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研究生: 賴忠瑋
Jhong-Wei Lai
論文名稱: 鎂合金槽型零件之熱間擠製及其機械性質研究
Study on Hot Extrusion Forming and Mechanical Properties of Channel Type Magnesium Alloy Parts
指導教授: 向四海
Su-Hai Hsiang
口試委員: 黃佑民
You-Min Huang
徐瑞坤
Ray-Quan Hsu
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: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 124
中文關鍵詞: 熱間擠製AZ31及AZ61鎂合金田口品質計量分析法擠製比
外文關鍵詞: hot extrusion, AZ31 and AZ61 magnesium alloy, Taguchi method, extrusion ratio
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  • 本研究內容主要是針對AZ31及AZ61鎂合金槽型零件之熱間擠製進行研究,使用之模具為擠製比11.43之直角模來進行成品側翼板厚為3mm之槽型零件之熱間擠製加工成形性研究與探討。而為了探討不同擠製比對產品之影響,因此也進行側翼板厚為2mm擠製比為16.75之直角模擠製成形,以比較其差異。首先利用田口法之品質計量分析法分析各製程參數 (材料加熱溫度、盛錠筒溫度、擠製速度與潤滑劑) 對成品之機械性質與擠製負荷的影響,並探討其不同擠製比之差異性。
    對擠製成形之槽型零件進行機械性質測試,以田口法之品質計量分析法分析AZ31及AZ61鎂合金槽型零件之最佳製程參數,並以最佳參數組合進行驗證實驗,且比較不同擠製比之實驗結果,觀察成品之金相顯微組織,以期能掌握槽型零件熱間擠製加工的各項製程參數與其成品機械性質間之相關性。
    其後再比較鎂合金(AZ31及AZ61)與鋁合金(6061)在機械性質上的差異。探討不同材料之單位長度重量與相關機械性質之關係,再以有限元素分析軟體DEFORM來進行擠製成形性之研究。


    This research mainly focuses on the fabrication of AZ31 and AZ61 channel type magnesium alloy parts by hot extrusion. The extrusion dies used in this paper are right angle dies with extrusion ratio 11.43, the thickness of the channel rib is 3mm . In order to discuss the influence of different extrusion ratio on the poperties of the products, AZ61 magnesium alloy is applied to carry out the experiment of extrusion ratio 16.75. First of all, the quality quantitative analysis of Taguchi Method is employed to analyze the effects of different process parameters (heating temperature of billet, temperature of container, extrusion speed and lubricant) on the mechanical properties and extrusion load of channel type parts.

    The quality quantitative analysis of Taguchi Method is employed to analyze the optimal process parameters for the acquisition of AZ31 and AZ61 magnesium alloy parts. The research also uses the optimal
    combination of parameters to conduct confirmative experiments,
    compares the experimental results at different extrusion ratios. Metallographic microstructure of the finished product are observed, hoping to clarify the influence of process parameter of the hot extrusion on the fabrication of channel type parts, and the correlation among the mechanical properties of the finished products.

    And then compare the mechanical properties of the products of magnesium alloys(AZ31 and AZ61) and that of aluminum alloy (6061). Finally, used Finite Element Analysis Software(DEFORM) to analyze the formability of magnesium alloy under hot extrusion.

    摘要 I ABSTRACT II 目錄 III 符號索引 VIII 圖目錄 IX 表目錄 IX 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 4 1.4 鎂合金簡介 5 1.4.1 鎂合金特性 7 1.4.2 鎂合金命名規範 9 1.4.3 常見用於擠製鎂合金種類 10 1.4.4 添加合金元素對鎂合金之影響 10 第二章 理論基礎與文獻回顧 13 2.1 擠製基本簡介 13 2.1.1 擠製加工 14 2.1.2 擠製變形的過程 15 2.1.3 擠製的優缺點 19 2.2 田口品質規劃法 20 2.2.1 田口品質規劃法簡介 20 2.2.2田口品質規劃法參數設計步驟 22 2.2.3 田口品質直交表規劃法 23 2.2.4 信號雜訊比 24 2.3 有限元素軟體簡介 26 2.4 文獻回顧 27 第三章 實驗方法與步驟 30 3.1 實驗材料 32 3.2 實驗設備 33 3.2.1 熱間臥室擠製機 33 3.2.2 數據擷取器與控制器 34 3.2.3 加熱爐 35 3.2.4 模具 35 3.3 實驗步驟 39 3.4 製程參數選取 40 3.4.1 材料加熱溫度選取 41 3.4.2 擠製速度選取 41 3.4.3 盛錠筒溫度選取 42 3.4.4 潤滑劑選取 43 3.5 實驗參數規劃 44 3.6 拉伸試驗 47 3.7 壓平實驗 49 3.8 凹槽破裂負荷實驗 51 3.9 金相實驗 52 第四章 結果與討論 53 4.1 擠製負荷之分析 54 4.1.1 AZ31鎂合金擠製負荷之探討 54 4.1.2 AZ61鎂合金擠製負荷之探討 57 4.1.3 AZ31及AZ61鎂合金擠製負荷之比較 59 4.2 抗壓值之分析 62 4.2.1 AZ31鎂合金抗壓值之探討 62 4.2.2 AZ61鎂合金抗壓值之探討 64 4.2.3 AZ31及AZ61鎂合金抗壓值之比較 66 4.3 抗拉強度之分析 69 4.3.1 材料為AZ31鎂合金抗拉強度之探討 69 4.3.2 AZ61鎂合金抗拉強度之探討 71 4.3.3 AZ31及AZ61鎂合金抗拉強度之比較 74 4.4 凹槽破裂負荷之分析 76 4.4.1 AZ31鎂合金凹槽破裂負荷之探討 76 4.4.2 AZ61鎂合金凹槽破裂負荷之探討 78 4.4.3 AZ31及AZ61鎂合金凹槽破裂負荷之比較 81 4.5 AZ31及AZ61鎂合金機械性質整理 83 4.6 顯微組織之觀察 84 4.7最佳條件下之預測值與驗證實驗 87 4.7.1 擠製負荷之最佳條件預測值與驗證實驗 88 4.7.2 抗壓值之最佳條件預測值與驗證實驗 90 4.7.3 抗拉強度之最佳條件預測值與驗證實驗 92 4.7.4 凹槽破裂負荷之最佳條件預測值與驗證實驗 94 4.8 不同擠製比之實驗結果分析 97 4.8.1 不同擠製比之擠製負荷分析 97 4.8.2 不同擠製比之軸向抗拉強度分析 99 4.8.3 不同擠製比之凹槽破裂負荷分析 101 4.9 鎂合金與鋁合金之實驗結果分析 103 4.9.1 鎂合金與鋁合金之擠製負荷分析 104 4.9.2 鎂合金與鋁合金之軸向抗拉強度分析 105 4.9.3 鎂合金與鋁合金之凹槽破裂負荷分析 106 4.9.4 不同材料之單位長度重量與相關機械性質之關係 107 4.10 最佳擠製條件之分析 108 4.10.1 低擠製負荷條件之分析 108 4.10.2 高抗壓值、高軸向抗拉強度、高凹槽破裂負荷條件之分析 108 4.11 有限元素分析軟體DEFORM分析 110 4.11.1 實驗擠製負荷與模擬之比較 110 第五章 結論 116 參考文獻 119

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