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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:徐榮田
研究生(外文):Shyu, Rong-Tyan
論文名稱:時效處理對粒子強化鋁基複合材料切削性質影響之研究
論文名稱(外文):A Study of the Effects of Aging Treatment on the Machinability of Particulate-Reinforced Aluminum Matrix Composite
指導教授:趙崇禮趙崇禮引用關係
指導教授(外文):Chao, Choung-Lii
學位類別:碩士
校院名稱:中正理工學院
系所名稱:兵器系統工程研究所
學門:軍警國防安全學門
學類:軍事學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:1
中文關鍵詞:金屬基複合材料時效處理磨耗率表面粗糙度
外文關鍵詞:Metal-matrix compositesAging Treatmentwear rateroughness
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摘 要
金屬基複合材料由於具有重量輕,高強度與高剛性及可在高溫下使用等特點,可應用於航太及汽車工業上,已成為極具發展潛力的新材料。過去對金屬基複合材料其性質方面之研究上,多集中於基本機械性質、疲勞、磨耗、熱傳導與導電性等性質,對切削特性之相關研究相對較少。但由於金屬基複合材料是由較軟的金屬基材及較硬的陶瓷加強相所構成,其特點是具有高硬度與脆性但是比傳統金屬材料難切削。而其破壞特性與其表面缺陷有十分密切的關係,因此金屬基複合材料未來在實際應用上如何將其表面切削加工至所需表面光度(surface finish)及尺寸精度是當前極為重要之課題。
本研究以添加SiC之粒子強化A356鋁基複合材料為研究對象,施以時效熱處理使造成鋁合金基材顯微組織改變,然後探討此種顯微組織變化對各種刀具於不同切削條件下之磨耗情形並對刀具之磨耗機制、切削應力及加工表面之粗糙度等性質進行探討。研究結果顯示PCD刀具於各種切削條件中其刀具摩耗最低,而CBN刀具其次;其餘刀具皆會有2mm/km 以上之摩耗率不適於做有尺寸精度要求之加工。結果亦顯示切深對刀具摩耗率及表面粗糙度造成之影響最大。在本研究測試之加工條件中以PCD刀具之整體表現為最好(低摩耗率及低表面粗糙度)。
關鍵詞:金屬基複合材料、時效熱處理、磨耗率、表面粗糙度
ABSTRACT
Metal-matrix composites(MMC) have received considerable attention in recent years because of their high strength and high stiffness. These properties and the ability to operate at elevated temperatures has made these materials suitable for use in automotive and aerospace applications. Thus, many studies on the properties in metal matrix composites have been done, but most of them have focused on the fundamental mechanical properties, fatigue, abrasion and heat conduction etc. It has been established that the structure of MMCs and their fracture behavior is influenced by surface defects and hence surface finish is important.
This project investigates in what ways the tool wear mechanisms, cutting force and surface roughness of composite materials may be affected by altering the matrix microstructure of SiCp/A356 metal matrix composites.
The results showed that the Polycrystalline Diamond(PCD) tool has the lowest and the Cubic Boron Nitride(CBN) tool has the second lowest wear rate in all tested cutting conditions. The results also showed that cut depth is the most important factor that affecting the tool wear rate and surface roughness. Under all tested machining conditions, PCD tool exhibited the best overall performance with low tool wear and good surface finish.
誌謝i
中文摘要iii
英文摘要iv
目錄v
表錄ix
圖錄x
1.前言1
2.文獻回顧4
3.基本原理15
3.1.複合材料之定義15
3.2.金屬基複合材料的發展,製造與應用16
3.2.1.金屬基複合材料的發展16
3.2.2.金屬基複合材料的製造17
3.2.3.金屬基複合材料的應用18
3.3.調質理論19
3.4.析出硬化熱處理基本過程19
3.5.顆粒散佈型鋁基複合材料的強化機構21
3.6.切削理論22
3.6.1.切削工具的角度22
3.6.2.切削條件所致切屑型態的變22
3.7.鋁基複合材料之磨耗分析23
3.8. 刀具磨耗機構 24
3.9.切屑的生成機構 27
3.10.刀具材料的種類與特性28
3.10.1.碳鋼(Carbon) 29
3.10.2.高速鋼(High-Speed Steel)29
3.10.3.碳化物(Carbides) 29
3.10.4.碳化鎢(Tugsten carbide)30
3.10.5. 瓷金(Cermet)刀具 30
3.10.6.陶瓷(Ceramic)刀具 31
3.10.7.立方晶氮化硼(CBN)刀具32
3.10.8.鑽石刀具 32
3.11.切削力 33
3.11.1.切削力的測定法 33
3.11.2.切削條件與切阻力的關係33
3.12.工件加工面之粗糙 35
3.12.1.加工面粗糙度的構成35
3.12.2. 切削方向的粗糙度 35
3.12.3. 進給方向的粗糙度 36
3.12.4.加工面粗糙度的表示37
4.實驗設備與實驗方法40
4.1.實驗設備 40
4.1.1.氣氛爐 40
4.1.2.油浴爐 41
4.1.3.傳統車床 42
4.1.4.車削動力計 42
4.1.5.電荷放大器 44
4.1.6.電腦及數位類比轉換卡47
4.1.7.工具顯微鏡 49
4.1.8.光學顯微鏡 50
4.1.9.電子顯微鏡 51
4.1.10.表面蒸鍍儀 51
4.1.11.表面粗度測量儀 52
4.1.12.微硬度儀 52
4.1.13.洛氏硬度計 53
4.1.14. 車刀 54
4.1.15.工件 56
4.2.實驗方法 56
4.2.1.實驗流程 56
4.2.2.實驗規畫 57
5.結果與討論 62
5.1.各種刀具對加工表面粗糙度的影響62
5.2.刀具磨耗的探討 73
5.3.刀具產生積屑瘤對加工表面的影響84
5.4.進給對切削力的影響86
6.結論 89
7.未來的工作與展望 92
8.參考文獻 93
9.自傳 98
1. O.Quigley, J. Monaghan, P.O''Reilly, "Factors affecting the machinability of an Al/SiC metal-matrix composites," Journal of Materials Processing Technology, 43 (1994)21-36, Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, Trinity College, Dublin, Ireland.
2. H. Chandrasekaran, J.-O.Johansson, "Influence of Processing Conditions and Reinforcement on the Surface Quality of Finish Machined Aluminium Alloy Matrix Composites," Annal of the CIRP Vol.46/1/1997, pp493-496
3. M.A. Davies, T.J. Burns, C.J. Evans, "On the Dynamic of Chip Formation in Machining Hard Metals," Annal of the CIRP Vol.46/1/1997, pp25-30
4. G. Byrne, J. Barry, P. Young, "Surface Integrity of AlSi9 Machined with PCD Cutting Tools," Department of Mechanical Engineering, University College Dublin, Ireland, Annal of the CIRP Vol.46/1/1997, pp489-492.
5. L.A. Looney, J.M. Monaghan, P.O''Reilly and D.M.R. Taplin, "The turning of an Al/SiC metal-matrix composites," Journal of Materials Processing Technology, 33 (1992)453-468, Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, Trinity College, Dublin,Ireland.
6. N. Tomac, K. Tonnessen, "Machinability of Particulate Aluminium Matrix Composite," SINTEF Production Engineering, Trondheim/Norway---Submitted by F. O. Rasch, 1992.
7. F.Klocke, T.Krieg, K.Gerschwiler, R.Fritsh, V.Zinkann, M.Pohls, G.Eisenblatter, "Improved Cutting Processes with Adapted Coating Systems," Laboratory for Machine Tools and Production Engineering(WZL), RWTH Aachen, Germany, January 8, 1998
8. 劉為開, "時效處理對顆粒強化鋁基複合材料微組織與熱機械性質之影響," 碩士學位論文, 中正理工學院兵器系統工程研究所, (1998).
9. 王則眾, "SiC粒子強化型鋁基複合材料之被削性研究," 碩士學位論文, 國立中央大學機械工程研究所, (1992).
10. K. K. Chawla, "Composite Materials," Some of Developments, J. of Metals, March (1983) , PP82-86 .
11. I. A. IBRAHIM, F. A. MOHAMED, E. J. LAVERNIA, "Particulate reinforced metal matrix composite a review," Journal of Materials Science, 26 (1991), PP1137-1156.
12. Marshall, D.B. & Lawn, B.R., ASTM Special Tech. Publ. 889, ed. P.J. Blau and B.R. Lawn, p26, Philadelphia, USA (1986).
13. 陳育銓, 曹紀元, 田耿彰, "噴覆成型法製造之7075Al-13v/o SiC金屬基複合材料之切削性研究," 中國材料科學學會1996年度年會論文集, Vol. I, pp479-480., 國立成功大學材料科學及工程研究所.
14. Susumu IKENO and Dhizuo TADA, "Fabrication of alumina particles dispersed composite Materials," 輕金屬, 1987, Vol.37, No.6, PP419-425.
15. 馬堅勇, "碳化矽強化鋁基複合材料製程之研究," 粉末冶金會刊第五期, 78年3月, pp26-32.
16. Naoyuki KANETAKE, Naofumi AKAMURA, and Sadahiro TERADA, "Mechanical properties and upsettability of alumina/aluminum powder composites," 輕金屬, 1990, Vol.40, No.4, PP271-277.
17. 劉國雄, "利用往復式擠型法開發鋁-氧化鋁複合材料," 國立清華大學材料所, 國科會85年度計畫執行成果論文集, pp242--245, 1996.
18. 朝春光, "鋁基複合材料擠壓鑄造製程改善及其機械性質之研究," 交通大學材料所, 國科會85年度計畫執行成果論文集, pp226-229, 1996.
19. 朝春光, "鋁基複合材料熔鑄製程與性質之提升研究," 交通大學材料所, 國科會85年度計畫執行成果論文集, pp221-225, 1996.
20. 楊智富, "鋁基複合材料熔鑄製程與性質之提升研究," 大同工學院材料系, 國科會85年度計畫執行成果論文集, pp234-237, 1996.
21. E. M. UYGUR, "PRODUCTION OF METAL MATRIX ALUMINA-CERAMIC COMPOSITES," Int. J. Mach. Tools Manufact. Vol.37,No 10, pp1539-1553, 1997.
22. 穆傳康, 林清彬, 吳文偉, 洪志和, "顆粒型鋁基複合材料之摩擦壓接," 淡江大學機械工程學系, 中國航空太空學會第三十九屆學術研討會, 台南, 1997.
23. 林清彬, 周義強, "顆粒型鋁基複合材料製造暨擠形後之機性研究," 淡江大學機械工程學系, 中國航空太空學會第三十九屆學術研討會, 台南, 1997.
24. 林樹均, "鋁合金陶瓷粒子複合材料之研究," 博士學位論文, 國立清華大學材料工程研究所, (1977).
25. 林樹均, "鋁基複合材料真空浸透製程改善及其機械性質之研究," 國立清華大學材料所, 國科會85年度計畫執行成果論文集, pp230--233, 1996.
26. Shyong J.H., "The Relationship Between Microstructure and Mechanical Properties Of Particulate Reinforced Metal Matrix Composite," Ph.D. thesis, Oxford University (1994).
27. Y-C. Fann Chung, Bee-Yu Wai, "An Investigation the Micro-structer and Mechanical properties of Al-6061/Al2O3 composites," Proc. Of Thel 1990 Annual Conf. Of The Chinese Soc. for Mat. Sci., PP74-77.
28. 劉為開, "鑄造製程金屬基複材之微觀組織時效特性分析," 大專學生參與專題研究計畫成果報告, 中正理工學院機械工程學系, (1997).
29. 陳信文, "鋁基複合材料固化特性之研究," 國立清華大學化學工程學系, 國科會85年度計畫執行成果論文集, pp238-241, 1996.
30. 呂璞石, 黃振賢, 金屬材料, 1st ed., 文京出版社, 中華民國(1977).
31. Dutta S. and Bourell N., "A Theoretical Investigation of Accelerated Aging in Metal-Matrix Composites," Metall. Trans., A981, 98 (1987).
32. Wang J. et al, "The Age-Hardening Characteristics of an Al-6061/Al2O3 Metal Matrix Composite," Metall. Trans., A581, 54(1995).
33. Lin S. K. and Liu K.S., "Effect of Aging on Abrasion Rate in an Al-Zn-Mg-SiC Composite," Wear, 121, 114 (1988).
34. Dutta and Bourell, "A Theortical Investigation of Accelerated Aging in Metal-Matrix Composites," 1987.
35. 田中義信, 津和秀夫, 井川直哉共著, "精密加工新技術全集," 賴耿陽譯著, 復漢出版社印行, 台南, (1993).
36. 施志剛, "熱機處理對Al2O3粒子強化2014鋁基複合材料磨耗行為之影響," 碩士學位論文, 中正理工學院兵器系統工程研究所, (1993).
37. 黃清顯, "顆粒強化金屬基複合材料之熱機械性能分析," 碩士學位論文, 中正理工學院兵器系統工程研究所, (1996).
38. KALPAKJIAN, "Manufacturing Engineering and Technology," 邱雲堯, 陳佳萬, 張安欣等譯, 文京圖書有限公司, 台北(1998).
39. 趙崇禮, "超精密加工技術研製," 軍民通用電子光電關鍵技術發展計畫期末報告(1996).
40. 耕利企業股份有限公司代理之型錄, "TURNING TOOLS," 1998, 01.
41. E. Dow Whitney, "CERAMIC CUTTING TOOLS," University of Florida, Gainesville, Florida, (1994).
42. 張煜明, "車削瞬時切削力特性之研究," 碩士學位論文, 國立清華大學動力機械工程研究所, (1997).
43. 蔡居通, "面銑削瞬時切削力係數之研究," 碩士學位論文, 國立清華大學動力機械工程研究所, (1995).
44. 洪哲文, "潤滑油採購指南," 石油情報出版社, 1993.9.
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