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博碩士論文 etd-0631117-112551 詳細資訊
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論文名稱
Title
使用導電高分子工具電解複合磨粒拋光模具鋼盲孔內表面之研究
Studies of Electrolytic Abrasive Polishing of Inner Surface for Blind hole of Die Steel Using Conductive Polymer Tool
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
110
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2017-07-20
繳交日期
Date of Submission
2017-08-21
關鍵字
Keywords
導電高分子、電解複合磨粒拋光、模具鋼、盲孔、鏡面
Electrolytic abrasive polishing, Mirror, Conductive polymer, Die steel, Blind hole
統計
Statistics
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中文摘要
本研究使用方螺紋型導電高分子ESD 410C作為工具電極及多軸運動式電解複合拋光機,對盲孔直徑8、6、4 mm之SKD61熱作模具鋼之內孔表面進行電解複合磨粒拋光,探討氧化鋁磨粒粒徑(3, 1, 0.3 μm)、加工負荷(0.3 ~ 0.5 N)、加工電流(0 ~ 400 mA)以及加工時間(0 ~ 8 min)等實驗參數,對工件內孔表面粗糙度Rmax 、Ra之影響。
純磨粒實驗(不通電)可得知,使用含磨粒粒徑1 μm的電解液,在負荷0.4 N下,加工時間8分鐘時之工件表面粗糙度由Rmax = 0.5 μm、Ra = 0.12 μm降至Rmax = 0.22 μm、Ra = 0.054 μm;
在負荷0.4 N、加工電流200 mA下,加工時間8分鐘時之工件表面粗糙度Rmax = 0.29 μm、Ra = 0.069 μm。
在工具電極無進給且採用兩階段的電解複合磨粒拋光實驗得知,第一階段係使用含磨粒粒徑1 μm的電解液,以加工電流200 mA與負荷0.4 N,加工時間4分鐘後,工件之表面粗糙度Rmax = 0.26 μm、Ra =0.052 μm。在第二階段使用粒徑0.3 μm之磨粒,以加工電流200 mA與負荷0.4 N,再加工到4分鐘。經二階段加工後,工件之表面粗糙度達到Rmax = 0.12 μm、Ra =0.021 μm,工件內孔表面已達光亮鏡面。
最後,在工具電極進給電解複合磨粒拋光實驗中,含磨粒粒徑1 μm的電解液中以及加工電流200 mA與負荷0.4 N下,對內孔直徑分別為8、6、4 mm進行加工,於加工時間24分鐘後之工件表面粗糙度達到為Rmax = 0.017 ~ 0.018 μm、Ra = 0.036 ~ 0.038 μm,工件內孔表面均已達光亮鏡面。



關鍵字:導電高分子、盲孔、模具鋼、電解複合磨粒拋光、鏡面
Abstract
In this study, a square thread shape of conductive polymer (ESD 410C) was employed as a tool electrode to compositely electrolyze and abrasive polish the inner surface of bilnd hole workpiece whose diameter is 8, 6, 4 mm made of SKD61 hot work die steel using a polishing machine with multi-axis motions. The effects alumina abrasive particle size (3, 1, and 0.3 μm), load (0.3 ~ 0.5 N), current (0 ~ 400 mA), and polishing time (0 ~ 8 min) on the inner surface roughness of workpiece were investigated.
In the abrasive polishing under a load of 0.4 N with a grit size of 1 μm in the electrolyte, the surface roughness Rmax and Ra decreased from 0.5 μm and 0.12 μm to 0.22 μm and 0.054 μm after 8 minutes, respectively.
In the electrolytic polishing under a current of 200 mA and a load of 0.4 N, the surface roughness Rmax and Ra decreased to 0.29 μm and 0.069 μm after 8 minutes, respectively.
The two-stage electrolytic abrasive polishing without feeding was conducted. In the first stage, the surface roughness Rmax and Ra decreased quickly to 0.26 μm and 0.052 μm, respectively under the load of 0.4 N, with the grit size of 1 μm and a current of 200 mA in electrolyte within 4 minutes of polishing time. In the second stage, Rmax and Ra decreased to 0.12 μm and 0.021 μm, respectively using the abrasive particle size of 0.3 μm for 4 minutes. The inner surface of the workpiece has achieved a bright mirror.
Finally, a electrolytic abrasive polishing process with feeding was conducted to the bilnd hole whose diameter is 8, 6, 4 mm.The surface roughness Rmax and Ra decreased quickly to 0.17 ~ 0.18 μm and 0.036 ~ 0.038 μm under a load of 0.4 N, with a grit size of 1 μm and a current of 200 mA in the electrolyte after 24 minutes. The inner surface of the workpiece has also achieved a bright mirror.

Keywords: Conductive polymer, Blind hole, Die steel, Electrolytic abrasive polishing, Mirror
目次 Table of Contents
論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 viii
表次 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 4
1.2.1 電化學加工演變 4
1.2.2 電解複合磨粒拋光法 10
1.2.3 電解液對腐蝕之影響 18
1.2.4 導電高分子材料 19
1.3 研究目的 21
第二章 實驗設備與實驗方法 22
2.1 電解複合磨粒內孔拋光加工實驗設備及實驗方法 22
2.1.1 多軸運動式電解複合磨粒拋光機系統 22
2.1.2 工件迴轉與施力模組 24
2.1.3 工具電極旋轉與往復運動模組 24
2.1.4 工具電極進給模組 25
2.1.5 電壓電流供應系統 25
2.1.6 電解液循環系統 25
2.2 實驗資料蒐集分析與訊號量測設備 27
2.3 實驗材料之特性與幾何形狀 28
2.3.1 工件材料與幾何形狀 28
2.3.2 工具電極 29
2.3.3 工具電極幾何形狀選擇 30
2.3.4 電解液的選擇 31
2.4 實驗材料之前處理方式 33
2.4.1 SKD61工件實驗前處理 33
2.4.2 工具電極前處理 34
2.5 實驗條件設定 35
2.6 實驗步驟 37
2.6.1 實驗流程 37
2.6.2 工件內孔面量測 39
第三章 實驗結果與討論 40
3.1 純磨粒作用 41
3.1.1 轉速 42
3.1.2 加工時間效應 42
3.1.3 磨粒與負荷 45
3.1.4 純磨粒加工機制 54
3.2 純電解作用 57
3.2.1 電壓電流曲線 57
3.2.2 工件材料解離現象之觀察 59
3.2.3 加工電流的效應 61
3.2.4 加工電流對工件表面粗糙度的影響 66
3.2.5 純電解加工機制 67
3.3 電解複合磨粒作用 68
3.3.1 電解複合磨粒加工與鈍態膜之關係 68
3.3.2 電解複合磨粒加工現象之觀察 69
3.3.3 電解複合磨粒加工 71
3.3.4 電解複合磨粒拋光的加工機制 75
3.3.5 二階段電解複合磨粒拋光 76
3.4 全表面拋光 82
3.4.1 電解複合磨粒進給拋光 82
3.4.2 工件全表面拋光成果圖 91
第四章 結果與未來研究方向 92
4.1 結論 92
4.2 未來研究方向 93
參考文獻 94
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