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本研究之目的主要在探討活性助銲劑在 Inconel 718 超合金對接 AISI 304 不銹鋼異種材料銲接之銲道熔深的影響,以自行調配單一與混合型助銲 劑,進行一系列之實驗來探討活性助銲劑對銲道微觀組織、銲道形態及銲 道機械性質之影響,並在 7mm 厚度試片應用田口方法取得最佳化銲接參數,

以獲得最佳之銲道深寬比與熔深。根據第四章之實驗結果與討論,可獲得 以下之結論:

1. 在使用不同助劑的情形下,銲道中以向外放射的樹枝狀結構為主,所有 試片之熱影響區中都有晶粒明顯變粗大的現象。因為並無銲後熱處理,

故未產生顯著的微觀結構變化。其微觀結構並不因使用不同的助銲劑而 有顯著的差異,即使因使用不同之助銲劑而使熱影響區晶粒大小略有不 同,銲道之平均硬度值差距,約在 3~21 Hv 之間。

2. 當添加單一型之活性助銲劑 SiO2、NiO、MoS2與 MoO3時,都可以成功 改善銲道之熔深及深寬比。在固定銲接參數下,銲道之熔深提升比例可 達 50%~115%,其中以活性助銲劑 SiO2能提升銲道熔深 115% 最為顯 著,其次為 NiO 的 72%與 MoS2的 63%。此外,銲道深寬比也可增加 83%~279%,其中以活性助銲劑 NiO 能提升銲道深寬比 279%最為顯著

,其次為 SiO2的 250%與 MoS2的 179%。

3. 添 加 混合型 之 活性助 銲劑 50%SiO2-50%MoO3、50%SiO2-50%NiO、

50%MoO3-50%NiO 和 50%SiO2-50%MoS2時,在 170 A 的銲接電流下,

銲道之熔深可提升 51%~110%。固定參數下不如添加單一助銲劑 SiO2 之效果,其中以活性助銲劑 50%SiO2-50%MoO3可提升銲道熔深 110%

最為顯著,其次為 50%SiO2-50%NiO 與 50%MoO3-50%NiO 的 109%及 89%。此外,銲道深寬比也可增加 112%~371%,添加混合型助銲劑對 深 寬 比 之 效 果 比 單 一 助 銲 劑 之 效 果 更 佳 , 其 中 以 活 性 助 銲 劑 50%SiO2-50%MoO3 能 提 升 銲 道 深 寬 比 371% 最 為 顯 著 , 其 次 為 50%MoO3-50%NiO 的 283%與 50%SiO2-50%NiO 的 275%。

4. 田口方法中以銲道深寬比為目標值(望大特性),其 A 因子(電弧長度)的 F 值為 34.005,大於 F0.95;1,6=5.99;B 因子(氬氣流量)及 F 因子(助銲劑混

合比例)的 F 值分別為 7.361 及 10.128,皆大於 F0.95;2,6=5.14,故因子 A、

B 及 F 改善銲道深寬比的效果相當大,其中以 A 因子(電弧長度)的貢獻 百分比 36.32%最大。

5. 應用田口方法來求得最佳化銲接製程參數,可明顯改善銲道熔深及深寬 比。在 7mm 厚之試片下,田口方法之確認實驗組之平均銲道熔深為 3.48 mm,相較於未塗助銲劑之對照組,其銲道熔深提升的比例達 56.2%;

確認實驗組之平均銲道深寬比為 0.52,相較於未塗助銲劑之對照組,其 銲道深寬比提升的比例達 117%。

6. 確認實驗之兩組試片 SN 比分別為-5.37 與-5.99,皆落在 95%信賴區間 -6.31~-4.87dB 之範圍內,表示我們所選取的最佳銲接參數 A1B3C3D2E3F2

,即電弧長度 2.0 mm、氬氣流量 14 ℓ/min、銲槍走速 160 mm/min、銲 接電流 190 A、鎢棒角度 75°及助銲劑 SiO2:MoO3混合比例 50%:50%

,是適合的,且其再現性良好。

7. 本實驗中無論是否使用助銲劑,或使用不同種類的助銲劑下,銲道線內 的硬度平均值皆小於銲件硬度總平均值;且銲件硬度總平均值又大於銲 道線右側(304 母材)的硬度平均值,小於銲道線左側(718 母材)的硬度平 均值。由於並無銲後熱處理,所以不會因為銲接過後而使母材其銲道硬 度有很大的變化,而銲道熔融線內之硬度平均值介於 188.5~209.5Hv 之 間。

8. 銲道之熔融面積之主要影響因子為電流之大小,和添加助銲劑之種類沒 有太大影響,故提高熔融面積的最直接方法仍為增加銲接電流,而使用 助銲劑的效果並不明顯,甚至使用某幾種單一助銲劑時會降低銲道熔融 面積。銲接電流的增加,會導致熱輸入量變大,故會直接使銲道熔融面 積變大。增加 10 A 的電流大約會使銲道熔融面積提升比例達 24%,但 過大的電流對銲道熔深及深寬比的增加並無助益。

9. 適當之電弧長度可改善銲道熔深及深寬比,以田口方法最佳銲接參數配 合 3 組電弧長度,即 1.5 mm、2.0 mm 及 2.5 mm,其中 2.0 mm 仍為最 佳之參數值。因過長之電弧,會造成電弧不穩定而產生偏弧現象,而過 短之電弧會在電極端造成渦漩的現象。

本研究之後續研究參考,提出以下建議:

1. 本研究之微硬度測試中在銲道部份有分佈散亂之情形,可能為 Laves 偏 析相所造成。根據文獻 Laves 相可藉由 1010℃之固溶熱處理予以消除,

消除部份之銲道偏析情形,可提升銲件硬度至 300~500Hv。建議進行熱 處理(Heat Treatment)實驗以瞭解材料的顯微結構,材料內部的晶體組織 及在不同溫度、不同熱處理條件時晶體組織的變化對硬度值之影響,以 改善異種材料銲接之品質。

2. 本研究僅在混合型助銲劑採用 2 種單一助銲劑搭配之方式。未來可利用 田口實驗計劃法之混合型實驗(Mixture experiments),來調配 3 種以上之 混合型活性助銲劑,利用各種不同助銲劑之特性,來調配出最佳的助銲 劑配方,以期達到最佳之銲道形態、外觀與機械性質。

3. 應用田口方法可以配合 FB-TIG,在適當的間隙寬度下,可再改善銲道 深寬比及熔深,最後將 FB-TIG 的間隙寬度列入田口方法的控制因子中

,搭配 L18直交表,以期達到最佳銲道形態。