Ⅰ) 在夾雜物旁成核……………………….…..……………..16
(Ⅱ) 在三叉點成核…………………………..…..………..……18
(Ⅲ) 在晶界成核…………………………….…..…………...…18
2.9.2 空孔成長…………………………….…..………………...…20
(Ⅰ) 擴散成長…………………………….…..…...….……...…20
(Ⅱ) 指數關係潛變……………………….…...…….……….…20
(Ⅲ) 超塑性擴散成長…………………………….…..…………21
2.10 空孔的改善、消除…………………………….…..………….……….22
(Ⅰ) 背壓成形法…………………………….…..……………..22
(Ⅱ) 隔板成形法…………………………………………….…23
第三章實驗步驟…………………………………………….……………..…30
3.1 實驗設備…………………………………………….…………………30
3.2 實驗材料…………………………………………….…………………33
3.3 腐蝕液配方…………………………………………….………………33
3.4 模具設計及材料…………………………………………….…………34
3.5 鈑片蝕刻……………………………………………………….………34
3.6 吹氣系統之配置…………………………….…….……..…….………35
(Ⅰ) 階梯式增壓控制方式………………………………………36
(Ⅱ) 階梯式背壓控制方式………………………………………36
3.7 成形壓力圖…………………………….………………………………37
3.8 試片切割和鑲埋………………………….……………………………39
3.9 試片拋光…………………………………………………….…………39
3.10 空孔抓取與計算………………………………….….…………….…40
3.11 換算常數…………………………………………………….………..40
(Ⅰ) 常數的計算方法…………………………………….……..41
3.12 掃瞄式電子顯微鏡下觀看空孔細微形態…………………….…..…41
第四章結果與討論……………………………………………….………..…53
4.1 有效成形壓力………………………………………………….………53
(Ⅰ) 溫度和背壓的影響………………………………….……..53
(Ⅱ) 縮短完全成形時間的影響………………………………...54
4.2 厚度減少量和時間的關係………………...…………………………..55
(Ⅰ) 溫度和背壓的影響………………………………………...55
4.3 厚度減少量和有效應變的關係…………………………………….…56
　　　 (Ⅰ) 中心點和第二點………………………………………...…56
(Ⅱ) 觸底瞬間和完全成形……………………………………...57
4.4 厚度減少量和距離的關係…………………………………………….57
4.4.1 觸底瞬間………………………………………………………….57
　　 (Ⅰ) 溫度和背壓的影響………………………………………...57
4.4.2 完全成形………………………………………………………….63
(Ⅰ) 溫度和背壓的影響………………………………………...63
(Ⅱ) 縮短完全成形時間的影響………………………………...65
(Ⅲ) 潤滑的影響………………………………….……...……67
　4.5 空孔率相對於減少厚度的真應變…………………………………….68
　　4.5.1 中心點…………………………………………………………….68
4.5.2 觸底瞬間………………………………………………………….71
　　4.5.3 完全成形階段…………………………………………………….72
　　　 (Ⅰ) 溫度和背壓的影響………………………………………...72
(Ⅱ) 縮短成形時間的影響……………………………………...74
　　　 (Ⅲ) 潤滑的影響………………………………………………...75
4.6 空孔的形態 ( OM圖 )…………………………………………………..77
　　　 (Ⅰ) 背壓的影響………………………………………………...77
4.7 空孔的形態 ( SEM圖 )…………………………………………………80
　　　 (Ⅰ) 母材………………………………………………………...80
(Ⅱ) 觸底瞬間…………………………………………………...80
　　　 (Ⅲ) 完全成形…………………………………………………...81
第五章結論………………………………………………………………….117
參考文獻……………………………………………………………………...120

參考文獻

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指導教授

李雄(Shyong Lee)

審核日期

2002-7-9

推文