臺灣博碩士論文加值系統

本研究是利用Nd:YAG雷射對2205雙相不銹鋼進行銲接，探討雷射銲接參數對銲件之抗拉強度及銲道凹陷量之品質特性，並建立單一及多重目標品質之參數最佳化模式。研究流程可分成實驗架構、單一及多重目標品質之參數最佳化分析等階段。首先利用田口法直交表規劃實驗配置，選用尖峰功率、脈衝頻率、脈衝寬度及銲接速度等為雷射銲接參數。以抗拉強度及銲道凹陷量作為量測目標，並藉由田口法分別選用上述之兩個雷射銲接品質進行單一目標最佳化分析，經由平均數分析及變異數分析找出對雷射銲接品質影響最重要的參數及雷射銲接參數最佳化組合。接著應用田口法及灰關聯分析，找出以抗拉強度及銲道凹陷量為多重目標品質之參數最佳化組合。結果顯示在單一目標品質參數最佳化分析中，分別得到抗拉強度為母材強度的90%及銲道凹陷量為35.77 m為最佳値。在田口法及灰關聯多重目標品質參數最佳化分析後，得知田口法及灰關聯多重目標品質參數最佳化分析和田口法單一目標品質參數最佳化分析所得參數最佳化組合結果相同，如此可確保實驗的準確性。同時可推論單一及多重目標品質參數最佳化模式均可提供雷射銲接相關研究與產業之參考及應用。

The purpose of this study is to investigate the characteristics for tensile strength and weld under-cut in laser welding 2205 duplex stainless steel by Nd:YAG, and construct the optimized models for single and multiple quality objectives. Research procedure can be divided into experimental work and analysis for single and multiple quality objectives. Firstly, an orthogonal array of Taguchi method is used to arrange experimental work. The laser welding parameters selected include peak power, impulse frequency, impulse width and welding speed. The welding qualities of tensile strength and weld under-cut are measured then, the optimum laser welding parameters for the above two single objectives of welding qualities can be found by using Taguchi method, respectively. Furthermore, combining these two welding qualities as the multiple objective to find the optimum laser welding parameters can be conducted by incorporating Taguchi method and grey relational analysis. The results of analysis show that the tensile strength is 90% of the raw material, and weld under-cut is 35.77 m in the single objective analysis by using Taguchi method, respectively. After analysis of Taguchi method and the orthogonal array of grey relational, the optimum parameters analysis of the multiple quality objective with the single quality objective analysis by using Taguchi method, get the same of parameters. As a result, the accuracy of the experiments is proved. Furthermore, either optimized parameters models for single or multiple quality objective is good enough for the relational research in laser cutting and could be used for practical applications in related industry.

目錄
摘要……………………………..…………...…………………….……I
Abstract………………………………………………..…….…………….II
謝誌…………………………………...……………...…...………......…Ⅳ
目錄…………………………………………………..………….………….V
表目錄……………………………………………………...…….………X
圖目錄…………………………………………….…....….……….….….XIII
符號索引…………..………………………………………..…...……..XV

第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 雷射銲接 2
1.2.2 田口法 4
1.2.3 灰關聯分析 5
1.3 研究動機與目的 7

第2章 雷射銲接 8
2.1 前言 8
2.2 雷射原理 8
2.2.1 雷射發展史 8
2.2.2 雷射產生之過程 9
2.2.3 雷射的特性及應用 14
2.3 雷射銲接 14
2.3.1 雷射銲接原理 16

2.3.2 Nd：YAG雷射銲接 17
2.3.3 雷射銲接加工條件之選擇 18

第3章 田口法 21
3.1 前言 21
3.2 田口法原理 21
3.2.1 損失函數 21
3.2.2 品質特性值的種類 23
3.2.3 直交表 24
3.3 參數最佳化組合程序 25
3.3.1 定義目標函數 25
3.3.2 定義設計參數及水準表 25
3.3.3 選擇直交表 25
3.3.4 平均數分析 26
3.3.5 變異數分析 28
3.4 田口法多重目標分析 30
3.5 田口法的應用 32

第4章 灰關聯分析 33
4.1 前言 33
4.2 灰色系統理論起源與本質 33
4.3 灰色系統理論應用現況 33
4.4 灰關聯理論分析 33
4.4.1 因子空間 34
4.4.2 建立序列之可比性 34
4.4.3 灰關聯度四大公理 35
4.4.4 灰關聯係數 36
4.4.5 辨識係數 37
4.4.6 灰關聯度 37
4.4.7 灰關聯度之權重値利用熵測度法決定 37
4.4.8 灰關聯序 39
4.5 實驗設計 41
4.5.1 灰關聯分析應用於多重目標的問題 41
4.5.2 定義多重目標函數 43
4.5.3 定義銲接參數水準值及直交表 43
4.5.4 直交表內及直交表外灰關聯分析 43
4.5.5 實驗數據生成及無因次化 44
4.5.6 灰關聯度之權重値 45
4.5.7 灰關聯分析 47

第5章 實驗程序 48
5.1 實驗材料與設備 48
5.1.1 實驗材料 48
5.1.2 實驗設備 49
5.2 實驗目的 52
5.3 實驗設計 54
5.4 實驗程序及方法 56
5.4.1 實驗試片製作 56
5.4.2 夾具製作 57
5.4.3 雷射銲接 59
5.4.4 拉伸試驗 60
5.4.5 金相試驗 60
5.4.6 銲道凹陷量之量測 61
5.5 實驗執行步驟 62

第6章 結果與討論 63
6.1 雷射銲接單一目標品質參數最佳化組合 63
6.1.1 單一目標品質為抗拉強度之參數最佳化組合 63
6.1.2單一目標品質為銲道凹陷量之參數最佳化組合 65
6.2 田口法多重目標品質參數最佳化組合 66
6.3 灰關聯多重目標品質參數最佳化組合 68
6.3.1 直交表內灰關聯多重目標品質參數最佳化組合 68
6.3.2直交表外灰關聯多重目標品質參數最佳化組合 71
6.4 變異數分析及重要參數對目標函數之影響 75
6.4.1單一目標品質為抗拉強度之變異數分析 75
6.4.2單一目標品質為銲道凹陷量之變異數分析 77
6.4.3田口法多重目標品質變異數分析 78
6.4.4 銲接速度對抗拉強度之影響 80
6.4.5 銲接速度對銲道凹陷量之影響 81
6.4.6銲接速度對多重目標品質之影響 83
6.5 單一與多重目標品質參數最佳化組合確認實驗結果比較 84

第7章 結論與建議 85
7.1 結論 85
7.2 建議 87

參考文獻………………………………………..…………..………....…….88附錄A…………………………………………..……………….....……...…92
附錄B…………………………………………..……………….....……...…96
作者簡介 97

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