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第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
近年來由於科技的演進及消費者對品質的需求，新產品的設計開發皆 朝向輕薄短小及功能兼備的方向發展，加上環保意識的提升，對於交通運 輸工具的輕質化、降低污染排放及節約能源的經濟考量下，使得輕量化材 料的使用逐漸受到重視。
所謂輕量化材料是以鎂(Mg)、鋁(Al)、鈦(Ti)三種輕金屬為主。近年 來，因 3C(Computer、Communication、Consumer Electronic)資訊產業的蓬 勃發展，使得輕量化材料被大量使用，且逐漸成為新世代結構用材的主 流，其中又以鎂合金為最具發展潛力，乃因鎂金屬具有許多優良特性：如 低密度(1.74 g/cm3)約為鋁的 2/3(2.7 g/cm3）及鐵的 1/5(7.8 g/cm3)、高重量 強度比和剛性比、熱傳導率高散熱性佳、良好吸震性、高電磁波
(electromagnetic interference, EMI)遮蔽性、回收率高等，因此不論是 3C 資訊產業、汽機車零組件、自行車零件、運動用品、電子零件，甚至於航 太國防等，皆對於鎂合金材料之需求日漸增加[1-2]。
鎂合金雖然具有許多優異之特性，但其在銲接上卻也有許多困難，如 熱膨脹係數大易產生變形；與氧的活性高而易生成氧化膜；熱傳導係數 大、散熱快易造成熱裂等，因此鎂合金之銲接與其他材料相比則較顯困難。
銲接是一項由經驗所累積的實務性加工技術，對於銲後組織與應力狀 況，如熱影響區、變形及殘留應力等問題亦只能靠經驗或實驗量測而得，
此方式往往需要耗費龐大的時間與經費才可完成，因此本研究應用數值分 析的方式來對銲接做模擬預測，並與實驗作比對，以驗證模擬之準確性。
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1.2 研究目的
本研究擬使用目前業界廣泛使用之AZ31鍛造型鎂合金為研究對象，
使用GTAW方式來施銲，以探討鎂合金銲接過程及銲後之情形，故歸納出 之研究目的如下：
一、 利用 ANSYS 軟體分析銲接溫度場之分佈情形。
二、 利用 ANSYS 軟體分析銲接殘留應力之大小與分佈情形。
三、 利用 ANSYS 軟體分析不同拘束條件及不同銲接速度之殘留應力大 小與分佈情形。
四、 利用 ANSYS 軟體分析銲接角變形之大小。
五、 進行銲接熱循環溫度與角變形之量測，以驗證分析之結果。
1.3 研究方法
為模擬分析銲接過程中，溫度與應力之變化情形，本研究採用熱彈塑 性理論，並配合熱-結構耦合元素及非線性材料特性等來進行銲接平板之 有限元素數值分析，以惰氣鎢極電弧銲(Gas Tungsten Arc Welding, GTAW) 銲接機配合自動銲接台，在不拘束之條件下施銲，量測銲接之熱循環溫度 及變形，以驗證分析之準確性。
