第二十四届全国学术研讨会论文中文格式摘要-淡江大学机械与机电工程.docVIP

摩擦係數對微引伸的影響 邱泰運1 1淡江大學機械與機電工程學系大學部學生 摘要 蓖麻油( DLC )薄膜的差異。結果表明類金剛石( DLC )薄膜優於其他潤滑條件。本文以文獻[1]給予的DLC摩擦係數做為參考，將其實驗結果數據與模擬數據相互比較。 關鍵字：；1. 前言 材料隨著愈小，表面積大許多，且原子結構及電子運動改變(DLC)薄膜做為主要的潤滑測試。本文也以其實驗數據做參考，比較模擬結果與文獻實驗結果，以得出其差異。 尺寸效應對微小成形的影響極大，因此，以下將針對尺寸效應做較詳細的說明。 當材料大小趨向奈米尺寸，導致其對電、磁、熱力、光等物我們稱之為尺寸效應如大多數的奈米金屬材料對光的吸收程度顯著增加、矯頑力增加、熔點下降…等特。下對奈米材料的電、磁、熱力、光等尺寸效應來說明。在力學上的尺寸效應一般陶瓷材料會呈現易脆特性，但是奈米陶瓷材料卻有良好的韌性。在電學上的尺寸效應方面，常態下的金屬是導體，但金屬奈米微粒卻出現趨於電中性。在磁學上的尺寸效應方面，由於小尺寸效應，使得磁有序態轉變成磁無序態，超導相轉變成正常相，因此產生新的磁學特性。在熱學上的尺寸效應方面，當物質為大尺寸的固態且為純物質時，熔點是固定的，但當尺寸超微化時，其熔點將大幅下降，如銀的正常熔點是1173K奈米銀顆粒熔點可低於373K，奈米材料這個特點，可做低溫燒結。在光學上的尺寸效應方面，當微粒尺寸達奈米層級，光的吸收度顯著增加並產生新的光學特性，如黃金是金色的、銅金屬是紅色、鉑金屬是銀白色的，但是奈米金屬微粒小於光波的波長時，此時這些奈米金屬微粒對光的反射率很低，所以金屬的超微粒因為無法反射光線，就會失去原有的金屬光澤而成黑色。尺寸如果愈小，顏色愈黑，銀白色的鉑變成鉑黑，金屬銅變成銅黑，黃金變成黑色。. 文獻回顧 Takatsuji等人[7]通過使用類金剛石(DLC)塗佈於模具上，以研究微擠製，與未處理的模具比較，擠製力可降低約25%。Krishnan[8]等人通過使用三種固體薄膜塗佈於母模上，研究微擠製。結果表明所有的塗佈加工皆可妥善地減少摩擦，但就類金剛石矽(DLC-Si)的結果最好。 雖然類金剛石(DLC)薄膜在宏觀成形上，甚至是微金屬體積成形（Micro Bulk Metal Forming）上被使用作潤滑劑，但是鮮少有研究報告將它使用在微板金成形上。Feng Gong等人[1]通過PIIID製程，製備類金剛石(DLC)薄膜塗佈於壓料板和母模，接著以處理過的模具來形成微杯。研究結果顯示類金剛石(DLC)薄膜優於其他潤滑條件（液體潤滑劑(蓖麻油)及無潤滑），不僅大幅地降低了衝力，並增加了極限引伸比(imit Drawing Ratio, LDR)，可被選用為微成形量產時適當的潤滑劑。 3. 模擬實驗 3.1 製圖 表1 模具尺寸，導圓角半徑均0.15mm。 模具名稱 模具直徑(mm) 沖頭直徑 1.1 1.05 1 0.95 0.9 壓料板(內徑) 1.12 1.07 1.02 0.97 0.92 母模(內徑) 1.18 1.13 1.08 1.03 0.98 料片直徑2mm，厚度40μm。 3.2 網格、限制 設定網格及邊界條件等動作。 將壓料版和母模輸入兩組摩擦係數參數。輸入此兩組參數是為比較出有模擦系數(DLC)與無摩擦係數的結果做比較。在參考文獻中[1]探討到為減少特定接觸面摩擦(如圖1)，降低F1、F2、F3可避免料片在製成微杯的過程中，因F1、F2、F3摩擦力使料片停留在壓料板與母模的階段，導致延伸料片、使杯壁變薄的情況，故減少此三項摩擦力以利於引伸實驗；摩擦力F4、F5，可促使料片持續向下引伸，且避免微杯杯壁變薄，不用減少此兩項摩擦力。 圖1 引伸示意圖。 　　 F1：料片與壓料版、母模接觸的摩擦力， 　　 F2：料片與母模轉角處接觸的摩擦力， 　　 F3：料片與母模內表面的接觸模擦力， 　　 F4：沖頭表面與料片接觸的模擦力， 　　 F5：沖頭轉角與料片接觸的摩擦力。 4. 分析 4.1 成形歷程 沖頭衝程1.5mm，沖頭速度100mm/s，模擬過程，表2。 表2　沖頭與料片衝程歷程 0.5mm 0mm 1.0mm 1.5mm 4.2沖頭、料片負荷曲線圖 以固定尺寸沖頭直徑1.1mm，繪出沖頭、料片負荷曲線圖(圖二)，比較模擬DLC、模擬無摩擦、實驗DLC，三者的曲線差異。 圖二 尺寸：沖頭直徑1.1mm，壓料版內徑1.12mm， 　　　母模內徑1.14mm，料片直徑2mm。 曲線DLC(Experiment)是擷取自參考文獻[1]中實驗出的曲線，與其比較的是曲線DLC(Simulation)，兩者除了實際實驗和模擬的差異之外，還有材料上的不同(表三)，實驗材料內