目 錄 中文摘要 .......................................I 英文摘要 .......................................II 誌 謝 .......................................III 目 錄 .......................................IV 符號索引 .......................................VIII 圖表索引 .......................................VIII 第一章 緒論.....................................1 1.1 前言 .......................................1 1.2 鋁合金的種類與分類............................2 1.3 研究動機與目的...............................4 第二章 文獻回顧..................................5 2.1 鍛造概論....................................5 2.1.1 鍛造的優缺點..............................5 2.1.2 鍛造作業溫度之分類........................6 2.1.3 材料之鍛造溫度............................7 2.1.4 鍛造模具之不同型式.........................8 2.1.5 可鍛性...................................8 2.1.6 鍛造潤滑劑的種類與選用.....................9 2.1.7 鍛造系統................................11 2.1.8 鍛造變數................................13 2.2 鍛造之塑性理論.............................14 2.2.1 塑性變形的基本概念........................14 2.2.2 塑性力學解析法...........................15 2.3 摩擦與磨耗.................................19 2.3.1 摩擦....................................19 2.3.2 磨耗....................................22 2.4 相關研究...................................23 第三章 實驗方法.................................27 3.1 實驗材料...................................27 3.2 實驗流程...................................28 3.3 實驗步驟...................................30 3.4 實驗設備...................................30 第四章 實驗結果.................................46 4.1 不同模具轉角幾何形狀之影響...................46 4.2 不同持溫時間之影響..........................48 4.3 不同加熱溫度之影響..........................50 4.4 不同間隙高度之影響..........................55 4.5 不同鋁合金系列之影響........................58 4.6 不同胚料直徑之影響..........................60 4.7 不同潤滑劑與乾磨擦之影響.....................62 4.8 不同表面處理胚料之影響 ......................64 第五章 實驗結果之探討............................67 5.1 負荷衝程曲線轉折點之探討.....................67 5.2 胚料底面對於翹曲之影響.......................68 5.3 胚料圓柱面對於翹曲之影響.....................71 5.4 將最初之實驗條件進行改善.....................73 第六章 結論及未來研究方向........................76 6.1 結論 ......................................76 6.2 未來研究方向...............................78 參考文獻 ......................................79 作者簡介 ......................................82 受權書.........................................83 符號索引 CASE 不同上模具轉角代號 C1 截角值 d 模穴孔徑 D 凸緣最大徑 h 凸緣最大翹曲量 H 間隙高度 L 胚料長度 m 摩擦因子 n 加工硬化系數 R 模具夾角 T 溫度 Φ 胚料直徑 θ 推拔角 圖表索引 圖2-1 各種加工方法之結晶流向示意圖 ...........................6 圖2-2 金屬溫度的延性特性圖...................................8 圖2-3 鍛造加工系統圖........................................13 圖2-4 塑性變形的範圍........................................14 圖2-5 應力—應變圖..........................................15 圖2-6 摩擦的種類 ...........................................20 圖3-1 模具幾何及凸緣翹曲外形示意圖 ...........................27 圖3-2 實驗流程圖 ...........................................29 圖3-3 密閉式恆溫加熱爐......................................31 圖3-4 開放式恆溫加熱器......................................32 圖3-5 溫度量測器 ...........................................32 圖3-6 接觸式粗糙計..........................................33 圖3-7 金屬成形試驗機........................................34 圖3-8 金屬成形試驗機控制箱...................................35 圖3-9 負荷放大器 ...........................................35 圖3-10 實際鍛造模具組.......................................37 圖3-11 模具組與胚料之實際尺寸配置情況.........................37 圖3-12 模具組合圖..........................................38 圖3-13 沖頭座..............................................39 圖3-14 沖頭直徑為34mm......................................39 圖3-15 模具轉角為圓角(代號CASE 1)...........................40 圖3-16 模具轉角為截角(代號CASE 2)...........................41 圖3-17 模具轉角為圓角加推拔角(代號CASE 3)....................42 圖3-18 間隔環高度為27mm....................................43 圖3-19 下模...............................................44 圖3-20 墊座...............................................45 圖3-21 固定底板............................................45 圖4-1 不同模具轉角幾何形狀之凸緣鍛造成品圖.....................47 圖4-2 不同模具轉角幾何形狀之凸緣鍛造負荷衝程比較................48 圖4-3 不同模具轉角幾何形狀...................................48 圖4-4 不同持溫時間之凸緣鍛造成品圖 ...........................48 圖4-5 不同持溫時間之凸緣鍛造負荷衝程比較.......................50 圖4-6 不同加熱溫度之凸緣鍛造成品圖 (CASE 1)...................52 圖4-7 不同加熱溫度之凸緣鍛造成品圖 (CASE 2)...................53 圖4-8 不同加熱溫度之凸緣鍛造成品圖 (CASE 3)...................53 圖4-9 不同加熱溫度之凸緣鍛造負荷衝程比較 (CASE 1).............54 圖4-10 不同加熱溫度之凸緣鍛造負荷衝程比較 (CASE 2)............54 圖4-11 不同加熱溫度之凸緣鍛造負荷衝程比較 (CASE 3)............55 圖4-12 溢料包裹衝頭........................................55 圖4-13 不同間隙高度之凸緣鍛造成品圖..........................57 圖4-14 不同間隙高度之凸緣鍛造負荷衝程比較.....................57 圖4-15 不同系列鋁合金之凸緣鍛造成品圖........................59 圖4-16 不同系列鋁合金之凸緣鍛造負荷衝程比較..................59 圖4-17 不同胚料直徑之凸緣鍛造成品圖.........................61 圖4-18 不同胚料直徑之凸緣鍛造負荷衝程比較....................61 圖4-19 不同潤滑劑與乾摩擦之凸緣鍛造成品圖....................63 圖4-20 不同潤滑劑與乾摩擦之凸緣鍛造負荷衝程比較..............63 圖4-21 不同潤滑劑之摩擦因子圖..............................64 圖4-22 不同表面處理之胚料圖................................64 圖4-23 不同表面處理之凸緣鍛造成品圖.........................66 圖4-24 不同表面處理之凸緣鍛造負荷衝程比較....................66 圖5-1 不同衝程量下之凸緣鍛造成品圖..........................68 圖5-2 不同衝程量下之凸緣鍛造負荷衝程比較.....................68 圖5-3 (A)與(B)加工條件下之凸緣鍛造成品圖....................70 圖5-4 (A)與(B)加工條件下之凸緣鍛造負荷衝程比較...............70 圖5-5 (C)與(D)加工條件下之凸緣鍛造成品圖....................71 圖5-6 (C)與(D)加工條件下之凸緣鍛造負荷衝程比較..............72 圖5-7 (A)、(E)及(F)加工條件下之凸緣鍛造成品圖..............75 圖5-8 (A)、(E)及(F)加工條件下之凸緣鍛造負荷衝程比較......................................................75 表1-1 鍛造用鋁合金的種類.................................2 表1-2 鍛造鋁及鑄造鋁之軟硬程度的加工處理代號意涵............3 表3-1 鋁合金A2024之元素成分重量百分比.....................28 表3-2 鋁合金A6061之元素成分重量百分比.....................28 表3-3 鋁合金A7075之元素成分重量百分比.....................28 表3-4 4000 KN油壓式金屬成形試驗機性能與規格................34 表4-1 不同表面處理之粗糙度值..............................65