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研究生:蔡旻錫
研究生(外文):TSAI, MIN-HSI
論文名稱:雷射銲接鋁合金表面陽極薄膜層破裂發白改善研究
論文名稱(外文):A study on improvement of the aluminum alloy anode cracking by laser welding
指導教授:莊賀喬莊賀喬引用關係
指導教授(外文):CHUANG, HO-CHIAO
口試委員:廖愛禾王建評莊賀喬
口試委員(外文):LIAO, AI-HOWANG, CHIEN-PINGCHUANG, HO-CHIAO
口試日期:2020-11-19
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:製造科技研究所
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:2020
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:雷射銲接導熱矽膠鋁合金陽極層
外文關鍵詞:Laser weldingThermal conductive siliconeAluminum Alloy Anode Layer
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本文研究主要探討鋁合金陽極層因雷射銲接瞬間高溫造成表面陽極氧化層破裂而發白之品質改善研究。改善方向與實驗設計方法如下(1) 原始雷射銲接參數狀況下只調整雷射銲接速度參數,由原85mm/s依序增加2%為一階參數持續提高銲接速度,然後進行雷射銲接再檢測陽極氧化層破裂發白現象改善狀況。(2) 使用原雷射銲接參數狀況下調整鋁合金陽極層薄膜厚度由原始設定最高值15μm~14μm 以每2μm為一區間調降膜厚,一樣進行雷射銲接後再外觀檢測陽極氧化層破裂發白現象改善狀況。(3) 在鋁合金陽極氧化薄膜層厚度與雷射銲接機參數固定下使用導熱矽膠與銅塊治具使其快速散熱,一樣進行雷射銲接後觀察其鋁合金陽極氧化層破裂發白現象是否得到改善。實驗結果得到,提高雷射銲接速度由原銲接速度85mm/s提高至94mm/s其良率由原84.38%提升至93.75%,但因速度提高後銲接強度會相對減低,故該方法是可改善鋁合金陽極層破裂現象,但如需考慮銲接強度則無法得到太多的改善。鋁合金陽極層膜厚越薄其破裂發白現象會相對減低,在該工件上9μm~8μm即可獲得陽極層不破裂發白現象,但鋁合金陽極層過薄其鋁合金表面保護效果相對降低,故如需使用該方法改善鋁合金雷射銲接破裂問題則需考慮其產品的表面保護時效要求。使用導熱矽膠與銅治具進行雷射銲接鋁合金陽極層破裂發白改善,使用導熱係數4.0W/mk厚度0.5mm的導熱矽膠其鋁合金陽極層破裂發白現象良率由原本84.38 %提升至99 %以上,且銲接強度與鋁合金陽極層膜厚皆可維持在原水準,故該方法確實可以提升該產品改善良率之目的。
This research mainly focused on the quality improvement of whitening spot occurred due to aluminum alloy anode layer fracture coming from instant temperature rising of laser welding. Improvement and experiment design as below: (1) Only adjust speed parameters from 85 mm/s with 2% increasing each time and then observe improvements on whitening spot occurrence after laser welding. (2) Follow the original laser welding parameter setup and adjust anode layer thickness from highest 15μm~14μm to lower every 2μm as one setup, then observe improvements on whitening spot occurrence after laser welding. (3) With fixed anode layer thickness and layer welding parameter, then apply thermal pad and copper fixture for better thermal conductivity, and then observe improvements on whitening spot occurrence after laser welding. For the results, after we increase laser welding speed from 85 mm/s to 94 mm/s, yield rate also improved from 84.38% to 93.75%, however, the welding strength reduced after speed increasing, thus, even this method did improve whitening spot phenomenon, we might have second thoughts on actual application considering welding strength. Furthermore, thinner anode layer leads to less anode layer fracture, from our experiment, if the layer thickness maintained as 9μm~8μm we can eliminate anode layer fracture but also less surface protectiveness. For the last method, thermal pad and copper fixture, if we apply 4.0W/mk conductivity thermal pad with 0.5mm thickness, yield rate increased from 84.38% to above 99% with same welding strength and layer thickness performance, this is the best solution for anode layer fracture phenomenon.
摘 要i
ABSTRACT iii
誌 謝 v
目 錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 x
第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究背景 1
1.3 研究動機及目的 2
1.4 論文架構 3
第2章 理論及文獻 4
2.1 鋁合金陽極技術簡述 4
2.1.1 硫酸溶液陽極氧化法 4
2.1.2 鉻酸溶液陽極氧化法 4
2.1.3 硼酸-硫酸溶液陽極氧化法 5
2.1.4 草酸溶液陽極氧化法 5
2.1.5 磷酸溶液陽極氧化法 5
2.1.6 混合酸溶液陽極氧化法 6
2.2 雷射銲接技術 6
2.1.1 鋁合金雷射銲接技術 8
2.3 鋁合金陽即層受熱開裂 9
2.4 導熱矽膠簡介 10
第3章 實驗流程與方法 12
3.1 實驗流程 12
3.2 實驗材料與設備 13
3.2.1 雷射銲接機 15
3.2.2 三次元光學輪廓儀 16
3.2.3 雷射光功率能量計 18
3.2.4 CCD工業電子放大鏡 19
3.2.5 全自動插拔力測試機 20
3.3 實驗方法 22
3.3.1 鋁合金雷射銲接夾治具設計 22
3.3.2 雷射銲接機參數設定 24
3.3.3 雷射銲接吹氣保護與銲接 28
3.3.4 雷射銲接鋁合金陽極面發白等級 30
3.3.5 雷射銲接速度調整驗證 31
3.3.6 鋁合金陽極層不同膜厚雷射銲接驗證 32
3.3.7 使用散熱矽膠散熱改善陽極層破裂試驗 33
第4章 研究結果與討論 43
4.1 調整雷射銲接速度實驗結果 43
4.2 調整鋁合金陽極層膜厚實驗結果 46
4.3 使用散熱矽膠改善鋁合金陽極層破裂實驗結果 48
第5章 結論與未來展望 51
5.1 結論 51
5.2 未來展望 52
參考文獻 53

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