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研究生:周柏奇
研究生(外文):Bo-qi Zhou
論文名稱:金屬加工中液體潤滑劑潤滑現象之即時觀測
論文名稱(外文):In Situ Observation of Liquid Lubrication Phenomena in Metal Forming
指導教授:羅斯維
指導教授(外文):Sy-wei Lo
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
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:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:微楔形結構應變率黏度液靜壓液動壓相對速度差
外文關鍵詞:Micro wedgeStrain rateViscosityHydrostaticHydrodynamicRelative speed
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由於工件表面壓力分佈之影響,造成了模具表面次粗糙度級的微小的彈性變形,且變形的程度與壓力大小有著一定的關係,此微楔形(Micro-Wedge)結構,使得模具面積的增長值大於傳統的預估模式。此研究藉由添加不同黏度的潤滑油改變模具的微楔形狀況,進而了解楔形結構對於接觸面積成長之影響。
實驗分為工件無應變率之壓縮滑動(Compression-Sliding)實驗與工件具有應變率之引縮加工(Ironing)實驗,壓縮滑動之實驗為工件固定模具滑動,因此可以連續觀察同一區域之接觸面積變化狀況,機台可調整不同的正向壓力,模具可調整不同的滑動速度;引縮加工實驗之模具滑動速度及方向均可以改變,藉此可以調整不同的模具相對工件之速度差以觀察接觸面積變化。
壓縮滑動實驗之結果分為壓力改變及速度改變兩部分,在壓力改變的條件之下,縱向性粗糙度的摩擦係數會因為油品黏度及壓力的不同有明顯的區分;而等方向性粗糙度之摩擦係數則分佈較集中,面積成長狀況較縱向性粗糙度小;橫向性粗糙度則面積與摩擦係數變化很小,這是因為橫向性粗糙度都處於液靜潤滑之狀況,使得模具之微楔形結構較前兩種表面粗糙度狀況小了許多。
在速度改變的條件之下,速度與油品黏度均為影響縱向性粗糙度及等方向性粗糙度摩擦係數之重要因素,同樣的由於橫向性粗糙度之表面狀況使得油坑中的潤滑油處於液靜潤滑狀況,因此模具表面幾乎不產生微楔形結構,所以摩擦係數不太受到速度變化之影響。在面積成長方面,低速與中速之狀況下,油品黏度為較重要之因子,黏度較高之潤油液動潤滑效果較好,使得微楔性結構影響較小,但在高速時接觸面積成長狀況相差不多,橫向性粗糙度一直保持著液靜潤滑的狀況,幾乎不受到速度的影響,接觸面積一直保持著固定的比例,除非受到刮痕的影響使得接觸面積下降。
觀察引縮實驗,發現到模具與工件間的相對速度差為影響面積成長之主要因素,當模具與試片之滑動方向相同時,唯有模具之移動速度與工件之抽拉速度相同時,模具相對於工件之滑動距離最小,因此微楔形結構對接觸面積的影響最低,使得面積成長率最小,雖然提昇模具速度可使得平均速度增加,帶入更多的潤滑油,但是只要模具與工件之間具有稍許速度差面積成長率大幅提昇,因此,微楔形結構在液體潤滑狀況下對於金屬加工表面之面積成長狀況有著重要的影響性。

There are two kinds of experiment. One is the Compression-Sliding experiment the other is the ironing experiment. In the Compression-sliding experiment, the workpiece is steady and the tool can slide with different speed so we can observe the growth of same area that is on workpiece. In the ironing experiment, The sliding speed and direction of tool can be changed so we can observe the contact area ratio that is changed by different relative sliding speed.
The result of Compression-Sliding has two parts. The friction coefficient of longitudinal roughness changes a lot because the difference of lubricant viscosity and average contact pressure. The friction coefficient of isotropic roughness distributes more centrally then longitudinal roughness. The growth of contact area ratio of isotropic is smaller than longitudinal roughness. It is shown that the frictional coefficient and the growth of contact area ratio are much smaller than other roughness when the surface roughness is transverse. Because the lubricant pressure of transverse roughness is hydrostatic, the minute elastic deformation of the tool is much smaller than other situation. The sliding speed and viscosity of lubricant are important factors that influence friction coefficient of longitudinal and transverse roughness when the tool sliding speed changes. The viscosity of lubricant is the important factor that influences the growth of contact area ratio when the tool sliding speed is at low or middle speed. As mentioned before, the pressure of transverse roughness is hydrostatic so the growth of contact area ratio and friction coefficient changes less than other situation.
It is shown that, the relative sliding speed between tool and workpiece is the most important factor that influences the growth of contact area ratio. The growth of contact area ratio is the smallest when the relative sliding speed is equal to zero. Although the tool sliding direction and the workpiece sliding direction are the same, the growth of contact area ratio still raises.

中文摘要 -------------------------------------------------------------------------------- i
英文摘要 -------------------------------------------------------------------------------- ii
致謝 -------------------------------------------------------------------------------- iii
目錄 -------------------------------------------------------------------------------- iv
表目錄 -------------------------------------------------------------------------------- vi
圖目錄 -------------------------------------------------------------------------------- vii
符號說明 -------------------------------------------------------------------------------- ix
一、 緒論-------------------------------------------------------------------------- 1
二、 實驗-------------------------------------------------------------------------- 6
2.1 實驗原理------------------------------------------------------------- 6
2.2 實驗設備------------------------------------------------------------- 6
2.2.1 線性滑軌之裝配----------------------------------------------- 7
2.2.2 腳架之選用----------------------------------------------------- 7
2.2.3 透明模具之選用----------------------------------------------- 7
2.2.4 下模-------------------------------------------------------------- 7
2.3 實驗設備校正與流程---------------------------------------------- 8
2.3.1 實驗前處理----------------------------------------------------- 8
2.3.2 實驗及量測設備----------------------------------------------- 8
2.3.3 壓縮滑動之實驗條件----------------------------------------- 9
2.3.4 引縮實驗之實驗條件----------------------------------------- 9
2.3.5 實驗程序-------------------------------------------------------- 10
2.3.6 實驗後處理----------------------------------------------------- 11
三、 觀測結果與討論----------------------------------------------------------- 22
3.1 前 言------------------------------------------------------------------ 22
3.2 接觸面積增長之觀察------------------------------------------------ 22
3.2.1 壓縮滑動實驗之觀察條件與圖片說明-------------------- 22
3.2.2 工件無應變率之實驗結果----------------------------------- 22
3.2.3 工件具有應變率之實驗結果-------------------------------- 26
3.2.4 工件無應變率之曲面圖結果-------------------------------- 27
四、 結論-------------------------------------------------------------------------- 48
參考文獻 -------------------------------------------------------------------------------- 50
附錄一 -------------------------------------------------------------------------------- 51
附錄二 -------------------------------------------------------------------------------- 60
附錄三 -------------------------------------------------------------------------------- 67
自傳 -------------------------------------------------------------------------------- 72

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