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研究生: 洪榮洲
Jung-Chou Hung
論文名稱: 結合微細放電與電解拋光之微孔加工研究
Study of Micro-holes Machining Using Micro-EDM Combined with Electropolishing
指導教授: 顏炳華
Biing-Hwa Yan
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 微細放電加工高鎳合金電解拋光線放電研磨微細孔
外文關鍵詞: WEDG, EP, micro-holes, Hymu, Micro-EDM
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  • 摘 要
    在微細加工的領域中,微細放電加工法可有效地用來製造孔徑小於100μm的微細孔,但以微細放電加工法在金屬板上製作微細孔時,因孔壁的表面會形成再鑄層,其包含了微裂痕與放電坑等缺陷,孔壁表面粗度不佳,嚴重影響微細孔的品質。
    因此,本研究擬以高鎳合金為工件材料,結合微細放電與電解拋光兩種加工法,進行微細孔加工,期能改善在放電後的高鎳合金微細孔的孔壁表面品質,使其符合精密工業的需求。
    由實驗結果顯示,採用電解拋光法加工微細孔時,孔壁表面可獲得顯著的拋光效果。以放電電流500mA加工後的微細孔為例,在輸入電解電壓2V、電極不轉動、電解液濃度比例1:10、電解液不流動、加工時間約5分鐘時,即可獲得孔壁表面平整光滑的微細孔。此法亦可應用於各式微細異形孔的孔壁表面之改善。


    Abstract
    Micro-holes with diameter less than 100μm can be effectively fabricate by micro-EDM in micro-machining. But using micro-EDM to manufacture micro-holes on metal plate, the recast layer include micro-crack and crater was formed on the hole-wall will lead to poor surface roughness to affect quality of micro-hole seriously.
    For this reason, the Hymu-80 was chosen as the workpiece material in this study, using micro-EDM combined with electropolishing to machine micro-holes. It expected to improve the quality of micro-holes after EDM to satisfy the precision engineering. The results showed that, using electropolishing to machine the surface of the hole-wall could obtain obviously improvement.

    總 目 錄 摘要 Ⅰ 總目錄 Ⅱ 圖目錄 Ⅴ 表目錄 Ⅶ 第一章 緒論 1-1 研究動機 1 1-2 研究目的 3 第二章 基本原理介紹 2-1 放電加工基本原理 4 2-1-1 放電加工原理 4 2-1-2 放電加工的材料去除機制 7 2-1-3 放電加工參數與影響 10 2-1-4 線放電研磨加工法介紹 15 2-2 電解拋光基本原理 17 2-2-1 電解拋光簡介 17 2-2-2 電解拋光原理 18 2-2-3 整平與亮化 20 2-2-4 電流效率及加工速度 21 2-2-5 電解加工的電解液 22 2-2-6 金屬的鈍化 23 第三章、實驗設備及方法 3-1 實驗設備 25 3-2 實驗材料 32 3-2-1 工件材料 32 3-2-2 工具電極材料 33 3-2-3 線電極材料 34 3-2-4 去離子純水 34 3-2-5 研磨液 34 3-3 實驗方法 35 3-4 實驗參數設定 42 3-5 實驗流程 45 第四章 結果與討論 4-1 不同濃度比例溶液陽極極化曲線 46 4-2 電解液濃度比例對電解拋光加工特性之影響 48 4-3 電解電壓對電解拋光加工特性之影響 52 4-4 電解電壓對孔口型態之探討 55 4-5 電解拋光異形微孔之探討 58 4-6 擾動電解液對電解拋光加工特性之影響 60 4-7 電解時間對改善孔壁表面性質之探討 63 4-8 電解拋光後孔壁表面型態之探討 64 第五章 結論 69 參考文獻 70 圖 目 錄 圖2-1 火花放電示意圖 4 圖2-2 傳統放電加工機示意圖 6 圖2-3 放電加工的材料去除機制示意圖 9 圖2-4 放電加工波形示意圖 13 圖2-5 正極性放電加工示意圖 14 圖2-6 負極性放電加工示意圖 14 圖2-7 WEDG加工法 15 圖2-8 柱狀電極放電成形法 16 圖2-9 線切割放電加工法 16 圖2-10 電化學拋光之電流-電壓(I-V)曲線圖 18 圖2-11 陽極極化曲線示意圖 20 圖2-12 鐵在NaNO3電解液中的鈍化曲線 28 圖3-1 放電加工機 25 圖3-2 線電極送線機構 26 圖3-3 電極挾持旋轉機構 27 圖3-4 電解拋光機構 28 圖3-5 CCD顯微量測系統 29 圖3-6 掃描式電子顯微鏡 30 圖3-7 恆電位儀 31 圖3-8 實驗設備示意圖 35 圖3-9 修整工具電極之加工示意圖 37 圖3-10 單段式工具電極示意圖 38 圖3-11 高鎳合金微細孔放電加工示意圖 39 圖3-12 電解拋光加工示意圖 40 圖3-13 實驗流程圖 45 圖4-1 濃度比例1:3電解液之陽極極化曲線 46 圖4-2 濃度比例1:10電解液之陽極極化曲線 47 圖4-3 濃度比例1:20電解液之陽極極化曲線 47 圖4-4 三種不同濃度比例電解液之電流-電壓(I-V)曲線…………….49 圖4-5 三種不同濃度比例電解液之擴孔量變化……………………..50 圖4-6 不同濃度比例電解拋光後微細圓孔孔壁表面SEM圖 51 圖4-7 不同電壓電解拋光後微細圓孔孔壁表面SEM圖 53 圖4-8 電解電壓對擴孔量的影響 54 圖4-9 放電後微孔電解拋光示意圖 55 圖4-10 電解拋光後微孔狀態示意圖 56 圖4-11 電解拋光對入出口孔徑差之影響 56 圖4-12 不同電壓電解拋光後微細圓孔孔口表面SEM圖 58 圖4-13 電解拋光後之微細異形孔孔口表面SEM圖 59 圖4-14 電解拋光時氣泡狀態示意圖 59 圖4-15 不同電極轉速電解拋光後微細圓孔孔壁表面SEM圖 62 圖4-16 不同加工時間電解拋光後微細圓孔孔壁表面SEM圖 64 圖4-17 電解拋光孔壁表面型態之變化圖 66 圖4-18 不同電壓電解拋光後孔壁側面放大1000倍之SEM圖 68 表 目 錄 表3-1 放電加工機參數規格 26 表3-2 高鎳合金之成分與機械物理性質 32 表3-3 碳化鎢之成分與機械物理性質 33 表3-4 七三黃銅線之機械性質 34 表3-5 碳化鎢工具電極加工參數 42 表3-6 高鎳合金微細孔放電加工參數 43 表3-7 電解拋光加工參數 44

    參 考 文 獻
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