臺灣博碩士論文加值系統

摘要
　　本研究使用導電高分子ESD 410C作為工具電極及立式多軸運動拋光機，進行電解複合磨粒拋光SKD61 模具鋼工件內孔表面，探討工具電極幾何形狀之選用(圓柱、方螺紋)、氧化鋁磨粒粒徑(3, 1, 0.3 μm)之硫酸鈉電解液、加工負荷(0.1 ~ 0.5 N)、加工電流(0 ~ 600 mA)以及加工時間(0 ~ 10 min)等實驗參數對工件內孔表面粗糙度的影響。
　　使用方螺紋型工具電極於純電解實驗中，在負荷0.3 N、加工電流200 mA下，加工時間2分鐘時，Rmax變化率約為0.05 μm/min，優於圓柱型之工具電極，作為後續實驗之工具電極。
　　純磨粒實驗(不通電)可得知，使用含磨粒粒徑1 μm的電解液，在負荷0.3 N下，加工時間10分鐘時之工件表面粗糙度由Rmax = 0.5 μm，Ra = 0.12 μm降至Rmax = 0.22 μm，Ra = 0.046 μm；純電解實驗(無磨粒)可得知，在負荷0.3 N、加工電流200 mA下，加工時間10分鐘時之工件表面粗糙度Rmax = 0.35 μm， Ra = 0.069 μm。
　　在工具電極無進給且採用兩階段的電解複合磨粒拋光實驗得知，第一階段係使用含磨粒粒徑1 μm的電解液、加工電流200 mA與 負荷0.3 N，加工時間4分鐘時之工件表面粗糙度為Rmax = 0.18 μm、Ra = 0.042 μm。接著，於第二階段，替換磨粒粒徑0.3 μm的電解液下加工時間6分鐘時之工件表面粗糙度為 Rmax = 0.15 μm、Ra = 0.036 μm，工件內孔表面已達光亮鏡面。
　　在工具電極進給電解複合磨粒拋光實驗得知，係在含磨粒粒徑1 μm的電解液中以及加工電流200 mA與負荷0.3 N之下，於加工時間4個循環(32 minutes)後之工件表面粗糙度為Rmax = 0.21 μm、Ra = 0.048 μm，工件內孔表面亦已達光亮鏡面。

關鍵字：導電高分子、電解複合磨粒拋光、模具鋼

Abstract
In this study, a conductive polymer (ESD 410C) was employed as a tool electrode to compositely electrolyze and abrasive polish the inner surface of workpiece made of SKD61 die steel using a polishing machine with multi-axis motions. The effects of tool electrode shape (cylindrical and square thread), alumina abrasive particle size (3, 1, and 0.3 μm), load (0.1 ~ 0.5 N), current (0 ~ 600 mA), and polishing time (0 ~ 10 min) on the inner surface roughness of workpiece were investigated.
In the electrolytic polishing, the decreased rate of surface roughness Rmax was 0.05 μm/min under a current of 200 mA and a load of 0.3 N within 2 minutes using square thread tool electrode. The square thread is selected as the tool electrode in the following experiments because the decreased rate is better than that of cylindrical shape.
In the abrasive polishing under a load of 0.3 N with a grit size of 1 μm in the electrolyte, the surface roughness Rmax and Ra decreased from 0.5 μm and 0.12 μm to 0.22 μm and 0.046 μm after 10 minutes, respectively. In the electrolytic polishing under a current of 200 mA and a load of 0.3 N, the surface roughness Rmax and Ra decreased to 0.35 μm and 0.069 μm after 10 minutes, respectively.
In the composite electrolytic abrasive polishing without feeding, the two-stage process was conducted. In the first stage, the surface roughness Rmax and Ra decreased quickly to 0.18 μm and 0.042 μm under a load of 0.3 N, with a grit size of 1 μm in the electrolyte and a current of 200 mA after 4 minutes. In the second stage, Rmax and Ra decreased to 0.15 μm and 0.036 μm using a grit size of 0.3 μm after 6 minutes. The inner surface of the workpiece has achieved a bright mirror.
In the composite electrolytic abrasive polishing with feeding, the inner surface roughness Rmax and Ra decreased quickly to 0.21 μm and 0.048 μm under a load of 0.3 N, with a grit size of 1 μm in the electrolyte and a current of 200 mA after 4 cycles or 32 minutes. The inner surface of the workpiece has also achieved a bright mirror.

Keywords: Conductive polymer, Electrochemical abrasive polishing, Die steel

論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 vii
表次 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 電化學加工演變 3
1.2.2 電解復合研磨加工 5
1.2.3 電解液 7
1.2.4 導電高分子作為工具電極 7
1.3 研究目的 8
第二章 實驗設備與實驗方法 9
2.1 電解複合磨粒內孔拋光加工實驗設備及實驗方法 9
2.1.1 多軸運動式電解複合磨粒拋光機系統 9
2.1.2 工具電極旋轉與往復運動模組 11
2.1.3 工具電極進給模組 11
2.1.4 工件迴轉與施力模組 11
2.1.5 電解液循環系統 12
2.1.6 電壓電流供應系統 13
2.2 實驗材料之特性與幾何形狀之選用 14
2.2.1 工件材料之特性與幾何形狀 14
2.2.2 模具鋼工件之量測 15
2.2.3 工具電極材料之特性 16
2.2.4 工具電極幾何形狀之選用 17
2.2.5 電解液的選擇 19
2.3 實驗材料的前處理方式 20
2.3.1 SKD61工件實驗前處理 20
2.3.2 工具電極實驗前處理 21
2.4 實驗條件設定 22
2.5 實驗步驟 23
2.5.1 實驗流程 23
2.5.2 實驗流程 24
第三章 實驗結果與討論 25
3.1 工具電極幾何形狀之選用 26
3.1.1 工具電極幾何形狀對電解加工之影響 26
3.1.2 不同幾何形狀工具電極之選擇 26
3.2 純磨粒作用 34
3.2.1 加工時間的效應 35
3.2.2 轉速 35
3.2.3 磨粒與負荷的效應 35
3.2.4 純磨粒加工之工件內孔表面峰端變化 43
3.3 純電解作用 44
3.3.1 電壓電流曲線 44
3.3.2 加工電流的效應 45
3.3.3 純電解加工之工件內孔表面峰端變化 50
3.3.4 加工電流對工件表面粗糙度之影響 51
3.4 電解複合磨粒作用 52
3.4.1 電解複合磨粒拋光加工 52
3.4.2 電解複合磨粒拋光加工之工件內孔表面峰端變化 57
3.4.3 兩階段不同磨粒粒徑拋光加工 58
3.4.4 兩階段不同磨粒粒徑電解複合磨粒拋光之工件內孔表面峰端變化 63
3.4.5 工具電極進給電解複合磨粒加工(工件內孔全表面拋光) 64
第四章 結論與未來方向 70
4.1 結論 70
4.2 未來研究方向 71
參考文獻 72

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