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研究生： 陳釧鋒
Shu-Fong Chen
論文名稱： 利用網絡模型數值模擬粉末射出成形製程毛細吸附脫脂機制
指導教授： 洪勵吾
Lih-Wu Hourng
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： 88
語文別： 中文
論文頁數： 64
中文關鍵詞： 粉末射出成形 、毛細吸附脫脂 、有限體積法 、有限擴散聚集 、蒙地卡羅法
外文關鍵詞： Powder injection molding, wick debinding, finite-volume scheme, diffusion-limited-aggregation(DLA), Monte Carlo method
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    • 粉末射出成形最耗時的製程是將黏結劑從成形後的金屬或是陶瓷胚體內部移除。不僅許多缺陷容易在此製程產生，而且對此製程的認識甚少。為了縮短脫脂時間，可以利用吸附材粉末的毛細吸附作用來移除黏結劑。
    本文利用二維的網絡模型，結合有限體積法和蒙地卡羅法數值模擬毛細吸附脫脂機制。數值模擬結果顯示：毛細吸附脫脂的時間與胚體的粉末粒徑成反比，與吸附材的粉末粒徑成正比。此外，胚體的脫脂比例與脫脂時間兩者成二次式關係。我們建議採用較大粒徑比值的胚體與吸附體粉末組合，可有效地縮短毛細吸附脫脂的時間。


    This study utilizes a two-dimensional network model to investigate the mechanism of wick debinding by the numerical simulation with a technique combining finite-volume and Monte Carlo methods. The results show that wick-debinding time is proportional to the wick powder diameter and inversely proportional to the compact powder diameter. As well as the fractional debinding rate versus wick-debinding time is squared. In order to shorten the wick-debinding time effectively, we suggest that a larger particle size ratio between compact and wick may be employed.

    目錄 中文摘要 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒Ⅰ 英文摘要 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒Ⅱ 目錄 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒Ⅲ 表目錄 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒Ⅴ 圖目錄 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒Ⅵ 符號說明 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒Ⅷ 第一章 緒論 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒1 1-1 粉末射出成形簡介 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒1 1-2 粉末射出成形的技術問題 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒2 1-2-1 粉末射出成形製程的問題﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒2 1-2-2 粉末原 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3 1-2-3 黏結劑 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4 1-3 本文研究重點 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4 1-4 文獻回顧 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒9 第二章 理論模式 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ 10 2-1 基本假設 ﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10 2-2 統御方程式之建立 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒11 2-2-1 巨觀上描述毛細吸附脫脂 ﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒11 2-2-2 微觀上描述毛細吸附脫脂 ﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒12 2-3 邊界條件 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒13 2-4 孔隙率 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒13 2-5 滲透率 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒14 2-6 毛細壓力 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒15 2-7 無因次參數 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒15 第三章 數值方法 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒17 3-1 網絡模型之建立 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒17 3-2 蒙地卡羅法 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒17 3-3 黏結劑粒子位移決策過程﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒18 3-4 有限體積法 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒18 3-5 數值計算步驟﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒19 第四章 結果與討論 ﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒20 4-1 數值模擬結果之 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒20 4-1-1 毛細吸附脫脂過程的流場分析﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒20 4-1-2 無因次分析﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒21 4-2 毛細吸附脫脂時間之預測 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒21 4-2-1 胚體的粉末粒徑對脫脂時間的影響﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒22 4-2-2 吸附材的粉末粒徑對脫脂時間的影響﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒22 4-2-3 胚體的脫脂百分比和脫脂時間的關係﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒23 第五章 結論 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒24 參考文獻 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒27 表 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒30 圖 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒34

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