機械工程 107 年機械製造學考古題

對於電弧銲接（arc welding）： 請繪圖且說明電弧結構以及銲點的組織結構。（10 分） 說明銲入深度（penetration）之影響因素（列舉五種）。（15 分）

請說明衝擊試驗的目的、原理與方法。（20 分）

平板輥軋加工製程中，利用一組半徑R 的輥輪將起始厚度to 的板材壓入 兩輥輪之間的間隙內，使板材的厚度減少至tf，如下圖所示。同時必須 藉由板材與輥輪間的摩擦力，才能使板材順利通過此間隙，其最大可能 板材的厚度減少量與摩擦係數（μ）有密切關係，工業界常用的關係式 為(to - tf)max=μ2R。 試使用幾何關係及傾斜面的摩擦原理推導此關係式。（10 分） 試使用適當假設與幾何關係，推導輥輪與板材的接觸長度（contact length）的關係式為 ) ( f o t t R L − = 。（5 分） 試沿著接觸長度繪製典型的壓力分布曲線，此分布曲線若有特殊點， 試說明其物理現象。（5 分）

對於製造膨脹管（expanding tubular blanks）產品，請繪圖且詳述使用高分子類彈性 塞子（flexible plug）方法下之製程。（25 分）

請說明平面銑削（face milling）製程中發生振動（vibration）與顫動（chatter）的成 因。（20 分）

在金屬機械加工中，試說明比能（specific energy）的物理意義。為什 麼磨削加工（grinding）的比能量值比傳統機械加工（machining，如 銑削）要高得多？（10 分） 今有一鋁合金之車削加工，已知鋁合金的比能量值為U = 0.8 J/mm3， 進給量為0.25 mm/rev，切削深度為4.0 mm。車床由12 kW馬達（motor） 驅動，機械效率為90%。試計算執行此加工的最大切削速度是多少？ 在此加工的最大切削速度條件下，材料的移除率（material removal rate） 是多少？（10 分） tf Vf to Vr Vo Roll speed, Vr

請詳述化學銑切加工（chemical milling）之原理和加工步驟。（25 分）

請說明影響線材抽製（drawing）製程斷面縮率（percentage of area reduction）的因素 及成因。假設線材為非應變硬化材料，且其抽製係一均勻變形且無摩擦的製程，則 其最大的斷面縮率值為何？（20 分）

在鑄造製程中，常會在鑄件產生各種缺陷，有些缺陷與使用砂模有關， 這些缺陷只發生在砂模鑄造（sand casting）；有些缺陷會發生在所有鑄 造製程（all casting processes）中，稱為一般缺陷（general defects）。 試敘述任三種只發生在砂模鑄造的缺陷，說明其發生的原因並提出解 決之方法。（10 分） 試敘述任三種一般缺陷，說明其發生的原因並提出解決之方法。（10 分） 注意：與不能重複，若重複不計分。

對於金屬材料的再結晶（recrystallization），請說明： 再結晶的定義。（5 分） 再結晶溫度的範圍。（5 分） 冷作加工量對再結晶溫度與晶粒大小的影響及其原因。（15 分）

請說明鑄造過程中設置冒口（riser）的處所與目的，並就直徑為10 cm 高為10 cm 的 圓柱形冒口與長寬高均為10 cm 的立方形冒口的凝固時間，比較二者的優劣。（10 分）

在研磨加工（grinding）時，經常須修整（dressing）砂輪，試說明修 整的目的與方法。（6 分） 高精度研磨加工時，應採取那些措施？試就磨床、製程參數、砂輪和 研磨液進行說明。（14 分）

鋼的熱處理可以改變其材料特性，試繪恆溫變態曲線圖（Time- Temperature-Transformation diagram）解釋之。（15 分）

請說明摩擦攪拌焊接（friction stir welding）的製程原理與方法。（15 分）

試說明何謂摩擦焊接？何謂摩擦攪拌焊接？它們有什麼不同？它們 各有那些優缺點？（12 分） 試說明焊接製程中，影響可焊性的因素有那些？（8 分）

請說明3D 列印（3D Printing）的製程原理與方法。（15 分）