臺灣博碩士論文加值系統

本文主要探討AZ31及AZ61鎂合金汽車軸承套蓋零組件之熱鍛成形性，首先利用中鋼高速金屬試驗機依不同成形溫度及不同應變率下，進行鎂合金圓柱壓縮實驗以求得應力-應變曲線。並將圓柱壓縮實驗所得之AZ31及AZ61鎂合金應力-應變數據，代入DEFORM之分析軟體中，進行鎂合金汽車軸承套蓋零組件在不同模具中之鍛造成形性分析。另外以鎂合金棒材進行汽車軸承套蓋零組件之熱鍛實驗，以求得鎂合金汽車軸承套蓋零組件之最佳成形條件。
最後藉由硬度試驗及金相觀察來評估鎂合金汽車軸承套蓋零組件在不同加工溫度下對於鍛造零件之強度及顯微組織之影響。

This study investigates the formability of AZ31 and AZ61 magnesium alloy for bearing cover of the car under hot forging. Firstly high speed metal test machine of China steel Co. Ltd. is used to carry out the compression tests under different forming temperature and strain rates to obtain the stress-strain curves. Then, the stress-strain data obtained from compression test under different dies are applied to analyze the formability of magnesium alloy for bearing cover of the car under forging by commercial package DEFORM. Besides, hot forgings of magnesium alloy for bearing cover of car are carried out to study the formability of magnesium alloy, and to find the best forging condition.
Finally, from the measured result of hardness and metallographic observation of forged part, the influence of forming temperatures on the strength and microstructure of magnesium alloy under forging of bearing cover of car are evaluated.

摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
符號索引 VII
圖表索引 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 論文構成 2
第二章 基礎理論 4
2.1 鎂合金的介紹 4
2.1.1 添加不同元素對鎂合金的影響 5
2.1.2 鎂合金的命名規範 7
2.1.3 鍛造用鎂及鎂合金 8
2.2 鍛造成形加工介紹 9
2.2.1 開模鍛造與閉模鍛造 10
2.2.2 鍛造溫度 11
2.2.3 可鍛性 12
2.2.4 熱間鍛造成形之優缺點 14
2.2.5 鍛造系統 15
2.2.6 鍛造潤滑劑 18
2.3 圓柱壓縮實驗 19
2.4 有限元素軟體簡介 19
第三章 實驗方法 22
3.1 實驗材料 22
3.2 實驗流程 24
3.3 實驗步驟 26
3.3.1 圓柱壓縮實驗步驟 26
3.3.2 有限元素法分析之步驟 29
3.3.3 鎂合金汽車軸承套蓋零組件之鍛造實驗步驟 32
3.3.4 硬度試驗步驟 32
3.3.5 金相觀察步驟 36
3.4 實驗設備 38
第四章 實驗結果與模擬分析之探討 57
4.1 圓柱壓縮實驗 57
4.2 鎂合金汽車軸承套蓋零組件之熱鍛實驗 61
4.2.1 AZ31鎂合金在第一種模具(底部凹陷5mm之球形孔)與不同潤滑劑之鍛造實驗 61
4.2.2 AZ31鎂合金在第二種模具(底部凹陷10mm之球形孔)與不同潤滑劑之鍛造實驗 67
4.2.3 AZ61鎂合金在第一種模具(底部凹陷5mm之球形孔)與不同潤滑劑之鍛造實驗 73
4.2.4 AZ61鎂合金在第二種模具(底部凹陷10mm之球形孔)與不同潤滑劑之鍛造實驗 78
4.3 有限元素DEFORM模擬分析 84
4.3.1 AZ31鎂合金鍛件底部凹陷10mm圓柱孔之模擬分析 86
4.3.2 AZ61鎂合金鍛件底部凹陷10mm圓柱孔之模擬分析 89
4.3.3 AZ31鎂合金鍛件底部凹陷20mm圓柱孔之模擬分析 91
4.3.4 AZ61鎂合金鍛件底部凹陷20mm圓柱孔之模擬分析 91
4.3.5 AZ31鎂合金鍛件底部凹陷20mm球形孔之模擬分析 96
4.3.6 AZ61鎂合金鍛件底部凹陷20mm球形孔之模擬分析 99
4.4 硬度試驗 106
4.5 鍛造成品之金相觀察 106
第五章 結論與建議 110
5.1 結論 110
5.2 未來研究方向之建議 112
參考文獻 113
作者簡介 116

1.陳啟榮，” 鋁合金與AZ61鎂合金凸緣鍛造成形之研究，”國立台灣科技大學，民國92年。
2.林景扶，鎂合金安全作業，工業材料152期88年8月。
3.孟繼洛，機械製造，全華書局，民國94年。
4.劉文勝，” AZ61鎂合金的疲勞性質與破壞分析，”國立中央大學，民國89年。
5.郭子強，” 熱處理對AZ91D 鎂合金顯微組織與電化學性質影響之研究，”國立成功大學，民國92年。
6.Y. Tozawa, N. Kato and H. Kudo, “ Effect of Upsetting Speed on the Upsetting Limit,” Annals of CIRP, Vol.30, pp. 203-206, (1981).
7.E. Evangelista, A. Forcellese, F. Gabrielli and P. Mengucci, “ Hot Formability of AA6061 PM Aluminium Alloy,” J. Mat.Proc. Tech, Vol.24, pp. 323-332, (1990).
8.H. Sekiguchi, K. Osakada and Y. Tozawa, “ Improvement of Cold Forgability in Steels,” Annals of CIRP, Vol.32, pp. 181-185, (1983).
9.J. C. Gelin, J. Oudin, Y. Ravalard and A. Moisan, “ A New Testing Method for the Determination of Ductile Fracture in Cold Forming Processes,” Annals of CIRP, Vol.32, pp. 191-194, (1983).
10.Oskar Pawelski, Karl Edgar Hagedorn and Rene Hop, “Development of New Methods for Determining the Formability and Flow Stress of Materials Based on Intermetallic Compounds,” Steel Research, No.8, pp. 326-329, (1994).
11.中華民國鍛造協會編審委員會，「鍛造技術手冊」，中華民國產業科學發展協進會、中華民國鍛造協會，民國86年。
12.許源泉，鍛造學-理論與實習，三民書局，民國79年。
13.Y. Chino, “ Forging Characteristics of AZ31 Mg Alloy ,” Materials
Transactions , Vol.42, NO3, pp. 514-515, (2001).
14.陳信吉，” AZ系鎂合金沖鍛成形之研究，”國立台灣大學機械工程學研究所 碩士論文，民國92年。
15.T Altan, S.L.Oh and H L. Gegal, “ Metal Forming Fundamentals and Applications,” ASM, pp. 45-46, (1983).
16.ASTM, “Standard Practice for Compression Tests of Metallic Materials at Elevated Temperatures with Conventional or Rapid Heating Rates and Strain Rates,” E209-00, pp. 339-345.
17.黃圳遙，” 鎂合金棒材之熱鍛成形性分析，”台灣科技大學 機械工程研究所 碩士論文，民國96年。
18.黃柏堯，” 鎂合金鍛造成形性分析，”台灣科技大學 機械工程研究所 碩士論文，民國95年。
19.P.Skubisz, J.Sinczak and S.Bednarek, ”Forgeability of Mg-Al-Zn Magnesium Alloys in Hot and Warm Close Die Forging,” Journal of Materials Processing Technology, Vol.177, pp. 210-213, (2006).
20.M. R. Barnett, “ Influence of Deformation Conditions and Texture on the High Temperature Flow Stress of Magnesium AZ31,” Journal of Light Metals, Vol.1, pp. 167-177, (2001).
21.S. E. Ion and F. J. Humphreys, “Dynamic Recrystallisation and the Development of Microstructure During the High Temperature Deformation of Magnesium,”Acta Metallurgica, Vol.30, pp. 1909-1919, (1982).