質特性最適銲接參數解析
第四節 多重品
只能針
往往是 問
題。因 以求得
壹、直
一、理想序列及比較序列
4-25 所示，銲
0
18 個實驗組別分別定為比較
1 2 3 18
二、灰關聯生成
必須滿足可比性之原則，故實 驗所獲得之原始數據必須轉換成無因次之數據。這種數據轉換的方 式稱為「數據前處 為「灰關聯生成」。
能將關聯度最接近的數據轉換成 1 關聯度最遠的數據轉換成 經 過轉換的數據均會介於 1 。
研 使 之 據 處 方法為灰色 方法 第 第
五節所述）。在三個品質特性中，銲道微硬 式」作數
第四節 多重品
研究所評估之品質特性為銲道微硬度、銲道寬度及銲蝕。田口方法 對單一品質特性求得最適參數，在處理多重品質特性時，田口方法 藉由專家主觀的判定最適參數，無法客觀的整合多重品質特性的 此，本研究擬以灰色系統理論之灰關聯分析來整合多重品質特性，
兼顧銲道微硬度、銲道寬度及銲蝕之最適銲接參數。
交表內最適銲接參數
本研究各品質特性所獲得之原始數據平均值如表
道微硬度最大的實驗組別為No.11，微硬度是Hv197.7；銲道寬度最小 的實驗組別為No.12，銲道寬度為 7.54；銲蝕最小的實驗組別為 No.1，銲蝕評估點數為 1.0。由於銲道微硬度是屬於望大特性，銲 道寬度及銲蝕屬於望小特性，故灰關聯分析矩陣的理想序列X ＝ (197.7, 7.54, 1.0)。此外，將直交表中的
序列X ，X ，X ，…X 。
進行灰關聯分析時，所用之數據
理」，又稱 經過灰關聯生成後，
， 0，
0~
前
之間 理的
本 究 用 數 理論 （如 二章
度採用「望大型
102
103 0.0000，最大差Δmax .0000。
。結果如表 -27 所示 為 1
104
表 26 灰
無因次數據 4- 關聯生成
序列
銲道微硬度 銲道寬度 銲蝕
X0 1.0000 1.0000 1.0000 X1 0.0711 0.6590 1.0000 X2 0.6142 0.5670 0.4074 X3 0.8528 0.6054 0.4815 X4 0.5635 0.3908 0.2593 X5 0.8782 0.3295 0.1111
X6 0.0000 0.7203 0.8889 X7 0.4975 0.1686 0.5926 X8 0.1980 0.5709 0.9630 X9 0.5127 0.4253 0.0000 X10 0.8934 0.4176 0.6296 X11 1.0000 0.4789 0.3704 X12 0.0609 1.0000 0.9630 X13 0.0406 0.4023 0.6667 0.4713 0.2593
X
X16
X14 0.6904
15 0.8985 0.5057 0.4444 0.8071 0.0000 0.6667 X17 0.2183 0.4330 0.4815 X18 0.5685 0.2950 0.6667
105
表 -27 差
0i
銲 銲道寬度
4 序列
Δ 道微硬度
(K=1) (K=2)
銲蝕 (K=3)
∆01 0.9289 0.3410 0.0000
∆02
04 05
0.3858 0.4330 0.5926
∆03 0.1472 0.3946 0.5185
∆ 0.4365 0.6092 0.7407
∆ 0.1218 0.6705 0.8889
∆06 1.0000 0.2797 0.1111
∆07 08
∆09 0.4873 0.5747
0.5025 0.8314 0.4074
∆ 0.8020 0.4291 0.0370 1.0000
∆010 0.1066 0.5824 0.3704
∆011 0.0000 0.5211 0.6296
∆012 0.9391 0.0000 0.0370
∆013 0.9594 0.5977 0.3333
∆014 0.3096 0.5287 0.7407
∆015 0.1015 0.4943 0.5556
∆016 0.1929 1.0000 0.3333
∆017 0.7817 0.5670 0.5185
∆018 0.4315 0.7050 0.3333
106
107
表 灰關聯係數
灰關聯係數(γ) 4-28
序列
銲道微硬度 銲道寬度 銲蝕
X1 0.3499 0.5945 1.0000 X2 0.5645 0.5359 0.4576 X3 0.7726 0.5589 0.4909 X4 0.5339 0.4508 0.4030 X5 0.8041 0.4272 0.3600 X6 0.3333 0.6413 0.8182 X7 0.4988 0.3755 0.5510 0.9311
0.8243 0.4619 0.5744 X11 1.0000 0.4897 0.4426 X12 0.3474 1.0000 0.9311 0.4555 0.6000
X14 .4861 0.4030
0.8313 0.5029 0.4737 0.7216 0.3333 0.6000 0.3901 0.4686 0.4909 0.5368 0.4149 0.6000 X8 0.3840 0.5382
X9 0.5064 0.4652 0.3333 X10
X13 0.3426 0.6176 0 X15
X16
X17
X18
表 4-29 特性之 係數權
品質 銲道微硬度 度 蝕
各品質 灰關聯 重
特性 銲道寬 銲
權重（Wi） 0.3240 0.3399 0.3362
108
表 30 灰 灰關
灰關聯係數(γ) 4- 關聯度及 聯序
序列
銲道微硬度 銲道寬度
灰關聯度 灰關聯 銲蝕 排序
X1 0.3499 0.5945 1.0000 0.6516 2 X2 0.5645 0.5359 0.4576 0.5188 11 X3 0.7726 0.5589 0.4909 0.6053 6 X4 0.5339 0.4508 0.4030 0.4616 16 X5 0.8041 0.4272 0.3600 0.5267 10 X6 0.3333 0.6413 0.8182 0.6010 7 X7 0.4988 0.3755 0.5510 0.4745 14 X8 0.3840 0.5382 0.9311 0.6203 4 X9 0.5064 0.4652 0.3333 0.4342 18 X10 0.8243 0.4619 0.5744 0.6172 5 X11 1.0000 0.4897 0.4426 0.6392 3 X12 0.3474 1.0000 0.9311 0.7654 1 X13 0.3426 0.4555 0.6000 0.4675 15
X 0.5008 13
X15 0.8313 0.5029 0.4737 0.5994 8 X16 0.7216 0.3333 0.6000 0.5488 9 X17 0.3901 0.4686 0.4909 0.4507 17 X18 0.5368 0.4149 0.6000 0.5166 12
14 0.6176 0.4861 0.4030
109
貳、直交表外最適銲接參數
均 序
銲
銲道寬度數據平均值＝1/9(8.43+8.67+8.57+…+9.04)=8.86
銲蝕數據平均值＝1/9(1.00+2.60+2.35+…+3.70)=2.3
將表 4-31 之數據重複灰關聯生成、求灰關聯係數及求灰關聯度 步驟後，灰關聯分析之結果如表 4-32 所示。由表 4-32，在每一控 因素中，取灰關聯度最大的水準做為該控制因素的最適水準，故 在直交表外側的多重品質特性最適銲接參數為A2B1C2D1E2F1，即 弧長度為 2.5mm，銲接電流為 150 安培，銲接速度為 18cm/min，
送線速度為 45 cm/min，對接間隙為 0.8mm，保護氣體含氮量百分比 由表 4-25，按各品質特性分別計算各控制因素之各水準數據的平 值，結果如表 4-31 所示。理想序列仍為X0＝(197.7, 7.54, 1.0)，比較 列為各控制因素水準。現以控制因素A1為例，說明如下：
道微硬度數據平均值＝1/9(179.41+190.08+194.79+…+188.10)=187.2
等 制 落 電
為 0%。
110
表 4-31 控制因素在不 下，各品質 數據平均值
控制因素水準 銲道微 (Hv) 銲道 m) 銲蝕(評估點數)
各 同水準 特性
硬度 寬度(m
理想序列X0
理想序列X0
197.7 7.54 1.0
A1 187.2 8.86 2.3
A2 189.3 8.99 2.1
197.7 7.54 1.0
B1 189.5 8.53 2.0
B2 188.1 8.92 2.5
B3 187.2 9.33 2.2
理想序列X0 197.7 7.54 1.0
C1 187.4 9.26 2.0
C2 189.8 8.91 2.5
C3 187.5 8.61 2.1
理想序列X0 197.7 7.54 1.0
D1 188.7 8.89 2.5
D2 186.7 8.95 2.1
D3 189.3 8.94 1.9
0 1.0
理想序列X 197.7 7.54
E1 8.94 .0
2 1 2.0
E3 189 2.6
理想序列X0 197. 1.0
187.3 2
E 88.3 8.83
.1 9.01 7 7.54
F1 179 1.4
F2 190 2.7
F3 194 2.5
.9 8.50 .6 9.03 .2 9.24
111
表 4 直交 適銲接 關聯分 灰關聯係數(γ)
-32 表外最 參數灰 析表
控制因
素水準 銲道微硬度 銲道寬度 灰關聯度 灰關聯 銲蝕 排序
A1 0.3333 1.0000 0.3333 0.5556 2 A2 1.0000 0.3333 1.0000 0.7778 1 B1 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1 B2 0.4510 0.5063 0.3333 0.4342 2 B3 0.3333 0.3333 0.5556 0.3990 3 C1 0.3333 0.3333 1.0000 0.4672 3 C2 1.0000 0.5200 0.3333 0.7482 1 C3 0.3429 1.0000 0.7143 0.5788 2 D1 0.6842 1.0000 0.3333 0.7549 1 D2 0.3333 0.3333 0.6000 0.4013 3 D3 1.0000 0.3750 1.0000 0.6832 2 E1 0.3333 0.4500 1.0000 0.5564 2 E2 0.5294 1.0000 1.0000 0.8450 1 E3 1.0000 0.3333 0.3333 0.5530 3 1.0000 0.8628 1 F1 0.3333 1.0000
F2 0.6652 0.4111 0.3333 0.4289 3 F3 1.0000 0.3333 0.3714 0.4874 2
112 的推定值為 9.08dB，現行銲接參數的推定值為 8.84dB。最適銲接參 數實作之SN比為 8.82dB，現行銲接參數實作之SN比為 7.60dB。最適 銲接參數實作之SN比較現行銲接參數實作之SN比增益 1.22dB。
茲將確認實驗結果整理如下：
113
定值為-17.88dB，現行銲接參數的推定值為-20.03dB。最適銲接參數 實作之SN比為-17.55dB，現行銲接參數實作之SN比為-20.14dB。最適 銲接參數實作之SN比較現行銲接參數實作之SN比增益 2.59dB。茲將確 認實驗結果整理如下：
N 比(dB) 推定 實作 S
現行銲接參數 -20.03(ηˆ0) -20.14(η0) 最適銲接參數 -17.88(ηˆ1) -17.55(η1) 增益 2.15(∆ ) 2.59(ηˆ ∆ ) η
% 30
% 17 17 . 59 0
. 2
15 . 2 59 . ˆ 2 − η
∆ η
∆
− η
∆ = = = <
= 再現性
內最適銲接參數在銲道寬度上的 再現性佳。
三、銲蝕
直 參數 B 3D2E2F 接參數為實驗 組別No.9。 以影響銲 三 重要 素： 護氣體含氮 量百分比、對接間隙及銲接電流去推定SN比。最適銲接參數的推定 值為-1.24dB，現行銲接參數的推定值為-10.33dB。最適銲接參數實作 之SN比為-1.14dB，現行銲接參數實作之SN比為-11.40dB。最適銲接
認實驗結果整理如下：
由確認實驗之結果可知，直交表
交表內最適銲接 為A2 1C 1，現行銲
此外， 蝕的 個 控制因 保
參數實作之SN比較現行銲接參數實作之SN比增益了 10.26dB
。茲將確
114
115 銲件一 181.8 176.6 186.1 178.2 179.0 174.8 183.4 175.1 183.5 179.0 銲件二 183.2 172.9 178.6 172.5 184.0 173.3 178.5 174.0 178.7 176.0
SN 比(dB) 推定 實作
116
117
以所求得的最適銲接參數，以相同的實驗步驟，製作相同尺寸 之試片， ，所得的點數如表 4-35 現行銲接參數銲
蝕評估 示
表 4-35 直交表外最適銲接參數 評 點數 評估點數
量測銲蝕後 所示。
點數如表 4-24 所 。
之銲蝕 估 實驗組別
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
銲件一 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
銲件二 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1
將銲蝕最適銲接參數及現行銲接參數所獲得的評估點數代入公 式(4-2) 後，最適銲接參數實作之 SN 比為-1.14dB，現行銲接參數實 作之 SN 比如前述為-11.40。最適銲接參數實作之 SN 比較現行銲接 參數實作之 SN 比增益了 10.26dB。茲將確認實驗結果整理如下：
SN 比(dB) 推定 實作 現行銲接參數 -10.33(ηˆ0) -11.40(η0) 最適銲接參數 -1.24(ηˆ1) -1.14(η1)
增益 9.09(∆ ) 10.26(ηˆ ∆ ) η
%
<30
% 4 114
. 26 0
. 10 26 . ˆ 10
= η =
∆
= η
由確認實驗之結果可知，直交表外最適銲接參數在銲蝕上的再 .
=11 09
.
−9
∆
− η 再現性 ∆
現性頗佳。
118
伍、決定多重品質特性最適銲接參數
表內、 銲接參數 的改善 現性
表 表 4-3
表 4-36 直交表內最適銲接參數 SN 比的改善與再現性（單位：dB）
品質特性
直交 外最適 在 SN 比 及再 上之比較如 4-36 及 7 所示。
現行銲接參數 最適銲接參數 增益 再現性 銲道微硬度 7.60 8.82 1.22 80.3%（差）
銲道寬度 銲蝕
-20.14 -17.55 2.59 17.0%（佳）
-11.40 -1.14 10.26 11.4%（佳）
表 4-37 直交表外最適銲接參數 SN 比的改善與再現性（單位：dB）
品質特性 現行銲接參數 最適銲接參數 增益 再現性 銲道微硬度 7.60 8.89 1.29 18.6%（佳）
銲道寬度 -20.14 -18.31 1.83 0.5%（佳）
銲蝕 -11.40 -1.14 10.26 11.4%（佳）
由表 4-36 及表 4-37 可知，直交表內、外最適銲接參數在各品質特 性SN比上皆有所增益。在SN比增益方面，雖然直交表內最適銲接參數 優於直交表外最適銲接參數，但是直交表內最適銲接參數對於銲道微 硬度之再現性卻遠大於 30%，若於工廠量產時，其品質目標恐無法再 現。而直交表外最適銲接參數雖然SN比增益較小，但對所有品質特 性之再現性相當良好，故本研究以落在直交表外側之最適銲接參數 A B C D E F1做為最終之多重品質最適銲接參數，即電弧長度為 2.5mm，
銲接電流為 150 安培，銲接速度為 18cm/min，送線速度為 45 cm/min，
對接間隙為 0.8mm，保護氣體含氮量百分比為 0%。
2 1 2 1 2
119
陸、多 一、
當接近，最適銲接參數之銲道微硬度平均值為 Hv178.5，現行銲接參
。 由於最適銲接參數的 SN 比
參數仍是優於現行銲接參數。
二、銲道寬度
多重品質特性最適銲接參數與現
接電流小、銲
接速 及 觀良好，
道平均寬度為 8.23mm。現行銲接參數方面，由於銲接電流大、銲 慢且保護氣體含有 2%的氮氣，故造成銲道寬度及根部寬度均
（a）最適銲接參數 （b）現行銲接參數 圖4-8 最適銲接參數與現行銲接參數之銲道巨觀圖
重品質特性最適銲接參數與現行銲接參數在各品質特性之比較 銲道微硬度
由於多重品質特性最適銲接參數及現行銲接參數之保護氣體含 氮量皆為 0%，所以由表 4-10 及表 4-33 可知，兩者的銲道微硬度相
數之銲
4-8 所示。在多重品質特性最適銲接參數方面，由於銲
道微硬度平均值為 Hv178.8 但是就銲道微硬度的變異而言，
大於現行銲接參數的 SN 比，故最適銲接
行銲接參數之銲道巨觀圖如圖
度較快 保護氣體不含氮氣，故銲道寬度小，銲道外 銲
接速度
過大，且伴隨銲蝕產生，銲道外觀不良，銲道平均寬度為 10.15mm。
120
三、銲蝕
多重品質特性最適銲接參數 觀圖如圖
4-9 及圖 4-10 所示。在多重品質特性最適銲接參數方面，由於保護 氣體中不含氮氣、對接間隙適當
銲道凸起適當，銲道外觀良好，沒有銲蝕且熔透性佳，銲蝕評估點 數平均值為 1.1。在現行銲接參數方面，由於保護氣體中含 1%氮氣、
對接間隙大、銲接電流大、銲接速度快，故銲道外觀不良，銲道寬 度及根部寬度均過大，銲道凹陷且有銲蝕產生，銲蝕評估點數平均 值為 3.7。
（a）銲件一 No.5 試片 （b）銲件二 No.5 試片
圖4-9 多重品質特性最適銲接參數之銲道巨觀圖 與現行銲接參數之銲道巨
、銲接電流小、銲接速度較慢，故
（a）銲件一 No.5 試片 （b）銲件二 No.5 試片 4-10
圖 現行銲接參數之銲道巨觀圖
121
122