博碩士論文 etd-0730108-161808 詳細資訊


姓名 林孫鵬 (Sun-peng Lin) 電子信箱 splin@mail.ntust.edu.tw
學號 M9103913 論文著作權 作者與指導教授共同擁有
系所名稱(中) 機械工程系 系所名稱(英) Department of Mechanical Engineering
學年度 / 學期 96學年度第2學期 學位 碩士 (Master)
論文名稱(中) 7075-T651鋁合金之球擠光製程研究
論文名稱(英) A study of the aluminum alloy 7075-T651 surface finishing by ball-burnishing process
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論文種類 碩士論文
論文語文別 / 頁數 中文 / 122
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關鍵字(中)
  • 邊界潤滑
  • 表面粗糙度
  • 球擠光加工
  • 關鍵字(英)
  • boundary lubrication
  • surface roughness
  • ball burnishing
  • 摘要(中) 本文主要探討廣泛使用之7075-T651鋁合金,使用硬化AISI 52100軸承鋼珠擠光(Ball Burnishing)時之加工機制及製程參數的影響。擠光實驗利用CNC車床進行,以田口直交表實驗方法規劃不同參數組合,以了解各控制因子的不同參數水準對各品質特性的影響,並以多目標函數的方式評估各參數對表面粗糙度、真圓度及硬度這三種品質特性的綜效影響,作為改善7075-T651鋁合金擠光後表面品質的參考。
    實驗結果顯示,7075-T651鋁合金擠光時影響表面粗糙度之最顯著因子為接觸壓力;潤滑油的種類則對真圓度及硬度的影響最大。以最適條件因子組合進行驗證實驗,可得到RZ=0.53μm及Ra=0.07μm的最佳表面粗糙度;對真圓度及硬度的改善幅度則超過30%,明顯改善表面品質。此外,從潤滑劑對擠光區域潤滑模式的影響,以及與接觸應力交互作用的機制,可得知最佳的擠光品質應位於邊界潤滑區。運用擠光因子的觀念,則可以在獲得相同表面品質的前提下,適度調配各控制因子的水準組合。
    摘要(英) This paper used hardened AISI 52100 bearing steel as a tool for ball burnishing processes. In the burnishing process, as machining 7075- T651 Aluminum alloy work piece was burnished by the tool in order to get finishing surface. The ball burnishing is performed on a CNC turning center. The optimal parameters of surface roughness, roundness and hardness have been determined after conducting the Taguchi's L18 (matrix) experiments, respectively. Finally, the optimal burnishing parameters are obtained in accordance with multi-objective function. Experimental result shows that contact pressure is the most significant factors for surface roughness and lubricant is a significant factor for roundness and hardness. After burnishing processes, the surface roughness can achieve RZ=0.53 μm and Ra= 0.07 μm and its roundness and hardness can be improved over 30 %. From tribology concept, the best condition for burnishing process should be controlled under the boundary lubrication region. This research can help engineers acquire a satisfied surface for ball burnishing 7075- T651 aluminum alloy.
    論文目次 中文摘要 Ⅰ
    英文摘要 Ⅱ
    誌  謝 Ⅲ
    目  錄 Ⅳ
    圖表索引 Ⅷ
    第一章     緒論 1
    1.1   研究動機及目的 1
    1.2   研究方法與論文架構 2
    第二章     文獻回顧 4
    2.1   擠光相關文獻 4
    2.2   球擠光加工之原理 7
    2.3   金屬的彈性接觸 7
    2.4   擠光加工區域的潤滑模式 10
    2.4.1 邊界潤滑 11
    2.4.2 混合潤滑 13
    2.4.3 液動壓潤滑 13
    2.4.4 彈性液動壓潤滑 13
    2.5   表面粗糙度 13
    2.5.1 表面粗糙度的各項名詞定義 14
    2.5.2 表面粗糙度參數之表示方法 15
    2.6   真圓度 16
    2.7   硬度 17
    2.8   田口品質工程 17
    2.8.1 品質的定義 17
    2.8.2 因子的分類 20
    2.8.3 品質特性與損失函數 21
    2.8.4 直交表的介紹 23
    2.8.5 信號雜訊比 24
    2.8.6 變異數分析 25
    2.8.7 最適條件與確認實驗 27
    第三章     實驗方法與步驟 29
    3.1   實驗方法 29
    3.2   實驗試片及刀具 29
    3.3   實驗用的刀把機構 29
    3.4   潤滑油 30
    3.5   實驗設備 30
    3.5.1 試片加工及擠光設備 30
    3.5.2 表面粗糙度及外形量測系統 31
    3.5.3 真圓度量測 31
    3.5.4 硬度量測 31
    3.5.5 直徑量測 32
    3.6   實驗程序 32
    3.6.1 擠光實驗前的準備工作 32
    3.6.2 擠光實驗的進行程序 32
    3.7   擠光接觸應力之計算 33
    3.8   各項因子對品質特性的影響評估方法 34
    第四章     實驗結果與討論 35
    4.1   影響表面粗糙度之因子效應分析 35
    4.1.1 擠光接觸壓力對表面粗糙度的影響 36
    4.1.2 擠光速度對表面粗糙度的影響 38
    4.1.3 擠光速度對表面粗糙度的影響 38
    4.1.4 潤滑油對表面粗糙度的影響 38
    4.2   影響真圓度之因子效應分析 39
    4.2.1 球擠光對真圓度的影響 41
    4.3   影響硬度之因子效應分析 41
    4.3.1 球擠光對硬度的影響 43
    4.4   以多目標函數輸出之最適條件預估值與驗證實驗 43
    4.5   擠光因子與表面粗糙度之關係 46
    第五章     結論與建議 48
    5.1   結論 48
    5.2   未來研究方向與建議 49
    參考文獻 51
    作者簡介 122
    參考文獻 【1】H. Hamadache, L. Laouar, N.E. Zeghib, K. Chaoui, “Characteristics of Rb40 steel superficial layer under ball and roller burnishing”, Journal of Materials Processing Technology 180 (2006) 130-136.
    【2】M.H. El-Axir, A.A. Ibrahim, “Some surface characteristics due to center rest ball burnishing”, Journal of Materials Processing Technology 167 (2005) 47-53.
    【3】Liviu Luca, Sorin Neagu-Ventzel, Ioan Marinescu, “Effects of working parameters on surface finish in ball-burnishing of hardened steels”, Precision Engineering 29 (2005) 253-256.
    【4】F. Klocke, J. Liermann, “Roller Burnishing of Hard Turned Surface”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 38 (1998) 419-423.
    【5】Paul S. Prevey, John T. Cammett, “The influence of surface enhancement by low plasticity burnishing on the corrosion fatigue performance of AA7075-T6”, International Journal of Fatigue 26 (2004) 975-982.
    【6】P. Zhang, J. Lindemann, “Effect of roller burnishing on the high cycle fatigue performance of the high-strength wrought magnesium alloy AZ80”, Scripta Materialia 52 (2005) 1011-1015.
    【7】Paul S. Prevey, Ravi A. Ravindranath, “Michael Shepard , Timothy Gabb, Case Studies of Fatigue Life Improvement Using Low Plasticity Burnishing in Gas Turbine Engine Applications”, Proceedings of ASME Turbo Expo 2003 June 16-19, 2003, Atlanta, Georgia, USA.
    【8】Adel Mahmood Hassan, Aiman Sharef Al-Bsharat, “Influence of burnishing process on surface roughness, hardness, and microstructure of some non-ferrous metals”, Wear 199 (1996) 1-8.
    【9】Adel Mahmood Hassan, “The effects of ball- and roller-burnishing on the surface roughness and hardness of some non-ferrous metals”, Journal of Materials Processing Technology 72 (1997) 385-391.
    【10】N.S.M. E1-Tayeb, K.O. Low, P.V. Brevern, “Influence of roller burnishing contact width and burnishing orientation on surface quality and tribological behavior of aluminium 6061”, Journal of Materials Processing Technology 186 (2007) 272-278.
    【11】Y.C. Yen, P. Sartkulvanich, T. Altan, “Finite Element Modeling of Roller Burnishing Process”, Engineering Research Center for Net Shape Manufacturing (ERC/NSM), The Ohio State University, Columbus, Ohio, USA.
    【12】Adel Mahmood Hassan, Amer M.S. Momani, “Further improvements in some properties of shot peened components using the burnishing process”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 40 (2000) 1775-1786.
    【13】Toshiaki Segawa, “Hiroyuki Sasahara, Masaomi Tsutsumi, Development of a new tool to generate compressive residual stress within a machined surface”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 44 (2004) 1215-1221.
    【14】Y.C. Lin, S.W. Wang, H.Y. Lai, “The relationship between surface roughness and burnishing factor in the burnishing process”, Int J Adv Manuf Technol (2004) 23: 666-671.
    【15】賴憲耀,”製程參數對表面擠光粗糙度的影響”,國立台灣科技大學機械工程系碩士學位論文,2000。
    【16】Hiroaki TABUTO, Hidetake TANAKA, Kazuhisa YANAGI, “A metrological study on cylindrical surface finishing using a diamond burnishing tool”, 11th International Conferenceon Metrology and Properties of Engineering Surfaces,Huddersfield, UK, 2007.
    【17】M.H. El-Axir, M.M. El-Khabeery,“Influence of orthogonal burnishing parameters on surface characteristics for various materials”Journal of Materials Processing Technology 132 (2003) 82-89.
    【18】N.H. Loh, S.C. Tam, “Effects of ball burnishing parameters on surface finish-A literature survey and discussion”, Precision Engineering 1988, pp.217.
    【19】K. Skalski, A. Morawski, and W. Przybylski, “Analysis of contact elastic-plastic strains during the process of burnishing”, Int. J. Mech. Sci. Vol. 37, No 5, pp. 461-472 1995.
    【20】A.M. Hassan, H.F. Al-Jalil, A.A. Ebied, “Burnishing force and number of ball passes for the optimum surface finish of brass components”, Journal of Materials Processing Technology 83 (1998) 176-179.
    【21】邱如德,”以球擠光與拋光之製程對自由曲面模具之表面精加工之研究”,國立台灣科技大學機械工程系碩士學位論文,2002。
    【22】鄭境明,”以球擠光、電鍍與拋光製程作射出成型模具用鋼之表面精加工研究”,國立台灣科技大學機械工程系碩士學位論文,2004。
    【23】徐智誠,”以球擠光與球拋光製程作塑膠模具用鏡面不袗之自動化表面精加工研究”,國立台灣科技大學機械工程系碩士學位論文,2005。
    【24】高道鋼,”超精密加工技術”,全華科技圖書股份有限公司。
    【25】田口玄一,橫山巽子,”品質設計的實驗計畫法”,中國生產力中心,1991。
    【26】Gwidon W. Stachowiak, Andrew W. Batchelor, ”Engineering Tribology”,ELSEVIER,THIRD EDITION 2005。
    【27】I.G. GORYACHEVA, ”Contact Mechanics in Tribology”,KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS.
    【28】Sijthoff & Noordhoff ”Contact problems in the classical theory of elasticity”,G.M.L. Gladwell.
    【29】D. F. Moore(原著者),楊春欽(譯述者),”磨潤學-原理與應用”, 科技圖書股份有限公司,1983年,初版。
    【30】李克讓,”磨潤工程-潤滑概論”,三民書局,1987年,初版。
    【31】李冠宗,”潤滑學”, 高立圖書有限公司,1992年,第五版。
    【32】吳杉堯,”精密量具及機件檢驗教學手冊”,文京圖書有限公司,1993年,初版。
    【33】”形狀類上課資料”,台灣三豐儀器股份有公司,2005年。
    【34】M.A. H.DAGNALL,”LET’S TALK ROUNDNESS”,Taylor Hobson,1983。
    【35】蔡錫鐃,”材料實驗”,新文京開發出版(股),2004年,初版。
    【36】A. J. Gellman,N. D. Spencer,” Surface Chemistry in Tribology”,2001。
    【37】B. Phgh(原著者),楊春欽(譯述者),”摩擦與磨耗”, 科技圖書股份有限公司,1984年,初版。
    【38】詹志潔,”田口式品質工程訓練課程講義”,1999年。
    【39】黎正中,”穩健設計之品質工程”,台北書局有限公司,1993年。
    指導教授/口試委員
  • 林原慶 - 指導教授
  • 向四海 - 委員
  • 陳炤彰 - 委員
  • 繳交日期 2008-07-31


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