機械工程 103 年機械製造學考古題

有關於鋼鐵材料： 下列那兩種組織是屬於單相結構：波來鐵、肥粒鐵、雪明碳鐵、變韌 鐵？請說明理由。（10 分） 下列那一種組織具有最佳的強度與韌性組合：麻田散鐵、肥粒鐵、雪明碳 鐵、回火麻田散鐵？請說明理由。（10 分）

金屬塑性加工有冷作與熱作之分，兩者均可使被加工金屬獲得強度增加之效果，請 回答下列問題：（每小題6 分，共12 分）  分別說明上述每一種加工法使材料強度增加之機制為何？  分別列出上述每一種加工法的三個特點。

機械工程材料常出現HR 或HB 等硬度（Hardness）規格標示；據此說明： （每小題5 分，共10 分）  硬度指標對材料機械性質的意義。  洛氏硬度（HR）測試方法和原理。

說明以下兩種加工原理：（每小題10 分，共20 分） 電化學拋光（electrochemical polishing） 電化學擦光（electrochemical burnishing）

圖為正交切削時金屬切屑與刀具的示意圖，試問在刀具的A、B 和C 位置處，何處 的溫度最高？請說明理由。（15 分） C B A work piece has relative motion towards tool shear friction chip tool 圖、正交切削之切屑與刀具示意圖

請回答下列問題：  何謂差排現象。（3 分）  列出差排對金屬材料的三個可能影響？（9 分）

應用鑄造技術生產複雜形狀之工件，是最具價格競爭性之量產方法；其相關眾多之 製程除單晶成長之外可分兩大類，請概述分類內容並分別例舉說明之。（10 分）

請繪製鋼材的連續鑄造機（continuous casting machine）的結構圖。 說明連續鑄造的製程。 （每小題10 分，共20 分）

試說明擠製成型金屬棒材中常見的缺陷有那些？（15 分）

切削刀具受到高溫、高接觸應力和切屑的影響，為確保刀具壽命與工件品質，刀具 材料之選擇格外重要。請回答下列問題：  列出五種刀具材料應具備的特性。（5 分）  分別說明每一種特性的重要性。（10 分）

鍛造加工屬勞力密集產業，高溫窯爐的工作環境和噪音污染的雙重負面因素下，諸 多傳統的鍛件已由其他製程方法所取代。但，仍存在不少工業產品及國防製品，仍 端賴鍛造製程不可。你認為關鍵的考量因素有那些？試舉三項實例說明之。（10 分）

利用一組半徑R 的輥輪將原為厚度H1 的板材壓入兩輥輪之間的間隙內，使板材的 厚度減少至H2。設輥輪的迴轉角速度為ω，輥輪與板材的接觸角Φ0，輥輪與板材 的接觸長度L，板材寬度不變。輥輪之入口區的板材速度V1，出口區速度V2。請推 導： 輥輪與板材的接觸面的相對速度。（10 分） 前進滑動率（forward slip）。（5 分）

試說明為什麼盲冒口（blind risers）通常比開放冒口（open risers）來的小。（15 分）

使用碳化鎢刀具銑削合金鋼工件，刀具的直徑為60 mm，圓周上有10 個刀片，銑 削的表面切削速度為100 m/min，進給率為0.15 mm/tooth，切削深度為5 mm，切削 寬度為50 mm，請計算下列數值：（每小題3 分，共9 分）  主軸轉速。  每分鐘進給率。  材料移除率。

隔音效果良好的氣密式門窗，得自於鋁製窗框、窗軌的高形狀及尺寸精度；而其加 工成型原理有如牙膏推擠動作。試附圖闡述所應用製程的內涵及完成件之產品特徵。 （10 分）

在二次元切削過程中，從測力計（dynamometer）所量測的主分力與進給力可求出 刀面與切屑的摩擦係數，請推導摩擦係數的計算方程式。（10 分）

試說明為什麼電渣銲（electroslag welding）適合用來銲接厚金屬板材或銲接大型鋼 結構件。（15 分）

請回答下列問題：  說明成形極限圖（forming limit diagram）的用途為何？（5 分）  說明如何建構成形極限圖。（10 分）

從廚房用的鍋鼎類用品到尖端國防的飛彈彈頭，通常是應用傳統旋壓造型法（Conventional Spinning）加工，即可完成批量生產計畫。請由胚料的準備、旋壓工具及設備說明 該製程的運作模式。（10 分）

請繪圖並說明以下兩種管件的旋壓製程（tube spinning processes）： （每小題5 分，共10 分） 外部向前 外部向後

下列兩小題中，每小題有兩種加工法，試說明何種加工法比較適合，並說明理由。 在厚約200 微米的矽晶片上加工出直徑約100 微米的貫穿孔洞：機械鑽削加工或是雷 射鑽孔加工。（10 分） 在厚約200 微米的單晶矽晶片上加工出25 奈米寬×50 奈米深的規則溝槽圖案：微影 蝕刻或是雷射加工。（10 分）

在消散模鑄造（expandable mold casting process）中，請回答下列問題：  列出一種模型不需要拔模角的鑄造方法。（5 分）  說明該鑄造方法的五個優點。（10 分）

何謂高能量密度（high energy density）焊接方法？其包含那些焊接方法？試就其中 任一種方法詳細說明其焊接原理及操作程序。（10 分）

利用表面粗糙度儀檢測工件表面粗糙度的情況下，請說明以下各名詞的定義： （每小題5 分，共25 分） 表面輪廓曲線（surface profile curve） 表面粗糙度曲線（surface roughness curve） 截取值（cut-off value） 表面粗糙度的最大高度Rmax 中心線平均粗糙度Ra

試繪製一示意圖，說明管子旋壓（tube spinning）的加工原理及其應用。（10 分）

請回答下列問題：  何謂摩擦攪拌銲接（friction stir welding，FSW）？（4 分）  列出FSW 與一般摩擦銲接（friction welding，FRW）的四個差異點。（8 分）

請闡述下列名詞或回答下列問題（可附簡圖補充說明）:（每小題5 分，共40 分）  熱室製程（Hot-chamber Process）壓鑄法。  靜壓擠製加工（Hydrostatic Extrusion）。  切削加工之完成件表面精度（Surface Finish）及表面完整性（Surface Integrity）。  四輥輪（Four-high rolling mill）軋延成型的特徵與應用考量。  如何由開模鍛造（Open-die Forging）加工完成不等徑（階梯狀）旋轉軸件？  鈑金成型前應用精密沖胚（Fine Blanking）獲致高品質料件，其工作要件為何？  傳統式銑削（Conventional Milling）製程特徵及主要優點。  歸類於先進切削製程之放電線割加工（Wire EDM）。

同一材料製成兩個工件，其中一個經過冷加工成形，另一個則為熱加工成形。試解 釋此二個工件間會有何差異？（10 分） 九、多孔性對鑄件之機械性質及物理性質有何不良之影響？請說明理由。（10分）

有人以第三次工業革命形容快速成型（3D 印刷）技術，請回答下列問題：  列出三種目前市面常用的3D 印刷技術。（6 分）  針對其中一種3D 印刷技術說明其工作原理。（4 分）