臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要係藉由6061鋁合金旋型性的探討，找尋出6061鋁合金旋壓成型加工參數，並將研究結果回饋做為高精度、高強度不等內徑油箱外殼旋型研製方案訂定、旋型工具設計及加工規劃等相關之參考。
依研究與實驗結果顯示，結合多道次順流旋型與縮口旋型技術及固溶和自然時效之熱處理，可製造大直徑(超過400 mm)，高精度、高強度非等內徑之油箱外殼。故將退火後之6061擠型鋁管，經由T4處理後車製成13mm厚旋胚，採用數組不同外形之滾輪，搭配合適之減縮率、主軸轉速、進給速率、滾輪軸向間距等參數，進行二次以上之順流旋型後，再執行內台階的縮口旋型，旋製帶有內凸緣之大型油箱外殼，於工程上最為可行且是最經濟的一種加工製程。

In this thesis, we study on the spinnability of the 6061 Aluminum Alloy and find out the optimum manufacturing parameters of the flow-forming process. The result of study can be directly applied to design the appropriate forming tools and plan the fabrication process for the high precision, high strength, thin-wall tube of the long range
missile.
From the research and experiment result, a multi-step forward flow–forming process combined with neck-In forming technique and typical solution and nature aging heat-treatment have been developed to fabricate the large diameter (more than 400mm), long- thinned, high strength, high precision and complex geometry - varied inner and outer diameter of cylindrical fuel tank. In order to obtain the reliable and economic manufacturing process, choosing the commercial annealed 6061-extrusion tube and applying the T4 solution heat-treatment, machining the tube’s wall-thickness to 13mm as preform. Then using different geometry of shape rollers and selecting the appropriate reduction ratio of wall thickness for each spinning path, adjusting the mandrel revolution speed, shape roller traveling feed rate, interval distance of rollers and performing multi-step flow-forming process, finally applying the neck-in forming process to obtain the strengthen rib
on the inner side of final product.

目 錄

中文摘要-----------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要-----------------------------------------------------Ⅱ
誌謝---------------------------------------------------------Ⅲ
目錄---------------------------------------------------------Ⅳ
表目錄-------------------------------------------------------VI
圖目錄------------------------------------------------------ VⅡ
符號說明----------------------------------------------------- IX
第一章 緒 論--------------------------------------------------1
1.1 前言----------------------------------------------------1
1.2文獻回顧------------------------------------------------2
1.3 研究動機與目的------------------------------------------3
1.4研究內容與方法------------------------------------------4
第二章 加工技術原理探討---------------------------------------5
2.1 6061鋁合金簡介------------------------------------------5
2.1.1 6061鋁合金化學成份----------------------------------5
2.1.2 鋁合金熱處理目的-------------------------------------6
2.1.3 6061鋁合金固溶處理----------------------------------8
2.1.4 6061鋁合金時效處理----------------------------------9
2.2 旋壓成型加工原理與技術---------------------------------10
2.2.1 旋壓成型發展史--------------------------------------10
2.2.2旋壓成型加工分類------------------------------------10
2.2.3旋壓成型加工特性------------------------------------14
2.2.4 旋壓成型流旋型性------------------------------------17
第三章 實驗方法----------------------------------------------18
3.1 實驗材料-----------------------------------------------19
3.2 實驗設備與工具-----------------------------------------21
3.3實驗流程-----------------------------------------------30
3.4旋型加工參數設定---------------------------------------32
第四章 結果與討論--------------------------------------------33
4.1 旋型加工巨觀分析---------------------------------------34
4.2 機械性質量測分析---------------------------------------36
4.3 微硬度量測分析-----------------------------------------45
4.4 金相組織檢測分析---------------------------------------47
4.5 巨觀浸蝕觀察分析---------------------------------------52
第五章 結論--------------------------------------------------53
參考文獻-----------------------------------------------------55
自傳---------------------------------------------------------57










表 目 錄

表2.1 6061鋁合金化學成份規格---------------------------------6
表2.2 6061 鋁合金系列機械特性----------------------------------8
表2.3流旋型加工種類與優缺點比較表---------------------------14
表2.4不同材質經旋型後機械性能比較---------------------------15
表2.5旋型管件公差表-----------------------------------------16
表2.6 各種材料之可旋性數據-----------------------------------18
表3.1 6061-O旋胚材料規格-------------------------------------19
表3.2 三滾輪旋型機加工能量重要諸元---------------------------23
表3.3 旋型加工參數表-----------------------------------------32










圖 目 錄

圖2.1 固溶處理後在室溫、冰點溫度時效強度關係圖-----------------8
圖2.2 6061 鋁合金析出硬化時效圖--------------------------------9
圖2.3 旋壓成型三種加工方式示意圖-----------------------------11
圖2.4 旋壓成型加工分類---------------------------------------12
圖2.5 順流與逆流旋型示意圖-----------------------------------13
圖3.1兩種流旋型之旋胚設計圖及實體圖-------------------------20
圖3.2縮口旋型之旋胚設計圖及實體圖---------------------------21
圖3.3 Leifeld ST56-75三滾輪旋壓成型機-------------------------22
圖3.4 Leifeld ST65-132三滾輪旋壓成型機-------------------------22
圖3.5 Sintech Factory SINTECH 30/D 萬能試驗機-------------------24
圖3.6 MATSUZAWA MXT70微維氏硬度試驗機------------------------25
圖3.7 OLYMPUS BX60光學顯微鏡------------------------------25
圖3.8 流旋型心軸圖-------------------------------------------26
圖3.9 縮口旋型心軸設計及實體圖-------------------------------27
圖3.10滾輪設計尺寸及實體圖----------------------------------29
圖3.11 壁厚5.5mm順流旋型加工流程圖---------------------------30
圖3.12 壁厚13 mm順流旋型加工流程圖---------------------------31
圖3.13 縮口成型加工流程圖------------------------------------31
圖4.1 旋胚、心軸及滾輪配置圖-------------------------------------34
圖4.2 旋後管件實體圖-------------------------------------------34
圖4.3 56%、60%、65%減縮率旋後管件實體圖---------------------------34
圖4.4 70%、75%減縮率旋後管件實體圖-------------------------------34
圖4.5 13mm旋胚執行壁厚減縮率75%旋型，不同角度撕裂實體圖----------35
圖4.6 13mm旋胚執行二次順流旋型管件實體圖-----------------------35
圖4.7 縮口旋型前管件實體圖-------------------------------------36
圖4.8 縮口旋型後管件實體圖-------------------------------------36
圖4.9試片銑製加工圖-----------------------------------------37
圖4.10片狀拉伸試片示意圖------------------------------------37
圖4.11片狀拉伸試片實體圖------------------------------------38
圖4.12 6061-O料不同壁厚減縮率機械性質比較圖------------------38
圖4.13 6061-T6料不同壁厚減縮率機械性質比較圖-----------------39
圖4.14 6061-T4料75%壁厚減縮率機械性質比較圖------------------39
圖4.15 6061-T4料50%壁厚減縮率不同旋型進級率機械性質比較圖----40
圖4.16 6061-T4料縮口旋型後機械性質比較圖---------------------40
圖4.17 6061-T4料75%壁厚減縮率旋型後之應力應變圖--------------41
圖4.18 6061-T4料75%壁厚減縮率旋型後之應力應變圖--------------41
圖4.19 6061-T4料50%壁厚減縮率二次順流旋型後之應力應變圖------42
圖4.20 6061-T4料50%壁厚減縮率二次順流旋型後之應力應變圖------42
圖4.21 縮口旋型後後之應力應變圖------------------------------43
圖4.22 縮口旋型後後之應力應變圖------------------------------43
圖4.23 微硬度試驗取樣點--------------------------------------45
圖4.24 軸向微硬度分佈圖--------------------------------------46
圖4.25光學顯微鏡觀察200× T4料75%壁厚減縮率未破裂，外表面-----47
圖4.26光學顯微鏡觀察200× T4料75%壁厚減縮率未破裂，內表面-----48
圖4.27光學顯微鏡觀察200× T4料75%壁厚減縮率破裂，外表面-------48
圖4.28光學顯微鏡觀察200× T4料75%壁厚減縮率破裂，內表面-------49
圖4.29光學顯微鏡觀察200× T4料50%壁厚減縮率二次順流後，外表面--49
圖4.30光學顯微鏡觀察200× T4料50%壁厚減縮率二次順流後，內表面--50
圖4.31光學顯微鏡觀察200× T4料縮口旋型後，外表面--------------50
圖4.32光學顯微鏡觀察200×6061-T4料縮口旋型後，內表面-----------51
圖4.33 巨觀浸蝕觀察試片--------------------------------------52
符 號 說 明

ASTM：American Society For Testing And Materials(美國材料試驗協會
之規範)
GP：Guinier Preston
Ra：表面粗度
εt：璧厚減縮率
t0 ：旋胚壁厚
tf ：成管壁厚
α：滾輪前攻角
ρ：滾輪圓角半徑
β：滾輪後讓角
PL ：軸向力
PR ：徑向力
PT ：切線力

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7.張毅、王建鈞，「6061鋁合金旋壓縮口旋型加工技術之研究」，國
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