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研究生: 陳驥鵬
Ji-peng Chen
論文名稱: 鎂合金夾緊件之熱間擠製成形性研究
Study on the Formability of Magnesium Alloy Clamping parts under Hot Extrusion
指導教授: 向四海
Su-Hai Hsiang
口試委員: 黃佑民
You-Min Huang
徐瑞坤
Ruei-kuen Shiu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 112
中文關鍵詞: 有限元素分析擠製成形夾緊件鎂合金
外文關鍵詞: Extrusion, Clamping parts, Magnesium Alloy, Design Environment for Forming
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  • 本研究內容主要目的為探討AZ31及AZ61鎂合金夾緊件在熱間擠製加工之成形性。其擠至比為4.81之夾緊件所探討之製程參數內容包含使用的材料種類、材料加熱溫度與擠製速度等。分析各製程參數對擠製加工之影響及成品機械性質之關聯性。期望藉此獲得AZ31與AZ61鎂合金夾緊件之最佳機械性質之製程參數組合。
    之後利用有限元素分析軟體DEFORM-3D進行擠製之模擬分析,獲取在擠製實驗中無法觀察之數據,例如材料溫度變化、擠製成品之應力應變分佈。模擬中所考慮之加工製程參數有材料加熱溫度、擠製速度、盛錠筒加熱溫度,並探討其對成形負荷與成形性之影響,將其與擠製實驗結果作比較分析,嘗試尋找最佳擠製條件。
    期望本研究之成果,能提供鎂合金成形加工之學術界與產業界之研究人員參考。


    This study mainly investigates the formability of AZ31 and AZ61 magnesium alloy clamping parts under hot extrusion process. The process parameters considered in this research include the type of material used, billet heating temperature, extrusion speed and extrusion ratios of 4.81. The study investigates how the extent of influence of different process parameters on extrusion and fabrication is correlated with the mechanical properties of finished products.
    The finite element software, DEFORM-3D, is employed to simulate the extrusion processes of parts of clamp. Through the simulation,stress、strain and temperature distribution of the extruded clamping part can be obtained. The process parameters considered in the simulation include the heating temperature of materials, extrusion speed and heating temperature of ingot container. And from the comparison of experimental and simulation results the optimal combination of process parameters can be found.
    To expect the results of this study can be a reference resource for related academic and industry research.

    摘要I ABSTRACTII 誌謝III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XII 符號索引XIII 第一章緒論1 1.1前言1 1.2研究動機與目的2 1.3研究方法3 第二章基礎理論4 2.1鎂合金之發展4 2.2鎂及鎂合金簡介及應用4 2.2.1鎂合金之超塑性5 2.2.2鎂合金特性簡介6 2.3鎂合金之命名方式7 2.4合金元素對於鎂合金之影響9 2.4.1添加鋁(Aluminum)元素的影響10 2.4.2添加鋅(Zinc)元素的影響10 2.5擠製加工原理簡介11 2.5.1擠製加工形式簡介13 2.5.2擠製變形過程簡介15 2.6擠製加工的優缺點19 2.7文獻回顧20 第三章實驗方法與步驟23 3.1製程參數設定25 3.1.1材料加熱溫度與盛錠筒溫度25 3.1.2擠製速度及潤滑劑26 3.1.3模座預熱溫度27 3.2實驗材料27 3.3實驗設備28 3.3.1500頓臥式熱間擠製機28 3.3.2速度控制與數據擷取設備31 3.3.3加熱爐及模座加熱設備32 3.4模具簡介34 3.5實驗步驟35 3.5.1熱間擠製實驗流程35 3.5.2數據擷取與探討36 3.6金相試驗36 3.7硬度試驗40 3.8夾緊件抗壓破壞試驗42 第四章實驗結果與分析44 4.1擠製負荷之探討44 4.1.1不同材料加熱溫度之擠製負荷比較44 4.1.2不同擠製速度之擠製負荷比較45 4.2金相組織試驗47 4.3硬度試驗57 4.4抗壓破壞試驗分析62 4.4.1不同材料加熱溫度之抗壓負荷比較62 4.4.2不同擠製速度之抗壓負荷比較63 第五章熱間擠製加工之有限元素分析65 5.1有限元素分析軟體DEFORM-3D簡介65 5.1.1前處理(Pre-processing)68 5.1.2模組設定與後處理69 5.2模擬模型之設定70 5.3收斂性分析73 5.4模擬條件設定75 5.5擠製成形之模擬結果探討78 5.6不同材料加熱溫度之模擬結果探討81 5.7不同擠製速度之模擬結果探討85 第六章結論與建議88 6.1結論88 6.2未來研究方向與建議89 參考文獻90

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