摘要 i
Abstract ii
目錄 iv
圖目錄 ix
表目錄 xvi
符號說明 xviii
第 1 章 緒論 1
1.1前言 1
1.2文獻 2
1.3 動機與目的 11
1.4論文架構 12
第 2 章 加工原理與機制 13
2.1放電加工 13
2.1.1放電加工原理 13
2.1.2放電加工去除機制 14
2.2線切割放電加工 15
2.2.1線切割加工原理 15
2.2.2線切割放電加工參數條件說明 16
2.3雷射加工 19
2.3.1雷射加工原理 19
2.3.2雷射誘發週期性表面結構 20
2.3.3飛秒雷射加工 22
2.4疏水性與多尺度結構 22
2.4.1多尺度微結構定義 22
2.4.2幾何層次結構的雙重尺度與水接觸角 23
2.5表面接觸角介紹 26
2.5.1表面張力與接觸角 26
2.5.2表面接觸角量測 26
2.5.3遲滯角 28
2.5.4滾動角 28
第 3 章 實驗設備與製程規劃 29
3.1實驗設備 29
3.1.1放電加工機(EDM) 29
3.1.2線切割放電加工機(WEDM) 31
3.1.3 微細線切割放電加工機(Micro-WEDM) 33
3.1.4飛秒雷射加工機 35
3.1.5 CNC銑床 36
3.1.6 射出成型機 37
3.1.7雷射共軛焦顯微鏡 39
3.1.8電子顯微鏡(SEM) 41
3.1.9水接觸角測量機台 42
3.1.10模內感測器 44
3.1.11超音波清洗機 45
3.1.12 CO2環境室 47
3.1.13熱電偶溫度記錄器 48
3.2實驗材料 50
3.2.1鏡面鋼 50
3.2.2模具鋼 50
3.2.3塑膠射出使用塑料 51
3.3 實驗流程 52
3.4 實驗方法與設計 53
3.4.1線放電加工之柱狀結構實驗 53
3.4.2放電加工之放電坑實驗 54
3.4.3飛秒雷射加工之微結構實驗 55
3.4.4共軛焦雷射顯微鏡之表面形貌測量 56
3.4.6場發射電子式掃描顯微鏡測量 56
3.4.6表面潤濕性之水接觸角測量 56
3.4.7 模具設計與模流模擬之考量 57
3.4.8 射出成型模具之減阻實驗 57
3.5模內感測系統之剪切效應與溫度測量 58
3.5.1模內感測器架構 58
3.5.2模內感測系統之剪切效應計算 60
3.5.3模內感測系統之溫度測量 62
3.6 Moldflow 模擬分析 63
3.6.1成品設計 63
3.6.2 Moldflow 模擬分析結果 64
3.6.3壓力感測器擷取點位置 65
第 4 章 各加工法的表面微結構與潤濕性實驗 68
4.1一般大氣環境對表面潤濕性影響 68
4.1.1加工樣本初期與放置空氣中後期水接觸角比較 68
4.1.2 CO2環境加速表面潤濕性之轉變實驗 71
4.2 放電加工微結構表面形貌與表面潤濕性 72
4.2.1放電加工參數與樣本編號 72
4.2.2放電加工表面形貌與表面粗糙度 73
4.2.3放電加工表面水接觸角測量 76
4.3線切割結構表面形貌與表面潤濕性 78
4.3.1 WEDM線徑0.1mm加工一維結構實驗與表面水接觸角測量 79
4.3.2 WEDM線徑0.05mm加工一維結構與EDM放電面結合 85
4.3.3 WEDM線徑0.05mm加工二維結構實驗 91
4.3.4 小結 95
4.4飛秒雷射加工參數與表面形貌和表面潤濕性實驗 97
4.4.1雷射光之線偏振態-一維路徑加工 97
4.4.2雷射光之線偏振態-二維路徑加工 106
4.4.3雷射光之圓偏振態-一維與二維路徑加工 116
4.4.4飛秒雷射加工L1-2D與L9-2D樣本討論 122
4.5複合線切割 W1-2D與線偏振飛秒雷射加工結構 123
4.5.1 W1-2D與L1-2D複合結構之表面形貌 123
4.5.2複合W1+L1-2D多尺度結構表面之水接觸角 126
4.6 複合線切割 W1-2D與圓偏振飛秒雷射加工結構 127
4.6.1 W1-2D與L9-2D複合結構之表面形貌 127
4.6.2複合W1+L9-2D多尺度結構表面之水接觸角 129
4.7 小結 130
第 5 章 模仁表面對熔膠壓力與減阻影響和成品形貌與水接觸角 131
5.1模具與入子設計 131
5.1.1模具實驗參數與抽樣 131
5.1.2模具與感測器位置 132
5.1.3入子設計 133
5.1.4短射實驗與模流分析驗證 134
5.2 各對照組表面入子之模內感測數據比較 136
5.2.1各對照組表面入子之熔膠壓力 136
5.2.2各對照組表面入子之剪切應力 137
5.2.3各對照組表面入子之黏度 138
5.2.4各對照組表面入子之溫度斜率 139
5.3各表面入子之成品探討 140
5.3.1各表面入子之成品 140
5.3.2各表面入子之成品表面形貌 144
5.3.3各表面入子之成品SEM觀察 147
5.3.4 WEDM與fs-Laser複合加工表面之成品轉寫率 151
5.3.5各表面入子之成品水接觸角 153
5.4 各表面入子之結構壽命 155
5.4.1各表面入子之射出前後表面形貌-電子顯微鏡 155
5.4.2各表面入子射出實驗前後之水接觸角 158
5.5 小結 159
第 6 章 結論與未來展望 160
6.1結論 160
6.2未來展望 162
參考文獻 163
附錄 166
拋光表面之剪切與溫度計算 166
線切割W1-2D之剪切與溫度計算 169
W1+L1-2D複合表面入子之剪切與溫度計算 172
W1+L9-2D複合表面入子之剪切與溫度計算 175
作者簡歷 180

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