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研究生:彭康霖
研究生(外文):Kang-lin Peng
論文名稱:電解液和磨粒對純鋁表面的電解複合磨粒拋光特性之影響
論文名稱(外文):Effects of Electrolyte and Abrasive on Electrolyte Abrasive Polishing Characteristics of Pure Aluminum Surface
指導教授:李榮宗李榮宗引用關係邱源成
指導教授(外文):Rong-Tsong LeeYuang-Cherng Chiou
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
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:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:有機溶劑電解複合磨粒拋光導電高分子純鋁
外文關鍵詞:Organic solutionElectrolytic abrasive polishingPure aluminumConductive polymer
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本研究在含不同磨粒粒徑之不同電解液中,探討導電高分子工具電解複合磨粒拋光純鋁圓桿件之特性。根據實驗結果,使用以水為溶劑之加工液,會使得磨粒黏附在工件上,而酸性之加工液會腐蝕工件及工具,皆不利於拋光;硝酸鈉–甲醇的中性有機溶液不會影響純鋁之拋光,因此選用其為加工液。
在純磨粒拋光實驗得知,在含磨粒粒徑1 μm的氧化鋁磨粒加工液中,在加工負荷0.3 N下,加工6分鐘後之純鋁圓桿件之表面粗糙度值從Rmax ≒ 0.40 μm和Ra ≒ 0.10 μm降為Rmax ≒ 0.23 μm和Ra ≒ 0.057 μm。在無磨粒之純電解實驗得知,在硝酸鈉–甲醇拋光液中,於加工負荷0.3 N及加工電流5 mA下,加工6分鐘後之純鋁圓桿件之表面粗糙度值降為Rmax ≒ 0.33 μm和Ra ≒ 0.08 μm。使用上述之最佳實驗條件進行電解複合磨粒拋光實驗得知,在加工6分鐘後,純鋁圓桿件之表面粗糙度值可降為Rmax ≒ 0.19 μm和Ra ≒ 0.051 μm。
最後,為了拋光純鋁圓桿件之整個外圓周表面,設定工具電極軸向進給速度9 mm/min,在上述之最佳實驗條件下,拋光3個循環後之表面粗糙度值可降為Rmax ≒ 0.21 μm和Ra ≒ 0.053 μm之光亮的鏡面。
This study aimed to investigate the polished characteristics of pure aluminum rod using a conductive polymer tool under different electrolytes and abrasive sizes. Experimental results showed the abrasives adhered on the Al surface for the water as the solvent of the electrolyte, and the acidic electrolyte would corrode the workpiece and tool. They were not suitable for polishing. A neutral organic solution of sodium nitrate-methanol did not injure the polishing of the Al, and it was selected as the electrolyte.
In the abrasive polishing experiment, the Rmax and Ra values of pure aluminum rod were decreased from 0.40 μm and 0.10 μm to 0.23 μm and 0.057 μm using the electrolyte containing alumina abrasives with the grit size of 1 μm under the load of 0.3 N after polishing for 6 minutes. In the pure electrolysis experiment, the Rmax and Ra values were decreased to 0.33 μm and 0.08 μm under the current of 5 mA under the load of 0.3 N after polishing for 6 minutes. Using the optimum experimental conditions mentioned above, the composite electrolysis abrasive polishing was conducted. The Rmax and Ra values of pure aluminum rod were decreased to 0.19 μm and 0.051 μm for 6 minutes.
Finally, in order to polish the entire surface of the pure aluminum rod, the axial feed rate of the tool electrode was set to be 9 mm/min. The Rmax and Ra values were decreased to a bright mirror with Rmax 0.21 μm and Ra 0.053 μm under the optimum experimental conditions after polishing for 3 cycles.
論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 viii
表次 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 4
1.2.1 電解拋光 4
1.2.2 電解複合磨粒拋光 7
1.2.3 純鋁及鋁合金的特性與拋光方法 9
1.2.4 導電高分子材料 16
1.3 研究目的 18
第二章 實驗裝置與實驗方法 19
2.1 電解複合磨粒拋光實驗設備與量測設備及實驗方法 19
2.2.1 電解複合磨粒拋光機 19
2.2.2 電化學測試系統 20
2.2.3 表面粗糙度量測儀 21
2.2 實驗材料之特性及幾何形狀 23
2.2.1 工件材料及幾何形狀 23
2.2.2 工具電極材料及幾何形狀 24
2.2.3 電解液之選擇 28
2.3 實驗材料之前處理 31
2.3.1純鋁圓桿件 31
2.3.2 工具電極 32
2.4 實驗條件設定 33
2.5 實驗步驟 34
2.5.1實驗流程 34
2.5.2 圓桿工件表面量測 36
第三章 實驗結果與討論 37
3.1 工具電極材料之選用 37
3.1.1 導電高分子對加工表面的影響 37
3.2 電解液之選用 40
3.2.1 溶劑對加工表面之影響 40
3.2.2 電解液酸鹼度對工件及工具之影響 43
3.3 純磨粒之作用 46
3.3.1 加工時間 47
3.3.2 轉速 47
3.3.3 磨粒粒徑與負荷 49
3.3.4 負荷對工件表面粗糙度之影響 56
3.3.5 純磨粒加工機制 57
3.4 無磨粒純電解之作用 58
3.4.1 電壓電流曲線 58
3.4.2 加工電流的效應 59
3.4.3 加工電流對工件表面粗糙度之影響 63
3.4.4 無磨粒純電解加工機制 64
3.5 電解複合磨粒之作用 65
3.5.1 電解複合磨粒拋光 65
3.5.2 電解複合磨粒加工的機制 69
3.5.3 兩階段加工 70
3.5.4 全表面加工 75
第四章 結果與未來研究方向 80
4.1 結論 80
4.2未來規劃 81
參考文獻 82
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