臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要探討低碳鋼與不�袗�，異種材料TIG-Flux接合製程之參數最佳化。實驗材料選用SAE1020低碳鋼及AISI304沃斯田鐵型不�袗�，活性助銲劑選用氧化物粉末二氧化鈦（TiO2）及二氧化矽（SiO2）混合調配，銲接方法採用不加填料金屬的鎢極惰性氣體銲（TIG，Tungsten Inert Gas），來進行低碳鋼與不�袗�的對接實驗。本研究以銲道之深寬比（Depth / Width Ratio）作為此製程之品質特性，利用田口方法的實驗配置，有效率地找出包含鎢電極頂角尺寸、銲接電流、銲槍走速及Flux粉末調配比例等參數間的最適條件。
經田口方法實驗求得，當電極頂角為60°，銲接電流180Amp.，銲槍走速150㎜/min，且Flux粉末含20%之二氧化鈦及80%之二氧化矽時，為SAE1020低碳鋼與AISI304沃斯田鐵型不�袗�之TIG-Flux接合之最適參數。藉由變異數分析（ANOVA ，Analysis of Variance）發現四個控制因子中對銲道深寬比影響的重要性依序為Flux粉末（30.24%）、銲槍走速（24.71%）、銲接電流（18.27%）；電極頂角尺寸則對此製程的影響極小。

The purpose of this study is to explore and discuss the optimization of TIG-Flux welding process parameter for joining of low-carbon steel SAE1020 and stainless steel AISI304. The mixed oxide powder of titanium dioxide (TiO2) and silicon dioxide (SiO2) was used as maximum efficiency flux during tungsten inert gas (TIG) welding process. In this study, the depth/width ratio of weld pool geometry is selected to be the quality characteristics. Taguchi methods is used to determine the optimal conditions of those factors effectively, such as the angle of tungsten electrode tip, welding current, travel speed of the welding torch and blending proportion of flux powder.
From the results of Taguchi Methods experiment, the optimal welding parameters for joining of the SAE1020 carbon steel and the AISI304 austenitic stainless steel are (1) tungsten electrode tip angle of 60 degree; (2) welding current of 180Amp; (3) welding torch travel speed of 150 mm/min; and (4) mixed powder combination of 20% titanium dioxide and 80% silicon dioxide.
Besides, from the results of analysis of variance (ANOVA), the orders of the importance on the depth/width ratio of weld pool geometry within the four control factors are (1) combination of mixed powder; (2) travel speed of welding torch; (3) welding current; and (4) angle of electrode tip.

摘 要 I
ABSTRACT II
誌 謝 IV
目 錄 V
表 目 錄 VIII
圖 目 錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法與目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 碳鋼 3
2.1.1 碳鋼的用途 4
2.2 不�袗� 5
2.3 銲接電弧介紹 9
2.3.1 銲接電弧之結構 10
2.3.2 銲接氣體 12
2.3.3 銲接氣體之選擇 14
2.4 鎢極惰性氣體銲（TIG） 15
2.4.1 銲接參數 18
2.5 助銲劑 20
2.6 田口方法實驗分析法 22
2.6.1 田口實驗分析法的基本原理 23
2.6.2 直交表之定義、目的及型態 23
2.6.3 信號雜音比(S/N)之特性 23
2.6.4 變異數分析[27、28] 25
2.6.5 田口實驗分析法之步驟 26
第三章 實驗項目方法及步驟 28
3.1 實驗流程 28
3.2 實驗配置 29
3.2.1 選擇製程中之品質特性及影響因子 29
3.2.2 直交表之選擇與修改 31
3.3 銲接試片之準備 34
3.4 鎢極準備 35
3.5 助銲劑調配 36
3.6 銲接實驗 37
3.7 銲件表面觀察 37
3.8 金相試驗 38
3.9 銲道滲透深度與寬度量測 39
第四章 實驗結果與討論 40
4.1 各種參數對銲道外觀之影響 40
4.2 各種參數對銲道斷面之影響 45
4.3 田口實驗結果分析 48
4.4 變異數分析 51
4.5 確認實驗 53
4.5.1 確認實驗之規劃 53
4.5.2 確認實驗之結果 54
4.5.3 實驗的再現性及信賴度 58
4.6 無助銲劑塗敷之實驗結果分析 59
4.6.1 田口實驗結果分析 59
4.6.2 變異數分析 63
第五章 結論 64
參考文獻 66

1.品明賢，王文樑，“銲接產業概況”，金工雙月刊、26卷3期，pp.30-39，民國81年5月。
2.董基良，銲接學，三民書局，台北，民國75年1月。
3.周長彬，蔡丕樁，郭央諶，銲接學，初版，全華科技圖書，台北，民國90年2月。
4.周怡伶，“氬銲塗覆助銲劑對低碳鋼銲接性質的影響”，國立中興大學材料工程學系，碩士論文，民國93年7月12日。
5.張豪文，“銲藥添加對不�袗�TIG銲件之影響”，國立交通大學機械工程研究所，碩士論文，民國92年6月。
6.詹志偉，“氮氣添加於TIG-Flux銲接製程對不�袗�銲件之影響”，國立交通大學工學院精密與自動化工程學程，碩士論文，民國94年6月。
7.林仁治，“混合型之助銲劑對1020低碳鋼銲道穿透能力之研究”，國立交通大學工學院精密與自動化工程學程，碩士論文，民國94年5月。
8.Paulo J. Modenesi, Eust�惶uio R. Apolin�愉io, Iaci M. Pereira “TIG welding with single-component fluxes”, J. Mater. Process. Technol. ，99, 260-265, 2000。
9.施孟雄，施繼洛，機械材料，曉園出版社，台北，民國75。
10.黃振賢，機械材料，文京圖書有限公司，台北，民國89年4月。
11.姜志華，蔡全峰，銲接冶金概論，徐氏基金會，台北，民國76年8月。
12.錢在中，銲接技術手冊，山西科學技術出版社，1999。
13.卓照明，簡宏焯，董中能，“混合氣體於MIG/MAG銲接之應用技術”，中華民國第一屆銲接學術研討會論文集，民國76年12月，pp.159-172。
14.曾光宏，吳春森，王本智，“活性助銲劑對氬銲銲道成形之影響”，銲接與切割，pp.63~68，2002，12（6）。
15.陳良劻，氣護電弧銲接，科技圖書股份有限公司，台北，民國76年9月。
16.陳金富，林宏昌，銲接學，台北，民國75年5月。
17.王振欽，銲接學，初版，高立圖書有限公司，台北，民國86年。
18.Maski Watanabe & Kunihiko Satoh，August 1961, “Effect of Welding Conditions on the Shrinkage Distortion in Welded Structures”, Welding Journal，40(8), pp.377-384。
19.黎正中譯，穩健設計之品質工程，台北圖書公司，台北，1993。
20.Phadke. M.S, Quality Engineering Using Robust Design, Prentice-Hall。
21.林玄良、周長彬，“汽車鋼板電阻點銲參數最佳化之研究”，中華民國第八屆車輛工程學術研討會。
22.H. L. Lin and C. P. Chou, “Optimisation of the GTA welding process using the Taguchi method and neural network”, Science and Technology of Welding and Joining, 11, pp.120-126, 2006。
23.S. C. Juang and Y. S. Targ,“Process parameter selection for optimizing the weld pool geometry in the tungsten inert gas welding of stainless steel”,J. Mater. Process. Technol., 122, pp.33-37, 2002。
24.D. S. Nagesh and G. L. Datta,“Prediction of weld bead geometry and penetration in shielded metal-arc welding using artificial neural networks”, J. Mater. Process. Technol., 123, pp.303-312, 2002。
25.P. J. Ross, Taguchi techniques for quality engineering, McGraw-Hill, 1998。
26.M. S. Phadke, Quality engineering using robust design, Prentice-Hall, New Jersey,
27.蘇朝墩，品質工程，中華民國品質學會，台北，民國91年。
28.Douglas C. Montgomery, Design And Analysis of Experiments, sixth edition, Arizona State University，John Wiley & Sons, Inc.。