Chapter3
鑄造
03 殼模鑄造法與石膏模鑄造
殼模鑄造法（shell molding） （一）優點 公差低、清理成本低、表面光滑、用砂量少、易於自動化。 （二）缺點 必須使用金屬模、加熱及製造成本高。 （三）過程
1. 將酚醛樹脂（phenolic resin）與（細）矽砂之混合物，撒在預 熱至 240℃的金屬模板上。 2. 產生 6~10mm 厚殼模→爐中加熱形成硬殼。 3. 取下殼模，合模澆鑄。
砂箱和模型還原 (c) 多餘混合物落回儲砂箱 殼模鑄造
3-8
陶模鑄造（ceramic-mold casting） （一）原理
1. 鑄造方式與「脫蠟鑄造」相近，樣模亦是由蠟或低熔點的塑 膠製成，再利用蠟熔接法把樣模的各部份組合起來。②
2. 鑄件有良好的尺寸、精確度及表面光度，且各種尺寸範圍及 複雜形狀的鑄件皆可鑄造。
return 2 亦可用凍 結的水銀來取代蠟或 塑膠樣模。
（二）製程 串連模型反覆沾漿及撒耐火砂→加熱去蠟→形成模穴→澆鑄
PART2
c hallenge!
陶模製作
問 題
01
下列有關脫蠟鑄造法（Lost-wax casting）敘述何者錯誤？ (A) 蠟樣模（Wax pattern）可以用 3D 列印（3D printing）製作 (B) 蠟樣模需要留拔模角度（Drift angle） (C) 殼模澆鑄前需要預熱 (D) 鑄件取出前需破壞殼模
解答 PART1
01. 解答 B；蠟樣模為加熱熔解。
3-11
Chapter3
鑄造
05 永久模鑄造法
定義 又稱硬模鑄造，鑄模之兩半部均係由抗高腐蝕及熱疲勞的材料所 製成，例如 : 鑄鐵、鋼、青銅、石墨或耐高溫的金屬合金等。①
1 1. 模 具 設 通 氣 孔 使 氣 體 排 出。 2. 循 環 冷 卻 水 系 統 加 強散熱。 return
金屬模具之配備圖
類別
1. 壓鑄法（Die casting） 2. 熱室壓鑄法（Hot chamber die casting） 3. 冷室壓鑄法（Cold chamber die casting） 4. 低壓永久模鑄造法（Low-pressure permanent mold casting ） 5. 重力或永久模鑄造法（Gravity or permanent mold casting） 6. 瀝鑄法（Slush casting） 7. 加壓（Pressed）或 Corthias 法 各類鑄造優點與限制
3-12
製程
優點
限制
砂模
幾乎任何金屬皆可鑄造，零件尺 寸、形狀或重量皆未受限制，工 具修整成本低。
需要精加工作業，表面光度差，公差範圍大。
殼模
良好的尺寸精確度與表面光度， 孔隙低。
零件尺寸受到限制，模型與設備昂貴。
challenge!
可生產複雜形狀的零件，良好的 尺寸精確度及表面光度，孔隙低。
限於非鐵金屬的鑄造，生產之零件尺寸受限 制，製模時間長。
陶模
可生產複雜形狀、精密公差的零 件，表面光度佳。
零件尺寸受到限制。
永久模
表面光度與尺寸精確度良好，孔 隙低，生產率高。
鑄模成本高，零件的形狀及複雜度受到限制， 不適合高熔點金屬的鑄造。
壓鑄模
尺寸精確度及表面光度極佳，生 產率高。
壓鑄成本高，零件尺寸受到限制，通常限於非 鐵金屬的鑄造，前置時間長。
離心力
可生產大型圓柱或管狀零件，品 質良好，生產率高。
設備昂貴，零件尺寸受限。
01
關於一般金屬所鑄造成的鑄錠，下列敘述何者正確？ (A) 可直接切削加工製成零件 (B) 可直接以閉模鍛造加工製成零件 (C) 可直接冷作加工製成零件
PART2
問 題
石膏模
(D) 須經熱作製成桿、管、板等形狀，始能加工製成零件
02
下列何者為永久模鑄造製程（permanent mold casting）？ (A) 殼模鑄造（shell molding） (B) 真空模鑄造（vacuum mold casting） (C) 瀝鑄法（slush casting） (D) 包模鑄造（investment casting）
【102 菸評】
解答 01. 解答 D。 02. 解答 C；瀝鑄法為永久鑄造製程。
PART1
3-13
Chapter4
塑性加工
06 衝壓 (Press
or stamping)
定義 又稱為板金成型，衝壓工作通常指厚度在 5 mm 以下的金屬板， 進行彎曲造形及接合等工作。 所 謂 衝 壓 加 工 係 利 用 衝 壓 機 械 並 配 合 衝 頭（Punchs） 與 衝 模 （Dies），在常溫或加熱狀態下對平坦的薄材料施行衝剪、彎曲、 引伸成型、修邊等操作，以製造各種不同形狀及用途之零件者。
優缺點 優點：衝壓工作之優點是在大量生產的製造費用低廉、加工時間 短、精度及品質均一，可節省材料。 缺點：衝床工作最大的缺點是模具製作技術及成本均高，不適合少 量生產，衝壓製品之精度並不高，且不適用於厚材加工等。
板金製程
1. 常見之板金成型製程 說明 定 義
板金工件在加工之前，首先從大型的板片（整捲的）剪切成適當的胚料。此類 加工通常使用衝頭及模具，施加剪應力以剪切之，故斷邊不光滑且不垂直於板 片的平面。
用 途
下胚料、衝孔，衝缺口、衝小孔、修剪邊、衝縫、刮刨及衝凹孔。
1. 下胚料（blanking）與衝孔（punching）： 下胚料加工中衝剪下來所需要之金屬片為工件，作為下一步加工之所需，其 餘為廢料。衝孔（穿孔）為最普遍的剪切加工，是將廢料切除，如圖所示。
剪 切
說 明
2. 修剪邊材（trimming）：沿工件之邊緣切除其毛邊，或把多餘之材料剪除，常 用於板金抽製後之周緣修剪。
4-18
剪 切
說 明
3. 刮鉋（shaving）：是在材料表面上施以一層薄加工，類似鉋床之加工，主要 目的是修整面層或作微小尺寸之修正。
1. 在不改變材料厚度的原則下，將一平整材料的部分或全部壓成有角度的形狀 謂之彎曲加工。
2. 金屬板在彎曲時，外側受拉力而伸長，內側受壓力而縮短，二者皆不能超過 極限強度，如圖所示即為一簡單之彎曲。
定 義
彎 曲 用 途
彎曲、捲曲、摺疊、造形及摺縫。
1. 彈回 : 因所有的材料都有一個彈性限度，當負荷移除時，塑性變形會有一些彈 性恢復，在彎曲時，這種恢復稱為彈回。
之結果，也可能需要數種試誤法。
PART2
說 明
2. 彈回之補償 : 材料之彈性回復在彎曲成形前，應於模具中加上適當裕度，才可 獲得合適之彎曲形狀。即工件欲變成 90°，則模具應製成小於 90°。為了所求 3. 最小彎曲半徑：首先出現在彎曲片材外部的纖維裂紋之彎曲半徑，稱之為最 小彎曲半徑。（材料被彎曲，而不被破壞的半徑值 )
1. 將平板材料放置於引伸抽製模，使其變成筒狀製品的加工方法稱為抽製。不 抽 製 ︵ 引 伸 ︶
定 義
銹鋼杯即是產品這一種。
2. 材料抽製時，其直徑方向遭受引張力而伸長，圓周方向產生壓縮（環）應力 而縮短。在收縮過程中，材料會傾向產生皺紋。
用 途
壺、平底鍋、各種食品及飲料容器。
說 明
消除抽製皺紋之加工方法 1. 胚料夾持器或加壓器保持適當的加持力作用下，可減少皺紋之出現。 2. 倒置式抽製，將衝頭裝於床檯上固定不動，模子下壓而成形。
2. 板金成型製程在所有的加工中最具多樣化，通常使用的工件 具有高的表面積與厚度之比。不像大量變形的加工製程（如 PART1
鍛造或擠製），片材成型材料的厚度減少通常可以被避免。
4-19
Chapter4
塑性加工
ch a lle ng e !
06 衝壓 (Press
問 題
or stamping)
01
下列何種成型加工，在模具設計時須考慮回彈量？
02
關於金屬板在壓床彎曲工作時的彈回現象，下列敘述何者錯誤？
03
(A) 冷鍛成型 (B) 熱鍛成型 (C) 彎折成型 (D) 擠製成型
(A) 金屬板較厚者回彈量較大
(B) 金屬板較硬者回彈量較大
(C) 彎曲半徑較大者回彈量較大
(D) 彎曲角度較大者回彈量較大
非切削性加工法中可區分成四種方法，分別為改變材料形狀加工法、表面處 理、機件或材料之連接法、改變機械性質加工法。下列何者不屬於改變機械 性質加工法？
04
(A) 熱作 (Hot working)
(B) 衝壓 (Pressing)
(C) 珠擊法 (Shot peening)
(D) 熱處理 (Heat treatment)
汽車車牌係用下列何種製造方法製造？ (A) 壓浮花 (Embossing)
(B) 壓印 (Coining)
(C) 端壓冷鍛 (Head end cold-forging) (D) 引伸 (Drawing)
05
金屬製造的臉盆最適合下列哪一種方法製造？
06
有關衝壓床的驅動機構敘述，下列何者錯誤？
(A) 擠製 (B) 鏇壓 (C) 引伸 (D) 抽拉
【104 台菸】
(A) 衝壓床衝剪鋼板片的衝頭和衝模每邊適宜的間隙約為板厚度的 5%~8% (B) 衝壓床工作進行板片角度彎折，需考慮材料的彈性回復 (C) 衝壓床之各種驅動機構中，以單曲柄式最常用 (D) 偏心式驅動的衝壓床機構是用於需要行程甚長的工作
解答 01. 解答 C。 02. 解答 A；與降伏應力 (Y) 及彈性模數 (E) 有關。 03. 解答 B。 04. 解答 A。 05. 解答 B。 06. 解答 D；偏心式形成較短，為快速衝壓。
4-20
【104 台菸】
榜首練功房 1. 材料因受外力作用而變形，當外力除去後不能回復到材料原來之形狀，產 生永久變形者稱為塑性變形。 2. 在再結晶溫度以上高溫加工稱為熱作，包含鍛造、滾軋及擠製；在再結晶 溫度以下常溫加工稱為冷作，包含抽拉、板料彎曲、壓印、壓花及珠擊法。 在冷作與熱作溫度之間的加工法則稱為溫作。 3. 鍛造乃是經由施加壓力於各種模具及工具上，使工件成型的一種基本製 程。 4. 端壓鍛造是將棒狀胚料沿長度方向施壓力，使長度減短、斷面變粗的加工 法。材料伸出長度不可超過斷面直徑的 2~3 倍。 5. 滾軋法係在上下兩相對反向旋轉的輥輪之間，施予壓縮力予長工件使之減 少厚度、滾壓成形，並沿一定方向伸長的加工方法。 6. 擠製法係將金屬材料加熱至塑性狀態，以壓力將可塑性材料通過一定形狀 之模孔，而成為斷面形狀均一的長條狀製品之方法。 PART2
7. 各加工尺寸精度比較：切削加工最佳，塑性加工次佳，鑄造最差。
PART1
4-23
Chapter5
銲接
01 概述
接合過程之分類 熔合熔接
藉由化學或電的熱量使材料產生熔化與接合。包含 消耗性、非消耗性的電弧電極與高能量束熔接過程。 熔接接頭並未產生熔化現象，熔接接頭並無液態產
熔接
固態熔接
（welding）
生。包括：擴散接合、冷接合、超音波、摩擦、電 阻與爆炸銲接。 硬銲使用填料金屬來熔接母材不熔化，熔接溫度較
接
硬銲與軟銲
合
低。軟銲也是使用填料金屬銲接，熔接溫度比硬銲 低。
黏著接合
黏著接合具有特殊強度、熱與電絕緣與抗腐蝕之特
（Adhesive bonding）
性的應用。 機械接合，如：螺栓、螺帽、鉚接等傳統緊固方法。
機械緊固 （Mechanical fastening）
塑膠之接合可以藉由黏接、內外部熱源與機械緊固 完成。
銲接位置
1. 平銲（Flat）
2. 橫銲（Horizontal）
3. 立銲（Vertical）
4. 仰銲（Overheaed）
5. 水平填角銲（Horizontal Fillet）
仰銲 立銲
立銲
橫銲
平銲
5-2
challe n ge ! 問 題
01 02 03
下列項目何者不屬於材料接合製程（Bonding process）？ (A) 粉末壓胚（Green compact）
(B) 黏著接合（Adhesion）
(C) 鉚接（Riveting）
(D) 銲接（Welding）
下列那一種銲接方式屬於固態銲接？ (A) 潛弧銲接法
(B) 遮蔽金屬電弧銲接法
(C) 超音波銲接法
(D) 電子束銲接法
有關銲接工作，下列何種為正確銲接位置方法與符號表示？ (B) 立銲：以 OH 符號表示
(C) 橫銲：以 V 符號表示
(D) 仰銲：以 H 符號表示 【102 台糖】
04
下列何種銲接過程中，工件本身不熔化？
05
下列何種銲接法為銲件之接合需靠熔化方能完成者？
PART2
(A) 平銲：以 F 符號表示
(A) 氣銲 (B) 電子束銲接 (C) 電弧銲 (D) 軟或硬銲
(A) 電阻銲 (B) 硬銲 (C) 氣銲 (D) 軟銲
解答 01. 解答 A。 02. 解答 C。 03. 解答 A。 04. 解答 D；軟或硬銲工件本身不熔化。 PART1
05. 解答 C。
5-3
107 年 | 題目 |
中國鋼鐵股份有限公司 | 新進人員甄試試題 |
壹、選擇題—單選題 25 題 ( 每題 1.5 分，答錯不倒扣；未作答者，不予計分 ) 1.（
） 下圖 1 為外徑分厘卡規格，請讀出圖 2 數值：
① 13.77mm ② 13.50mm ③ 13.27mm ④ 12.85mm
2.（
【圖 1】
【圖 2】
） 使用下圖 3 所示滑車組合進行吊掛，則工件重量 W 與所需拉力 F 剛好 平衡時，W：F 比值為下列何者：
年 107
① 2：1
② 4：1
PART2
③ 6：1 ④ 5：1
3.（ 4.（
W
） 下列何者屬於電阻焊接？ ① SAW ② TIG ③ FCAW ④ RPW
F 【圖 3】
） 依照我國國家標準，關於材料 SN400 之相關說明，下列何者正確？ ①含碳量約 0.4%
③屬於一般結構用鋼 5.（
工件
②抗拉強度 400 N/mm2
④焊接性差
） 下列關於軸承的說明何者錯誤？ ①可在機構中傳遞運動及動力 ②可分為滾動軸承及滑動軸承 ③一個軸承就可以承受徑向負荷及軸向負荷 PART1
④國際統一的標準及規格，容易取得有互換性產品
173
歷屆試題 107 年
6.（
） 下列關於正齒輪 (spur gear) 的說明何者錯誤？ ①製作最為簡單因此使用最廣泛 ②傳動效率高 ③沒有軸向推力的發生
7.（
8.（ 9.（
10.（
④強度比螺旋齒輪 (helical gear) 來得大
） 一物體進行直線運動，首先以 2m/sec2 的等加速度從靜止開始運動 10
秒後，接著以 4m/sec2 的等加速度在同一方向繼續運動 5 秒，則整個 加速過程，物體移動的總距離為多少 m ？ ① 150m ② 250m ③ 350m ④ 450m
） 一傳動設備之旋轉週期為 0.2 sec，則其轉速為？
① 200 RPM ② 150 RPM ③ 120 RPM ④ 300 RPM
） 鎖緊「動力機械」中的螺栓，應該使用何種扳手才最正確？ ①梅花扳手 ②活動扳手 ③扭力矩扳手 ④梅開扳手 ） 欲用於負荷大、空間狹小且偏轉不可過大之處所，則下列何種彈簧較 適合使用？ ①蝸旋扭轉彈簧 ②錐形彈簧 ③平板彈簧 ④碟形彈簧
11.（
） 有一機械使用直徑 10 mm 的實心主軸，並以 1500 rpm 迴轉，若其扭
12.（
） 一平皮帶輪傳動裝置，其傳動軸相距 1000 mm ，兩皮帶輪之外徑各為
13.（
轉剪應力為 20 MPa， 則其傳動為多少瓦特（Watt）？
① 875 瓦特 ② 735 瓦特 ③ 616 瓦特 ④ 427 瓦特
400 mm 及 200 mm ，則以開口皮帶 (Open Belt) 方式傳動時，皮帶長
度約為多少 mm ？
① 1952 mm ② 2952 mm ③ 3952 mm ④ 4952 mm
） 使用螺桿為雙線螺紋的起重機，其螺距為 40 mm，手柄作用的力臂長 度 200 mm，摩擦損失為 20%，若在垂直於手柄方向施力 20 N，則能
舉起最大重量約為多少 N ？
① 251 N ② 351 N ③ 451 N ④ 651 N
174
歷屆試題 107 年
23.（
24.（
） 英文 Lathe 是何種工具機？
①車床 ②銑床 ③磨床 ④刨床
） 下圖 5 為使用量錶轉動 360 度量測圓軸，其上下左右數值如圖 6，請 問兩支轉軸垂直方 向的偏心量？
① 0.26 ② 0.04 ③ 0.13 ④ 0.02
0
上
垂直方向
0.15
0.11
左
右
0.26
下 水平方向
25.（
【圖 5】
） 銼削何種材質之工件適用曲切齒銼刀？
【圖 6】
①碳鋼 ②青銅 ③合金鋼 ④鋁
貳、選擇題—複選題 9 題 ( 每題 2.5 分，全部答對才給分，答錯不倒扣；未作答者， 不予計分 ) 26.（
） 有關庫倫實驗所得摩擦定律之敘述，下列何者正確？ ①摩擦力之大小與接觸面積大小有關 ②摩擦力與作用力之關係圖，在最大靜摩擦力發生之前，摩擦力與作 用力成正比 ③靜摩擦係數比動摩擦係數大 ④摩擦力之方向與作用力之方向相反
27.（
） 有關特殊加工與塑膠材料之敘述，下列何者正確？ ①放電加工 (EDM) 與電化加工 (ECM) 之加工均需使用電解液
②電子束加工 (EBM) 之加工需在真空中進行
③磨料噴射加工 (AJM) 與超音波加工 (USM) 均適宜延性材料加工
④聚氯乙烯 (PVC) 與聚乙烯 (PE) 均為熱塑性之塑膠材料
176
歷屆試題 107 年
3. 將鋼材加熱至適當溫度以上，保持適當時間後使之急冷，以得到高硬度的麻田 散鐵組織的熱處理作業稱為
。
4. 彈簧受外力作用時，負荷與變形量之比值稱為
。
5. 聯結器因構造及功能不同，可分為剛性聯結器及
兩種。
6. 材料加工製作完畢後，如進行淬火 + 回火作業，稱之為
。
7. 已知車床橫向進刀刻度盤每轉一小格的切削深度為 0.01mm，若有一工件直徑 40mm，欲車削成直徑 39.5mm，則進刀刻度盤需前進幾格？
。
8. 有一圓盤摩擦離合器，其摩擦係數為 0.1，圓盤外徑 16cm，內徑 10cm，若盤 面承受均 勻的壓力為 20 kPa，則所需之軸向推力為多少 N ？
。
9. 分厘卡是利用螺旋原理進行量測，公制分厘卡螺距 0.5mm，套筒等分 100 格， 則量測精度可達多少 mm ？
。
10. 一機器將重量 40kg 之物體升高 20m 時，需作功 1000kg . m，則其機械效率為 多少 % ？
。
肆、計算問答題 3 題 ( 每題 5 分，答錯不倒扣；未作答者，不予計分 ) 1. 國軍射擊比賽，兩門相同的大砲，甲砲以 30°、乙砲以 60° 之仰角發射出相同 的彈頭， 若兩彈頭落地時間相同，則甲、乙兩門砲的初速的比值為多少？
2. 有一直徑 10mm、長 1.5m 的實心圓軸，用來傳遞 31400 N-mm 的扭矩，已知
此軸材料之剪力彈性係數 G=40 GPa，則此軸傳遞動力時承受的最大扭轉剪應力 是多少？
3. 如 圖 7 所 示， 一 直 徑 32mm 的 軸， 長 度 為 800mm， 其 降 伏 強 度 (Yield strength)Sy=500 MPa，軸兩端 (A 點與 B 點 ) 視為簡單支撐 ( 不提供彎曲力侷
限 )。請計算該靜力 F 之最大容許值為多少？考慮安全係數為 2。(I =πD4/64) 800mm
F A
【圖 7】
178
直徑32mm軸
200mm A
107 年 | 答案 |
中國鋼鐵股份有限公司 | 新進人員甄試試題 |
1. ③。
2. ②；因為系統有兩個動滑輪，故施力 F 為物重的 1/4。 3. ④；電阻銲接 (Resistance Projection Welding)。
4. ②；SN 為建築用鋼材，數值表示抗拉強度 (N/mm2)。
5. ①；軸承無法傳動動力。
6. ④；螺旋齒輪傳動動力大，一次有多齒咬合，強度較正齒輪大。 1 ×2×102=100 2 1 1 第二段位移 = ×2×102+ ×4×52=150。 2 2
7. ②；第一段位移 =
1 8. ④； ×60=300 rpm。 0.2
d T× 2 Tr ∴ T=1.25π ⇒20= 11. ③；τ= 1 πd4 J 32 2π×1500 P=T×ω=1.25π× =616 Watt 60 [ 註 ]：ω 的單位為 rad/s，1kW=1000 Watt。
PART2
10. ④。
年 107
9. ③。
π (D+d)2 =2952.45 mm 12. ②； (D+d)+2C+ 2 4C
W 2πR W 2π×200 ⇒ = ⇒w=314.15 13. ①； = F L 20 2×40 因摩擦力損失 20%，故能舉起最大重量為 251.32 N。 14. ①。
15. ①；最大干涉定義為：孔之最大尺寸 - 軸之最小尺寸。 πD2 =78.5 4 流量 Q=AV⇒1000=78.5V⇒V=12.74 m/sec 流經面積 A=
PART1
16. ③；單位換算：60 公升 / 分鐘 =1000 cm3/sec
179
4. 彈簧常數或 K。 5. 撓性連結器。 6. 調質。 7. 25；
0.5×(40-39.5) =25 格 0.01
F ⇒F=245.04 N 8. 245 N；20×103= 1 π(0.162 －0.12) 4 9. 0.005 mm；
0.5 =0.005 mm 100
10. 80；理論作功 40×20=800 (kg-m) 實際作功 1000(kg-m)，則機械效率為 計算問答題：
800 =80% 1000
1. 3 ；落地時間相同，兩砲塔垂直方向的分力相同：
扭轉剪應力公式 τmax= Tr = J
3. 5362 N；
31400×(5×103) π×104 =159.92 Mpa 32
PART2
2. 160 MPa；
V甲 = 3 V乙
年 107
V 甲 Sin60°=V 乙 Sin30°⇒
(1) 先由靜力平衡得知 FA=F/4 ，FB=3F/4 (2) 由公式 σ=
Mc I
F 0.032 ×0.6× 4 2 得 500= ⇒F=5362(N) π×0.032 64
PART1
181