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微放電之加工 V 型電極 尖端消耗之研究 進度報告

微放電之加工 V 型電極 尖端消耗之研究 進度報告. 指導教授 : 戴子堯老師 報告者 : 謝聖尉 日期 :14/04/10. 大綱. 一、前言 二、實驗方法 三、實驗結果與討論 四、結論. 一、前言. 隨著現放電研磨法 (WEDG) 加工法的逐漸普遍應用， 開啟微放電加工 (Micro-EDM) 領域，放電加工所需的電極進入了微小化，電極製作再也不是一個難題，開始應用於製造產業上，成功的以微小的能量來加工出微細衝頭、微螺絲、燃油噴嘴及硬碟機的讀取頭等。

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微放電之加工 V 型電極 尖端消耗之研究 進度報告

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Presentation Transcript

  1. 微放電之加工V型電極尖端消耗之研究進度報告微放電之加工V型電極尖端消耗之研究進度報告 指導教授:戴子堯老師 報告者:謝聖尉 日期:14/04/10

  2. 大綱 一、前言 二、實驗方法 三、實驗結果與討論 四、結論

  3. 一、前言 • 隨著現放電研磨法(WEDG)加工法的逐漸普遍應用，開啟微放電加工(Micro-EDM)領域，放電加工所需的電極進入了微小化，電極製作再也不是一個難題，開始應用於製造產業上，成功的以微小的能量來加工出微細衝頭、微螺絲、燃油噴嘴及硬碟機的讀取頭等。 • 而微放電加工有著電極尺寸微小化後，因面積效應，導致放電能量集中，導致放電能量的集中，造成電極消耗率大大的提高，甚至因加工深度增加，加工屑的移除不易使得加工的穩定性變差，加工速度的降低或有著無法加工的情況發生。所以如何有效的抑制電極消耗率，是一個值得探討的議題。 • 目前常抑制電極消耗率的加工法為複合加工法，利用粉末冶金的方式，添加粉末製作複合電極或添加於加工液中來產生抑制效果。且本實驗利用微放電加工對微孔進行特性研究，進而探討製作V-cut其可行性。

  4. 研究動機與目的 • 從文獻得知，利用微放電加工都會有著電極消耗大、材料移除率降低的問題產生，因此本實驗利用鎳粉具有導電性良好與低溫下保持沃斯田體的特性，在加工液中添加粉末的方式粉末之放電加工技術來製作微細V型孔。 • 隨著背光模組產業的發展，許多微細V-cut加工製程開始蓬勃發展，目前最常用來加工微細槽的微銑削加工法，存在刀具價格昂貴，切割鐵材時會有磨耗及滲碳的問題。 • 故此本實驗則針對加工液中添加鎳粉，並探討各項參數對加工微細V型孔之特性影響，並期望能提昇加工效率與機械性質，並有效的降低電極消耗率與白層缺陷，以改善加工後供件之機械性質及提升微細V-cut加工品質。

  5. 二、實驗方法 實驗流程圖

  6. 實驗方法 • 本實驗所使用微放電CNC加工機，由聯盛機電公司(MIRDC)與金屬中心(ARISTECH)合作開發的電晶體迴路之型號MD-22機種。 • 加工試片：SKD11 • 加工電極：碳化鎢電極。 • 加工深度：35μm • 加 工 液：煤油 • 添加粉末：鎳粉

  7. 實驗參數的設定

  8. 三、實驗結果與討論 3.1粒徑與濃度對加工之影響 表面形貌 未添加鎳粉的表面形貌

  9. 電極消耗率 未添加鎳粉電極消耗率 (電壓:90V/τon:0.5μs/τoff:4μs) 添加鎳粉電極消耗率 (電壓:90V/0.3A/τon:0.5μs/τoff:4μs)

  10. 表面粗糙度1/2 未添加鎳粉表面粗糙度量測圖 (電壓:90V/0.1A/τon:0.5μs/τoff:4μs/)

  11. 表面粗糙度2/2 未添加鎳粉表面粗糙度關係 添加鎳粉之表面粗糙度 (電壓:90V/0.3A/τon:0.5μs/τoff:4μs) (電壓:90V/τon:0.5μs/τoff:4μs)

  12. 表面裂紋1/2 粒徑85nm、濃度0.3g/l 粒徑35nm、濃度0.3g/l 添加鎳粉表面裂紋 (電壓:90V/0.3A/τon:0.5μs/τoff:4μs)

  13. 表面裂紋2/2 添加鎳粉表面裂紋密度之關係 (電壓:90V/0.3A/τon:0.5μs/τoff:4μs)

  14. 白層厚度1/2 添加鎳粉之量測白層厚度 未添加鎳粉之量測白層厚度 (電壓:90V/τon:0.5μs/τoff:4μs) (電壓:90V/0.3A/τon:0.5μs/τoff:4μs)

  15. 白層剖面形貌 (電壓90V、電流0.3A、τ on0.5μs、 τ off4μs)

  16. 成分分析(EDS) (粒徑85nm/濃度3g/l/90V/0.3A/τon:0.5μs/τoff:4μs)

  17. 3.2 濃度與放電參數加工分析電極消耗率 放電持續時間與放電休止時間對電極消耗關係圖 (電壓:90V/0.3A/粒徑50nm/濃度0.7g/l)

  18. 表面裂紋 放電休止時間與持續時間表面裂紋關係圖 (電壓:90V/0.3A/粒徑50nm/濃度0.7g/l)

  19. 表面粗糙度 不同放電休止時間與持續時間之Ra粗糙度關係圖 (電壓:90V/0.3A/粒徑50nm/濃度0.7g/l)

  20. 白層厚度 不同放電休止時間與持續時間之白層厚度關係圖 (電壓:90V/0.3A/粒徑50nm/濃度0.7g/l)

  21. 不同放電休止時間與持續時間之白層厚度形貌圖不同放電休止時間與持續時間之白層厚度形貌圖 (電壓90V、電流0.3A、粒徑80nm、濃度0.7g/l)

  22. 四、結論 • 電極消耗率及裂紋密度會隨著放電能量的增加而增加，但在添加粉末，對於電極消耗率與裂紋密度有明顯的抑制效果。以添加粒徑50nm及濃度0.7g/l，對於電極消耗率及表面裂紋密度等特性有較佳的影響。 • 放電持續時間的增加，相對增加電極消耗率、裂紋密度、白層厚度與表面粗糙度，但加入粉末的輔助，使每單位放電能量分散，因此電極消耗率及裂紋密度反而下降的趨勢，並在放電持續間為0.5μs，放電休止時間為15μs效果最好。 • 由EDS證實，鎳粉確實有添入進再鑄層中，並形成新的合金表層。

  23. 謝謝大家的聆聽

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