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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉展光
研究生(外文):Chan-Kuang Liu
論文名稱:薄壁鎂合金筆記型電腦上蓋之壓鑄模澆流道設計分析
論文名稱(外文):The Runner And Gating System Design Analysis of Thin-walled Magnesium Notebook LCD Panel
指導教授:徐瑞坤
指導教授(外文):Ray-Quen Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:壓鑄模流分析鎂合金AZ91D薄壁
外文關鍵詞:die castingflow-3Dmagnesium alloythin-walled
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現今之攜帶型3C電子產品,其設計發展逐漸朝向輕薄短小的方向,也使得此類產品的框架、結構件在材料的選用上,有越來越多採用鎂合金的趨勢。目前,此類鎂合金薄壁件的最主要生產方式為壓鑄方法。然而,採用壓鑄方法,由於高速充填的緣故,常容易發生捲氣的現象,使得鑄件內部有孔洞的缺陷。
本研究的目的,即在瞭解鎂合金薄壁鑄件在壓鑄過程,熔湯在金屬模穴中的流動情形,並以電腦軟體模擬熔湯在充填過程中的充填模式,期望預測出鑄件在充填過程中所可能會發生的缺陷。本研究採取了扇形澆口與錐形澆流道兩類型的澆流道系統,對薄壁筆記型電腦上蓋做澆流道系統的設計分析。扇形澆口的部分採取了不同的扇形長度對澆口寬度比與截面積減縮率,討論這兩項因子對充填模式的影響;錐形澆流道則探討澆口是否連續對充填模式的關係,並比較分析這兩類型澆流道設計對大平面薄壁壓鑄件熔湯充填之優缺點。
Consumer electronic product development is moving constantly. Materials accommodate these requirements must be light and strong, thus magnesium alloys with their light densities are often selected. One of the main manufacture methods for magnesium part is die casting. But because of the high filling speed in die casting, air entrapment which causes defects in the casting part is a common phenomenon.
The purpose of this research is to study the flow behavior of molten magnesium alloy in the die cavity during die casting process. Commercially available computer software package (namely Flow-3D) is adopted for simulation of the filling process. Fan gate and tapered runner gating system for the thin-walled magnesium notebook LCD panel product was studied. Finally was compared and discussed the advantages and disadvantages with different types of runner and gating systems. It is found that tapered runner system a better filling process in die casting.
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究動機與目標 3
1-4 論文大綱 3
第二章 壓鑄與鎂合金材料性質 5
2-1 壓鑄法簡介[19][20] 5
2-2 壓鑄製品的缺陷 7
2-2-1 一般常見的缺陷 7
2-2-2 鎂合金薄壁鑄件常見的缺陷 7
2-3 壓鑄用鎂合金(AZ91D)之材料性質 8
2-3-1 AZ91D之化學成分 8
2-3-2 AZ91D常溫時的物理特性與機械性質 9
2-3-3 流變特性的量測 9
2-3-4 全液態時的物理性質量測 10
2-3-5 縮水率的模擬 11
2-3-6 熱傳問題 12
第三章 FLOW-3D與模流分析理論 19
3-1 商用軟體FLOW-3D簡介 19
3-2 模流理論 21
3-2-1 理論基礎 21
3-2-1-1 牛頓流體 22
3-2-2 特殊技巧[34] 23
3-2-2-1 FAVOR法 23
3-2-2-2 VOF法 24
第四章 大平面薄鑄件之壓鑄 25
4-1 壓鑄模具簡介 25
4-2 設計範例與模擬過程 26
4-2-1 設計範例 26
4-2-1-1 壓鑄條件 26
4-2-1-2 澆口面積與長寬配置 27
4-2-1-3 設計示範 27
4-2-2 模擬過程 29
4-2-2-1 網格的建立 29
4-2-2-2 條件的設定 29
4-2-2-3 模擬結果分析 30
4-3 澆流道系統設計 35
4-3-1 扇形澆口的設計 35
4-3-2 錐形澆流道設計 35
第五章 模擬結果與討論 38
5-1 扇形澆口設計之結果說明與討論 38
5-1-1 減縮率對熔湯流動的影響 38
5-1-2 扇形長度對熔湯流動的影響 38
5-1-3 最佳結果之探討 39
5-2 錐形澆流道系統設計之結果說明與討論 55
5-3 討論與再設計 59
5-3-1 討論 59
5-3-2 再設計 59
第六章 結論與未來展望 61
6-1 結論 61
6-2 未來展望 61
參考文獻 63
[1]彭暄、徐文敏、蔡浪富,〝鎂合金壓鑄的省思與前瞻〞,機械工業,民國86年5月,pp.186-192。
[2]楊智超,〝鎂合金壓鑄成形技術〞,工業材料147期,民國88年3月,pp.157-164。
[3]蔡幸甫,〝筆記型電腦應用鎂合金的幾個重大理由〞,工業材料154期,民國88年10月,pp.116-120。
[4]曾寶貞 譯,〝壓鑄用鎂合金的特性與動向〞,工業材料156期,民國88年12月,pp.153-159。
[5]蔡幸甫,〝鎂合金Thixomolding○R法的發展歷程〞,工業材料156期,民國88年12月,pp.149-152。
[6]〝鎂合金之射出成形技術及模具〞,模具技術資訊第64期,2000年7月,pp.4-9。
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[8]邱垂泓、楊智超,〝鎂合金成形技術之發展趨勢〞,工業材料174期,民國90年6月,pp.84-88。
[9]彭暄,〝半固態淨形製造技術在鎂合金應用之最新法展〞,工業材料174期,民國90年6月,pp.118-126。
[10]黃士宗、張茂盛,〝鎂合金筆記型電腦外殼壓鑄良品率提升方案〞,金屬工業35卷4期,民國90年7月,pp.58-61。
[11]卓學淵、黃士龍、林惠娟,〝AZ91D鎂合金壓鑄件之表面缺陷分析─NB上蓋〞,工業材料178期,民國90年10月,pp.115-120。
[12]葉俊麟,〝模擬分析於鑄造製程技術之應用〞,金屬工業35卷1期,民國90年1月,pp.40-47。
[13]黃振東,〝鎂合金壓鑄模流分析介紹〞,工業材料174期,民國90年6月,pp.161-168。
[14]莊水旺、王志名,〝CAE模流軟體在壓鑄模具設計之應用〞,工業材料174期,民國90年6月,pp.113-117。
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[18]唐乃光,〝鎂合金壓鑄模具設計指引〞,金屬工業35卷4期,民國90年7月,pp.44-51。
[19]唐乃光 主編,壓鑄模具設計手冊,初版,金屬工業研究發展中心,民國87年6月。
[20]彭世寶 編著,壓鑄模設計與製作,初版,正文書局有限公司,民國86年6月。
[21]http://www.Noranda.com
[22]台灣鎂合金協會:http://tmag.org.tw
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[26]Steven J. Roach, Hani Henein, and D. C. Owens, “A new technique to measure dynamically the surface tension, viscosity and density of molten metals”, Light Metals 2001, Minerals, Metals and Materials Society/AIME, 2001, pp.1285-1291.
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[29]FLOW-3D User’s Manual, vol.1, Version 7.5,Flow Science Inc, 1999.
[30]FLOW-3D User’s Manual, vol.2, Version 7.5,Flow Science Inc, 1999.
[31]John D Anderson, Computational Fluid Dynamics: the basic with applications, McGraw-Hill, Inc., New York, 1995.
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[33]Eiji Masuda, Isao Itoh and Kenta Haraguchi, Application of mold simulation to die casting process, Modeling of Casting, Welding and Advanced Solidification Process VII, The Minerals, Metals & Materials Society, 1995, pp.747-754.
[34]M.R. Barkhudarov, C.W. Hirt, Casting simulation: mold filling and solidification-benchmark calculations using FLOW-3D, Modeling of Casting, Welding and Advanced Solidification Process VII, The Minerals, Metals & Materials Society, 1995, pp.935-946.
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1. [10]黃士宗、張茂盛,〝鎂合金筆記型電腦外殼壓鑄良品率提升方案〞,金屬工業35卷4期,民國90年7月,pp.58-61。
2. [9]彭暄,〝半固態淨形製造技術在鎂合金應用之最新法展〞,工業材料174期,民國90年6月,pp.118-126。
3. [18]唐乃光,〝鎂合金壓鑄模具設計指引〞,金屬工業35卷4期,民國90年7月,pp.44-51。
4. [14]莊水旺、王志名,〝CAE模流軟體在壓鑄模具設計之應用〞,工業材料174期,民國90年6月,pp.113-117。
5. [13]黃振東,〝鎂合金壓鑄模流分析介紹〞,工業材料174期,民國90年6月,pp.161-168。
6. [12]葉俊麟,〝模擬分析於鑄造製程技術之應用〞,金屬工業35卷1期,民國90年1月,pp.40-47。
7. [11]卓學淵、黃士龍、林惠娟,〝AZ91D鎂合金壓鑄件之表面缺陷分析─NB上蓋〞,工業材料178期,民國90年10月,pp.115-120。
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10. [5]蔡幸甫,〝鎂合金Thixomolding○R法的發展歷程〞,工業材料156期,民國88年12月,pp.149-152。
11. [3]蔡幸甫,〝筆記型電腦應用鎂合金的幾個重大理由〞,工業材料154期,民國88年10月,pp.116-120。
12. [2]楊智超,〝鎂合金壓鑄成形技術〞,工業材料147期,民國88年3月,pp.157-164。
13. [1]彭暄、徐文敏、蔡浪富,〝鎂合金壓鑄的省思與前瞻〞,機械工業,民國86年5月,pp.186-192。