機械工程 112 年機械製造學考古題

試說明鋼鐵滲碳表面硬化處理時，可以控制硬化深度的製程參數。（20 分）

有一公司接受A 客戶的訂單需快速翻製10 個工件，如下圖1 所示，該 工件有大與小共兩個圓孔，並有TWN 的浮凸字。該公司選擇鑄造方式 進行，但A 客戶要求的條件是澆鑄一次需獲得10 個鑄造件，鑄造件的 表面光滑且浮凸字需明顯，材料選用為純鋁。該公司選擇逆向製作蠟模 後再利用鑄造程序生產10 個鑄造件。以上加工程序說明，請問： 該公司選用了那一種鑄造方法可以滿足條件？（5 分） 請說明選用鑄造方法的完整加工程序，包含如何產生兩圓孔與浮凸字 體？（10 分） 請說明澆鑄溫度幾度較為合適？（5 分） （單位：mm） 圖1 掛勾圖

玻璃是日常生活中不可或缺的材料，處理玻璃製造後的殘留應力方法主 要有退火（Annealing）和回火（Tempering）兩種熱處理方法，試分別敘 述兩種方法的操作過程及產生對玻璃的影響。（20分）

磨粒加工（Abrasive machining）常分類為固定磨粒加工（Fixed-abrasive machining）與游離磨粒加工（Free-abrasive machining）製程， 試舉出及說明各一種磨粒加工製程與相關工業產品之應用？（15 分） 試說明游離磨粒加工（Free-abrasive machining）製程為何常以固定壓力 或負荷控制（Fixed-load control）原則來進行加工？有何優缺點？（10 分）

試列舉影響切削加工時，切削刀具壽命的因素。（20 分）

在深引伸（deep drawing）的加工中，為了瞭解材料的可深引伸性（deep drawability），故定義了極限引伸比（Limit Drawing Ratio, LDR）。另外， 鈑金是否能成功的深引伸一個圓形杯狀工件，可依據塑性非等向，又稱 法向非等向性（normal anisotropic），即R 值而定。也由於大多數的鈑金 是輥軋而成，其各方向都具有非等向性，故需做鈑金在不同方向的拉伸 試片求得平均R 值（Ravg）。因此，請說明：（每小題5 分，共20 分） LDR 的定義與公式。 塑性非等向性（R）的定義。 繪圖說明並寫出Ravg 的公式。 說明下圖2 為杯子邊緣發生現象的專有名稱以及其發生的原因。 圖2 深引伸圓杯圖

請嘗試以五個面向（強化效應、缺陷、異向性行為、表面精度及尺寸準確度）， 說明熱加工製程對於加工後產品的影響。（20分）

有關積層製造（Additive manufacturing）如3D 列印（3D printing）， 試說明適用於金屬工業製品之兩種積層製造方法名稱、製程及限制。 （20 分） 試說明適用於整合工具機內加減製程之積層製造方法名稱。（5 分）

試說明相較於機械擠伸機，液靜壓力擠伸（hydrostatic extrusion）機有那些 特色？（20 分）

在擠製加工中，擠製力的估算可以瞭解擠製機的能力是否能完成擠製的 加工程序。而擠製力的公式如下所示： ࡲ= ࡭૙࢑ܔܖ൬ ࡭૙ ࡭ࢌ൰，其中࢑為擠製常數。 廠商擁有一台擠製機能提供最大擠製力為7 MN。現有一圓形70-30 黃 銅的小塊材，直徑為125 mm，擠製後直徑為50 mm。材料的擠製常數 如下圖3 所示，若廠商的加熱器能力為600~700℃，加熱溫度僅能以每 25℃設定為基準。試問擠製機能完成擠製的最低溫度是幾度，並列出計 算過程。（20 分） 圖3 各種材料的擠製常數圖

請說明如何改善焊接過程中的焊接金屬之不完全融化與滲透（Incomplete fusion and penetration）現象，試列舉五種方法。（20分）

金屬成形（Metal forming ）加工通常是以金屬塑性變形（Plastic deformation）來達到工件形狀改變， 試以圖闡述說明金屬塑性變形之應力-應變曲線（Stress-strain curve） （10 分） 試以圖闡述說明直接擠型（Directextrusion）法製作鋁窗框之製程。（15 分）

試說明金屬鑄件中氣孔產生的原因。（20 分）

請說明電子束熔接的原理？以及雷射束熔接的原理？相較於電子束熔 接，請問雷射束熔接的主要優點有那些？（20 分）

請列舉至少四種板金切斷製程，並說明這些製程對於厚板金件的主要切 割方法。（20分）

有關非傳統加工（Nontraditional machining, NTM）， 試說明常用在NTM 的四種能量場（Energy field）？（5 分） 試以此四種能量場，各舉出及說明一種NTM 製程與相關工業產品應用？ （20 分）

試比較雷射切割金屬工件和雷射焊接金屬工件加工法的差異。（20 分）

請說明放電切削（Electrical-DischargeMachining,EDM）作業的原理。（15 分） 並說明介電流體(dielectric fluid)的功能。（5 分）

請說明消失樣模鑄造法（泡沫消去法），並寫出該製程至少四個優點。（20分）