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研究生: 黃國聰
morgan huang
論文名稱: Al-Mg-Si合金電阻點銲微觀組織及拉伸強度變動之間關係探討
Effectives of Spot Welding Condition on Microstructure and Tensile-Shear Strength Variations of 6061-T6 Aluminum Alloy
指導教授: 許良明
Xu, Liang-Ming
呂傳盛
Lu, Chuan-Sheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2001
畢業學年度: 89
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 6061 鋁合金單向交流點銲機銲接參數可靠度韋伯模數
英文關鍵詞: 6061 aluminum alloy, AC spot welding, welding parameter, reliablility analysis, Weibull modulus
論文種類: 學術論文
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  • 為了節約能源,具有重量輕、強度大、耐蝕性強等優點的鋁合金,在工業界的應用日漸廣泛,因此對鋁合金點銲技術及銲件品質之要求也逐漸提高。但是,鋁合金熱膨脹係數大且傳熱快,所以,過去點銲鋁合金,常用之設備為直流式點銲機,而直流式點銲機價格昂貴,在業界的使用率不到10%(目前以單向交流點銲機為主),於是,因為國內鋁材加工業者避免點銲鋁材,使得鋁材點銲的應用受到某種程度的限制。
    本研究以中強度6061-T6鋁合金商用材為研究對象,配合現有的單向交流點銲機實施點銲(50KVA),經由控制不同製程參數,找出銲接相對最佳製程參數。在相對最佳製程參數下,連續點銲20組試片,經由拉伸試驗,探討母材的拉-剪力強度分佈。最後,利用韋伯可靠度分析,討論單向交流點銲機銲接6061鋁合金可靠度。
    經SEM觀察中破壞面型態發現,點銲試片的拉伸破壞是從銲塊中心脫落,破壞源於銲塊內部之缺陷。鈑厚較厚(t=1.6mm)之試片,銲接參數控制範圍較廣,但銲塊內部發生缺陷之機率較高;鈑厚較薄(t=1.0mm)之試片,銲接參數控制範圍窄,控制不當易造成熱裂。
    可靠度分析結果顯示,單向交流點銲機點銲鈑厚1.2mm(m=3.52)及1.0mm(m=3.43)之6061鋁合金可靠度頗佳,屬於磨耗故障型。相對的,點銲鈑厚1.6mm(m=0.89)之試片,需要更大熔接電流之點銲機,可靠度才會提升。
    希望本研究的結果能提供國內鋁銲業者參考,提高國內電阻點銲鋁合金技術及銲接品質,使點銲6061鋁合金技術更普及。

    Because of the advantages of ‘high strength to weight’ ratio and good corrosion resistance, aluminum and alloys have been applied extensively in industries.
    The properties of high coefficient of thermal expansion (CTE) and thermal conductivity in aluminum alloys make them need high welding current to supply the heat loss. The kinetic-energy machine is the best choice, however, it costs a lot. Consequently, 90% of resistance spot machines in industries are alternating–current transformer machines, and the application of resistance spot welding in connecting aluminum is limited.
    The aims of this study is to explore the reliability of AC spot welding in 6061-T6 aluminum alloy under different welding parameter control, and to find the best welding parameters.
    For each welding parameter, 20 data points of tensile-shear strength were collected to analysis the data distribution. According to the Weibull analysis, we will discuss the reliability of aluminum alloy made by AC spot welding.
    Furthermore, the fracture modes of specimen have been observed by SEM. The fracture surface of the material identified through the SEM show that the broken is only in the nugget, beginning from the defects in the inner nugget. The thicker (t=1.6mm) the 6061 aluminum alloy plate is, the larger the range of welding parameter control is, and the defects occur more in the inner nugget. However, the thinner (t=1.0mm) the 6061 aluminum alloy plate is, the narrower the range of welding parameter control is. Cracks occur easily if the welding parameter control is not in fitting control.
    According to the reliability analysis, the Weibull modulus, m is over 1 for 6061 aluminum alloy which the plates’ thickness (t) are 1.2mm (m=3.52) and 1.0mm(m=3.43), indicating the wear-out mode. However, the plate’s thickness 1.6mm(m=0.89) needs more welding current machine, then the reliability will improve.

    中文摘要………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要………………………………………………………………Ⅱ 目錄……………………………………………………………………Ⅳ 表目錄…………………………………………………………………Ⅵ 圖目錄…………………………………………………………………Ⅶ 第一章 緒論 ………………………………………….…………1 第一節 研究背景 ………………………………………………1 第二節 研究動機 ………………………………………………3 第三節 研究目的 ………………………………………………4 第四節 研究架構 ………………………………………………5 第五節 研究範圍與限制…………………………………………7 第六節 名詞釐定…………………………………………………8 第二章 文獻探討 ………………………………….………10 第一節 鋁合金材料 …………………………………………10 第二節 鋁合金的銲接性 ………………………………………11 第三節 電阻點銲的原理與分類 ………………………………13 第四節 單向交流點銲機控制設備 ……………………………15 第五節 影響銲接品質的因素 …………………………………16 第六節 單向交流點銲機點銲接合條件 ………………………20 第七節 鋁合金點銲金相組織 …………………………………21 第八節 材料可靠度與故障率 …………………………………23 第九節 韋伯分布函數 ………………………………………26 第三章 研究方法與步驟 ……………………………….……50 第一節 實驗流程 ……………………………………………50 第二節 試片製作 ……………………………………………51 第三節 銲接設備 ……………………………………………51 第四節 最佳點銲條件 ………………………………………52 第五節 微硬度實驗 …………………………………………53 第六節 金相組織實驗 …………………………………………54 第七節 機械性質試驗 …………………………………………54 第八節 掃描式電子顯微鏡( SEM)之觀察 ……………………54 第四章 實驗結果……………………………………………….59 第一節 點銲條件與微觀組織之間關係 ………………………59 第二節 點銲條件與拉伸性質之間關係 ………………………65 第三節 點銲條件與拉-剪力強度之間關係之韋伯解析………68 第四節 拉-剪力強度之試片厚度效應之韋伯解析……………71 第五章 討論 ………………………………………………………102 第一節 韋伯分佈解析法之妥當性 ……………………………102 第二節 韋伯參數值的推求與結果應用 ………………………102 第三節 位置參數在韋伯可靠度中的影響 ……………………103 第四節 鈑厚效應對可靠度設計的影響 ………………………104 第五節 形狀參數與決策 ………………………………………105 第六章 結論與建議 ………………………………………………107 參考書目………………………………………………………………110

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