超音波振動輔助於微擠製成形之研究

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Title:	超音波振動輔助於微擠製成形之研究
Authors:	高嘉賢洪榮崇
Contributors:	機械工程系
Keywords:	微齒輪超音波振動微壓縮尺寸效應微擠製
Date:	2013
Issue Date:	2013-07-23 14:11:02 (UTC+8)
Publisher:	台中;國立勤益科技大學
Abstract:	隨著材料元件微小化，金屬精微成形因尺寸精微化所產生的機制與傳統巨觀下的表現有所不同。另外，由於超音波振動成形加工在成形時，會降低成形應力以及能達成傳統成形加工無法達到之加工成形界限，藉此超音波振動輔助成形之特性，克服精微成形製程所衍生的問題，為一相當可行之途徑。本論文中研究分為三個主題，包括超音波振動輔助精微成形設備設計與開發、超音波振動於微端面壓縮影響以及超音波振動於微擠製成形。研究中，首先以設備機台微型化、提升機台控制精度為目標，進行超音波輔助精微成形實驗設備設計及開發製作，並利用建立完成設備進行超音波振動於微端面壓縮實驗與微擠製實驗。研究中透過相似原理，依比例係數（λ）將試片尺寸微小化，進行傳統微端面壓縮（CMU）實驗與軸向超音波振動微端面壓縮（AUMU）實驗，探討尺寸效應對於材料成形特性之影響與超音波振動微成形對尺寸效應之影響。最後，本研究，提出橫向超音波振動(Transverse Ultrasonic -vibration)方法，克服超音波振動擠製成形的困難點。將微齒輪擠製模仁設計為二分模(bisected die)，並施加徑向振動於二分模仁，進行橫向超音波振動微齒輪擠製成形實驗。研究中，首先將製作完成超音波輔助微成形設備，利用API 5DLS雷射測距儀進行實際位移量測，藉由線性誤差補償校正，成功提升實驗平台的實際位移精度，其定位精度由30μm提升到3μm以內、荷重精度為0.5N。在微端面壓縮方面，實驗結果顯示，材料之塑流應力會隨著試片尺寸縮小而降低，且試片尺寸越小，應力降低越大。而晶粒尺寸增加其塑流應力亦隨之降低，但應力降低的效應較小。當施加超音波振動於成形時，均有降低塑流應力的現象。且試片尺寸越小，應力降低的效應較傳統微壓縮更為明顯。而在微擠製實驗中，實驗結果顯示，超音波振動能有效降低微齒輪擠製時成形力量，且隨超音波振動能量的增加，其擠製成形力量之降低幅度越明顯。並可發現超音波振動可降低表面粗度，且其降低表面粗度的趨勢，隨超音波能量增加而增加。
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