行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

金屬板材微成形加工製程之成形性研究與應用--子計畫一：金屬薄板微成形加工製程之基礎研究與應用(II)

研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 ：整合型

計 畫 編 號 ： NSC 96-2221-E-011-115-

執 行 期 間 ： 96年 08 月 01 日至 97年 07 月 31 日

執 行 單 位 ：國立臺灣科技大學機械工程系

計 畫主持人：黃佑民

計畫參與人員：博士班研究生-兼任助理人員：蔡毅瑋

報 告 附 件 ：出席國際會議研究心得報告及發表論文

處 理 方 式 ：本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2年後可公開查詢

中 華 民 國 97年 10 月 27 日

1

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

「金屬板材微成形加工製程之成形性研究與應用(II)」子計畫一：

金屬薄板微成形加工製程之基礎研究與應用(II)

Fundamental study on micro forming process of metal sheet and its

application (II)

計畫編號：NSC96-2221-E-011-115

執行期限：96 年 8月 1日至 97 年 7月 31 日止

主持人：黃佑民 台灣科技大學機械工程系

參與人員：蔡毅瑋 國立台灣科技大學研究生

一一一一、、、、中文摘要中文摘要中文摘要中文摘要

本計劃之目的在於利用不同厚度之試片進行熱處理後，探討氧化層對

於材料之機械性質之影響，以及討論 T/D（試片厚度/平均晶粒尺寸）值的變化

對於材料之降伏強度之影響。採用 6mm、4mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、

0.1mm 等七種不同厚度之試片進行拉伸試驗，並藉由不同溫度之熱處理（700℃、

800℃、900℃），得到不同晶粒大小之試片，以探討晶粒大小之變化與氧化層厚

度對於微成形加工之影響。

關鍵字：微拉伸、晶粒尺寸

二二二二、、、、abstract

The aims of this project study on the influence of Oxide Layer on

materials property and the influence of changing T/D ratio on strength of materials

with Fe specimens of different thickness. 7 thickness, 6mm, 4mm,2mm, 1mm, 0.5mm,

0.25mm, 0.1mm, were used to conduct the micro tensile test. In order to get the

different grain size, all Fe specimens undergo heat treatment with different

temperature（700℃、800℃、900℃）. According to the experience result, the influences

of changing grain size and thickness Oxide Layer on micro-fabrication will be found.

三三三三、、、、緣由與目的緣由與目的緣由與目的緣由與目的

近年來，由於微機電系統（Micro Electro Mechanical Systems, MEMS ）技

術的發展與創新，將系統微小化或以微小元件形狀尺寸爲特徵的設計與應用獲得

2

科技界極高度之重視，逐漸成爲航太、精密儀器、生物醫療等領域的研究重點。

隨著微機電系統從基礎研究階段逐步跨入研製開發和實用階段，對於微機電系統

零組件之加工、加工質量、成本和批量等提出了新的要求，這些要求的核心是希

望能夠低成本大量製造微小化元件。因此，傳統的黃光製程或 LIGA 製程等微細

加工技術已經不能滿足微小化元件大量製造的要求；反之，想應用在宏觀世界中

之塑性成形技術的特點如具有快速且低成本大量製造元件的模具製程。爲此，許

多的研究著重於將精密微塑性成形技術應用到微小元件的製造領域，大大地拓寬

了該項技術的應用範圍。精密微小化成形技術可以採用各種塑性加工方法，如微

沖壓(micro punching) 、微拉伸(micro drawing) 、微擠壓(micro extrusion)、微鍛

造(micro forging) 、微壓紋(micro embossing) 以及微彎曲(micro bending)等項，

微機電系統技術雖可以達到 500nm~20µm 的精度，但實際精密微小化成形的各

種複雜形狀的微小零件、其零件的特徵尺寸僅需 20µm 到 900µm 範圍；因此，

微成形技術才能符合特徵尺寸範圍的大量生產需求。隨著微成形加工的需求大

增，許多研究開始探討其尺寸與體積的物理影響。Vollersten 等人[1]即歸納尺寸

效應的來源可以分成物理與結構。物理來源共有純體積尺寸效應(pure volume

size effect) 、表面至體積尺寸效應(surface to volume size effect)以及力相關尺寸效

應(force relation size effect)； 而結構來源可分為晶粒尺寸至厚度尺寸效應(grain

size to thickness size effect) 以及表面結構大小能力尺寸效應(surface structure

scalability size effect)。因此，Gau 等人[2]即以實驗的方式進行鋁材(Al 1100

O-temper) 以及紅銅材(Brass 26000)進行拉伸以及彎曲實驗，其試片的規格以

ASTM-E112 為標準實驗後歸納發現降伏強度(yield strength)與拉伸強度(tensile

strength)隨著 T/D 比(T：材料厚度；D：平均晶粒大小)減少而減少、直到 T/D 比

接近 1 為止。除此之外，兩者材料的可延展性(或稱可成形性)隨著 T/D 比減少

而減少。因此， 提出微成形流應力可以以 T/D 比為函數來表示之。同時，Gau 等

人[3]也對紅銅進行微板金成形之回彈(springback) 實驗， 總結發現當板厚小於

350µm 時、傳統的回彈觀念無法應用於紅銅板材，另提出回彈可以以 T/D 比為

函數替代厚度來表示之。然而，Lee 等人[4]提出對微拉伸成形實驗過程的精度質

疑，認為微成形的過程中、對準(alignment) 精度會影響微拉伸實驗的結果，因

此、提出機構式夾持具來安裝微拉伸試片，並以實驗的方式驗證微試片在經由對

準精度校正前與校正後的應力與應變曲線之差異。

由於尺寸已進入微米級，在厚度方面之晶粒尺寸的控制即成為重要參數。

因此，晶粒尺寸的效應已被獨立出來進行相關成形研究[5-7]，但表面晶粒大小的

效應卻鮮少討論。

綜合以上所述，微拉伸試驗的方法與過程雖已有少數研究發表，但對試片

對準精度的要求、微拉伸過程中之位移量的偵測與破斷過程的觀察等卻少有討

論。這也是本計畫研究的主要討論重點，因此、本計畫即針對微拉伸實驗的規格、

自動控制以及資料擷取、光學真實位移量測等進行設計、製作與界面程式撰寫等

方面之研究。此一平台的建立可以提供其它子計畫的需求進行微 V 型彎曲實

3

驗、微回彈研究以及微引伸實驗等。

三三三三、、、、實驗方法實驗方法實驗方法實驗方法

1.加熱模組之設計

加熱模組的結構設計如圖 1(a)所示，共可分為三大部分，主腔體、上蓋以

及導氣管。主腔體之外徑 10cm，內徑為 9cm，長 9cm。上蓋厚度為 1cm，有一

0.2cm 的排氣口，可用六個不鏽鋼螺絲固定。惰性氣體的導入以導氣管為管道，

所使用之惰性氣體為氮氣。

(a) 加熱模組設計圖 (b) 加熱模寫真圖

圖 1. 試片熱處理加熱模組構造圖

2.微拉伸試片之規範

依據 ASTM 之 A370 對於板材之拉伸試驗定義繪製出本實驗之拉伸試片尺

寸如圖 2 所示，其試片之總長為 100mm，厚度設定為 4mm~0.1mm。加工方式為

放電加工，可以避免因為雷射切割所造成輪廓條紋狀之現象、影響拉伸試驗的結

果。

圖 2. 拉伸試片之規範圖

3.熱處理之流程與步驟

步驟 1：把製作完成的管件放到熱處理爐中，輸入氮氣(避免氧化)，把試片

放入管件中，使用六個六角螺絲鎖緊。

步驟 2：打開熱處理爐調適所須要溫度為 700 度、800 度、900 度或 1000

度後蓋上爐蓋開始加熱。

4. 金相實驗方法

4

1)切割試片：是將較大的材料試片取出,並切割成適當的大小方便於冷鑲埋

以及研磨時能方便握持為原則。切割時必須注意試片的冷卻，以免影響試片的組

織。

2)鑲埋和倒角：鑲埋之原因是因為了方便加工者握持為原則，並且加工時容

易保持試片邊緣的完整性，以便於觀察者容觀察。倒角為了試片拋光時造成拋光

絨布的損壞。

3)細磨：目的在去除表面再鑲埋時造成的損壞和晶粒的變形之深度，剛開始

用號數較小的水磨砂紙開始磨，等試片表面損傷和傷痕較小時，可換大一號的水

磨砂紙並且將試片轉 90°開始水磨，直至試片上無任何刮痕。

4)洗淨試片：砂紙細磨後會殘留砂紙上微細的顆粒，拋光時會造成絨布的損

壞和試片上的刮痕，須用清水將試片上的微細顆粒沖洗完全。

5)拋光：拋光時由粗顆粒的拋光液至細顆粒的拋光液確保試片的光亮度。

6)洗淨並吹乾試片：將拋光後的試片用水清洗，並且用酒精擦拭試片，再以

吹風機將試片上的水或者酒精吹乾。

7)腐蝕試片：塗上腐蝕液是為了腐蝕試片的表面。利用腐蝕液腐蝕試片的相

界及晶界，此邊界特別易受腐蝕形成凹斜槽。當垂直於試片的光線到此凹斜槽

時，不在垂直反射而是轉向，所以此處眼睛所觀察到的呈黑色、其他平整區則呈

白色。因此組織遂有明暗的區別，藉著此種差異以觀察材料內部的顯微組織.。

8)沖洗試片：將腐蝕後的試片立刻用酒精溶液沖洗，停止腐蝕繼續進行。

9)吹乾試片：試片用酒精沖洗後再利用吹風機將試片殘留的酒精或水吹乾，

以免酒精殘留的水會使試片造成氧化物。

10)顯微鏡觀察顯微組織：依組織大小不同在選用不同的顯微鏡倍數,就能正

確的觀察出不鏽鋼的顯微組織，並且將試片的顯微組織拍攝下來以利於觀察。

5. 平均晶粒尺寸計算方法

步驟一：先量取尺規一格幾 mm。在晶粒圖面上先畫一條線後量取該線的總

長度在除以尺規一格大小。

步驟二： 觀察在線上的晶粒顆數，再把總長度除以一格大小後的數據除以

晶粒顆數。

步驟三：計算出截距後把截距的數值查出在 ASTM 內的範圍。

步驟四：使用 ASTM 的表格用內差法計算出平均直徑。以下例為說明：若

尺規上之刻度為 16mm 則定義其為 0.01mm，亦為 10µm。再畫一條線後，將原

尺規放大 10 倍，則原本定義之 10 um 即放大為 100µm。若此線上經過 6 顆晶粒，

則表示為第一次估算晶粒截距為 16.666µm。重複畫線動作共五次，可得 5 次晶

粒經過顆粒數。若分別為 7 顆可得晶粒截距為 14.285µm、8 顆可得晶粒截距為

12.5µm、8 顆可得晶粒截距為 12.5µm，5 顆可得晶粒截距為 20µm，此 5 次總和

除以 5 後可得 15.1902µm。因此， 晶粒截距為 15.1902um

步驟五：平均直徑。由於截距 15.1902 um 介於平均直徑表規範在 16.8~14.1

之間。利用內差法可得方程式：

5

18.9-15.9 / 16.8-14.1= x-15.9/15.1902 -14.1

則 x(平均截距) =1.111*1.0902+15.9=17.11um；故平均直徑等於 17.11um。

6. 微拉伸試驗

本實驗之微拉伸機為 MTS Insight 5kN 機如圖 3(a)所示。微拉伸試驗夾具

目前僅能提供板材實驗所需，而本系統之最大拉伸力為 5kN。由於本實驗之拉伸

試片厚度由 4mm~0.1mm，範圍頗大，在 4mm~2mm 之拉伸實驗除了不符合微拉

伸規範外、本系統之最大拉伸力亦無法提供拉破斷之需求，故 4mm~2mm 之拉

伸試驗是以 100kN 的試驗機來進行如圖 4 所示。為確保兩機型之精度與靈敏度

相符，故以 2mm 試片為測試標準，發現誤差在 0.02%以內，故實驗數據結果具

有可靠度。

(a) 主系統寫真圖 (b) 拉伸試片夾具寫真圖

圖 3. MTS 微拉伸試驗機寫真圖

6

(a) 主系統寫真圖 (b) 拉伸試片夾具寫真圖

圖 4. 厚度 2~6mm 試片之拉伸試驗機寫真圖

四四四四、、、、結果與討論結果與討論結果與討論結果與討論

經由本次的實驗結果，可以分下述四項進行討論：

1. 加熱溫度對不同厚度的平均晶粒尺寸影響

一般而言，微拉伸試驗的探討主題可以分為 1)固定厚度尺寸分析不同平均

晶粒尺寸的影響以及 2)固定平均晶粒尺寸分析不同厚度尺寸的影響。本實驗的方

法為設定加熱溫度與厚度探討平均晶粒尺寸的變化以及利用微拉伸試驗求得機

械性質的變化。因此，加熱溫度設定為 700°C、800°C 以及 900°C，鐵基板材厚

度為 6mm、4mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm 以及 0.1mm。利用晶相實驗可

以算得平均晶粒尺寸如表一、表二與表三所列。如圖 5 所示為在不同加熱溫度

下，平均晶粒尺寸與厚度的關係曲線，可以發現加熱溫度越高、則隨著厚度變小、

其平均晶粒尺寸漸大。

7

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6

Specimen thickness

Ave

rage

gra

in s

ize

700 Celsius Degree

800 Celsius Degree

900 Celsius Degree

圖 5. 不同厚度變化對加熱溫度之平均晶粒尺寸趨勢圖

2. 微拉伸試驗曲線

依據相關文獻可知探討微拉伸曲線特性的方式可以(厚度/平均晶粒尺

寸)為參數值，故除了將實驗後的結果列表於表四外，亦將降伏強度與(T/D)的關

係曲線繪製如圖 6 所示，可以發現當(T/D)值越小時，則熱處理溫度越高，其降

伏強度曲線斜率越大。若以厚度與降伏強度關係曲線觀察如圖 6(b)所示可以發

現，未熱處理與熱處理 700°C 之降伏強度隨著厚度增加而呈現指數型的增加。在

熱處理 800 與 900°C 的曲線可以發現，厚度 1~0.25mm 之降伏強度的隨著厚度遞

減而緩慢遞減；在厚度 0.1mm 的曲線可以發現，平均晶粒的增加影響降伏服強

度頗大，熱處理 900°C 的降伏強度大於未熱處理的兩倍以上。

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200 250 300

Thickness/Average grain size

Yiel

d St

reng

th (M

pa)

0.1mm

0.25mm

0.5mm

1mm

2mm

4mm

圖 6(a). 降伏強度與(T/D)關係圖

8

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Thickness (mm)

Yiel

d St

reng

th (M

pa)

non-htermaltreatment700 Celsius Degree

800 Celsius Degree

900 Celsius Degree

圖 6(b). 厚度與降伏強度關係曲線圖

3. 氧化層的對微拉伸試驗的影響

試片在經過熱處理的過程中，雖有氮氣保護，但發現仍會有氧化層產

生，為了瞭解氧化層所造成之影響，故以厚度 0.1mm 之試片進行兩次實驗，分

別為無熱處理與加熱 700°C 之微拉伸實驗，加熱後之試片表面氧化層不施予研磨

處理，其拉伸曲線如圖分別如圖 7 所示，可以發現無熱處理之試片所得之位移與

負載曲線符合延性材料之特徵如圖 7(a)所示。然而，在具有氧化層之試片所得之

位移與負載曲線可以觀察到降伏強度的增加與下降伏強度的漂移如圖 7(b)所

示。因此，可以依據此一漂移特性來判斷所有的微拉伸試驗的結果是否有因為氧

化層的影響而造成數據誤判。

(a) 去除氧化層之位移與負載曲線圖 (b) 含有氧化層之位移與負載曲線圖

圖 7. 厚度 0.1mm 試片之微拉伸曲線圖

9

4. 0.1mm 的剪切斷裂現象

厚度 0.1mm 之試片在微拉伸試驗後的破壞斷面具有一致之現象、即產生如

脆性材料之 45 度剪力斷面如圖 8 所示。觀察其晶相組織可以發現厚度 0.1mm 試

片之平均晶粒尺寸隨著加熱溫度增加而漸大如圖 9 所示，但由拉伸力與位移位移

曲線圖發現其關係曲線仍為延性材料的趨勢，仍有彈性變形區、降伏點與最大抗

拉強度點如圖 7(a)所示。

(a) 未加熱試片 (b) 加熱 700°C

(c) 加熱 800°C (d) 加熱 900°C

圖 8. 厚度 0.1mm 試片之拉伸破壞寫真圖

(a) 加熱 700°C

(b) 加熱 800°C (c) 加熱 900°C

圖 9. 厚度 0.1mm 試片熱處理後之晶相組織

10

表一：加熱 700°C 對不同厚度之平均晶粒直徑表

材料 厚 度 溫 度 加溫時間 恆溫時間 晶粒截距 平均直徑

鐵 6mm 700 40 分 2小時 30分 13.93µm 15.67µm

鐵 4mm 700 40 分 2小時 30分 14.7µm 16.5µm

鐵 2mm 700 40 分 2小時 30分 15.78µm 17.76µm

鐵 1mm 700 40 分 2小時 30分 16.88µm 18.99µm

鐵 0.5mm 700 40 分 2小時 30分 17.065µm 19.19µm

鐵 0.25mm 700 40 分 2小時 30分 17.42µm 19.597µm

鐵 0.1mm 700 40 分 2小時 30分 18.1µm 20.36µm

表二：加熱 800°C 對不同厚度之平均晶粒直徑表

材料 厚 度 溫 度 加溫時間 恆溫時間 晶粒截距 平均直徑

鐵 6mm 800 50 分 2 小時 30 分 15.789µm 17.76µm

鐵 4mm 800 50 分 2 小時 30 分 16.32µm 18.376µm

鐵 2mm 800 50 分 2 小時 30 分 17.647µm 19.85µm

鐵 1mm 800 50 分 2 小時 30 分 20.475µm 23.025 µm

鐵 0.5mm 800 50 分 2 小時 30 分 21.5µm 24.27 µm

鐵 0.25mm 800 50 分 2 小時 30 分 22.0 µm 24.71 µm

鐵 0.1mm 800 50 分 2 小時 30 分 23.3 µm 26.14 µm

表三：加熱 900°C 對不同厚度之平均晶粒直徑表

材料 厚 度 溫 度 加溫時間 恆溫時間 晶粒截距 平均直徑

鐵 6mm 900 1 小時 25 分 2 小時 30 分 18.67µm 20.99µm

鐵 4mm 900 1 小時 25 分 2 小時 30 分 20.359µm 22.87µm

鐵 2mm 900 1 小時 25 分 2 小時 30 分 21.428µm 24.078µm

鐵 1mm 900 1 小時 25 分 2 小時 30 分 21.875 µm 24.57 µm

鐵 0.5mm 900 1 小時 25 分 2 小時 30 分 22.24 µm 24.975 µm

鐵 0.25mm 900 1 小時 25 分 2 小時 30 分 23.0 µm 25.82 µm

鐵 0.1mm 900 1 小時 25 分 2 小時 30 分 23.53 µm 26.4 µm

11

表四：拉伸試驗降伏強度與(T/D)表

未熱處理 700 800 900 700 800 900

Thickness Yield Strength (Mpa) T/D

4 598 554.127 510.164 433.533 242.4242 217.6752 174.9016

2 578.084 514.479 490.436 317.888 112.6126 100.7557 83.06338

1 497.981 385.728 240.414 229.639 52.65929 43.43105 40.70004

0.5 366.554 316.93 224.312 170.128 26.05524 20.60157 20.02002

0.25 293.45 225.784 198.172 169.42 12.75705 10.11736 9.682417

0.1 199.17 126.5 111.75 90.725 4.911591 3.825555 3.787879

一、參考文獻

1. F. Vollertsen et al., State of art in micro forming, Int. J. of Machine Tools &

Manufac. 46 (2006), 1172-1179.

2. J. T. Gau et al., An experimental study on size effects on flow stress and

formability of Al and brass for microforming, J. of Mat. Proc. Tech. 184 (2007),

42-46.

3. J. T. Gau et al., Springback behavior of brass in micro sheet forming, J. of Mat.

Proc. Tech. 191 (2007), 7-10.

4. H. J. Lee et al., A precision alignment method of micro tensile testing specimen

using mechanical gripper, J. of Mat. Proc. Tech. 187-188 (2007), 241-244.

5. T.A. Kals et al., Miniaturization in sheet metal working, J. of Mat. Proc. Tech. 103

(2000), 95-101

6. E. Nakamachi et al., Elastic/crystalline viscoplastic finite element analysis of

single-and poly-crystal sheet deformations and their experimental verication, Int. J.

of Plasticity 16 (2000) , 1419-1441

7. P. Janssen, Grain size effects in micro-forming: an experimental analysis, Master

Thesis (2003), Eindhoven University of Technology.

2007Asian Symposium on Precision Forging

參訪報告

黃 佑 民

中華民國九十六年十一月

目錄

TU一一一一、、、、UT TU前言前言前言前言 UT ..........................................................................................3

TU二二二二、、、、UT TU參訪行程與項目參訪行程與項目參訪行程與項目參訪行程與項目 UT ........................................................................4

TU三三三三、、、、UT TUASPF MEETING 心得報告心得報告心得報告心得報告 UT ......................................................5

TU四四四四、、、、UT TU參訪工廠心得報告參訪工廠心得報告參訪工廠心得報告參訪工廠心得報告 UT.....................................................................5

TU五五五五、、、、UT TU結論與建議結論與建議結論與建議結論與建議 UT .............................................................................12

3

一、 前言

亞洲精密鍛造研討會每隔兩年舉辦，今年邁向第十屆主辦國為印

度；此行主要目的為發表鍛造相關論文與參觀印度製造車用汽車零組

件鍛造廠，透過亞洲各國(日本、韓國、大陸、印度)所發表論文與印

度工廠參觀，從中獲得技術的提升、良產量提高、製程設備的相關知

識，期望能開發出高質化、更低成本的產品，藉此幫助提國內學界、

業界提升自我技術能力；此外，對於金磚四國之一”印度”以實地考察

協助國內業者了解印度發展狀況。

經由本次研討會與鍛造工廠參訪，對於亞洲各國汽、機車鍛造技

術現況及未來發展趨勢進行觀摩學習並取得進一步之了解，將有助於

本人研發成果的落實與推廣。

4

二、 參訪行程與項目

2007 年精密鍛造研討會議程

日期 行程 交通 時間 活動內容

11/4(日日日日) 台灣台灣台灣台灣→印度印度印度印度 飛機 0815-1300 今日搭機前往印度新德里

11/5(一一一一) 印度印度印度印度 T08:00-13:00T TRegistrationT

T09:.00-10:00T TInauguration & WelcomeT

T10:00-10:30T THigh TeaT

T10:30-11:00T TKeynote Lecture IT

T11:00-11:30T TKeynote Lecture IIT

T11:30-12:00T TKeynote Lecture IIIT

T12:00-12:30T TKeynote Lecture IVT

T12:30-13:00T TKeynote Lecture VT

T13:00-14:00T TLunchT

T14:00-15:00T TTechnical Session I (contributed papers) T

T15:00-15:30T TTeaT

T15:30-18:30T TTechnical Session II (contributed papers) T

11/6(二二二二) 印度印度印度印度 T09:00-09:30T TKeynote Lecture VIT

T09:30-10:00T TKeynote Lecture VIIT

T10:00-10:30T TKeynote Lecture VIIIT

T10:30-11:00T TInvited Lecture IT

T11:00-11:30T TTeaT

T11:30-12:00T TInvited Lecture IIT

T12:00-12:30T TInvited Lecture IIIT

T12:30-13:00T TInvited Lecture IVT

T13:00-14:00T TLunchT

T14:00-15:40T TTechnical Session III (contributed papers) T

T15:40-16:00T TTeaT

T16:00-18:00T TTechnical Session IV (contributed papers) T

11/7(三三三三) 印度印度印度印度 T09:00-13:00T Technical Visit I to automobile industry related plant

T13:00-14:00T TLunchT

T14:00-16:00T TTechnical Visit II to forging industry related plantT

11/8(四四四四) 印度印度印度印度 T今日無飛往台灣航班(參觀印度國家裡實驗室)T

11/(五五五五) 印度印度印度印度→台灣台灣台灣台灣 T1410-2215T T今日抵達台灣TTT

5

三、 ASPF Meeting 心得報告

台灣赴印度參加會議人員共 4 位，除了本人之外，還有成功大學

李榮顯教授、高雄應用科大高永洲副教授及金屬中心成形組陳威廷先

生，此行發表論文共 5 篇，其中成大李教授代表台灣鍛造會，發表台

灣鍛造業發展趨勢與各國交流，本人之發表的論文題目為「Analysis of

Lateral Pressure in Metal Extrusion Process」，被安排為第一天之

keynote lecture。

各國發表的論文均呈現最新的鍛造製程與電腦輔助模擬分析技

術，目前各國朝向精密鍛造、低成本、省能源、環境保護等方向發展，

主要是以降低日後機械加工為發展趨勢。

印度的鍛造技術在亞洲居落後地位，不過近年來透過國外廠商至

印度設廠，並部份技術移轉，帶動印度工業技術大躍進，目前在鍛造

技術方面與台灣、韓國已無太大的差異。 金磚四國之一”印度”，當

地的發展狀況，值得好好觀察，在新德里四周已有車廠進駐，如日本

知名汽車廠 TOYOTA、HONDA 等，高科技產業有 IBM、Eircsson

等公司；日前報導未來印度將會超過日本，成為第三大經濟體，其實

是有機可循，印度國內大興土木，除了基礎建設外，百貨公司、商圈

及豪華別墅逐步興建完成。各國知名大公司紛紛至印度投資設廠，嚴

然成為一種趨勢，目前觀察到印度現在定位可能是工廠，未來可能變

成市場。

四、 參訪工廠心得報告

（一）Shivam 公司

Shivam 建立於 1999 年 (圖 1)，公司資本額約 1500 百萬印度

6

幣，該公司專門製造汽車傳動系統零組件，主要為日本本田

(HONDA)、德國知名車廠 OEM 代工廠，目前公司員工為 950 人，

廠內設備由各國購置，如圖 2 所示，其中兩台 630 噸溫鍛機，向台

灣金豐公司購買。

參觀 Shivam 工廠內部，該公司鍛造有熱鍛、溫鍛、冷鍛，其

鍛造發展近淨型鍛造技術，工廠設備動線良好，推行品質管制很積

極，在每個工作站均有製程管制圖與標語；由於該生產車用齒輪，因

此對於鍛件表面精度與尺寸公差要求嚴格。工廠設備，如圖 3 ~ 圖 8

所示。

圖 1. Shivam 公司外觀

圖 2. Shivan 廠內設備

7

圖 3. warm forging

圖 4. (a) hot forging (b) cold forging

(a) (b)

8

圖 5. CNC Turning

(a) (b) (c)

圖 6. (a)Gear Shaping (b)Gear Shaving (c)Gear Hobbing

圖 7. (a) heat treatment (b) CNC

(a) (b)

9

Shivam 公司營業額 1999年 38萬美元至 2007年 4450萬美元，

短短 8 年間營業額成長 117 倍，成長速度非常驚人，如圖 9 所示。

圖 8. (a)water CNC tool & cutter grinder (b)M & M Gear analyzer

(a) (b)

圖 9. Shivam 公司每年營業

10

（二）參觀印度國家物理實驗室

印度國家物理實驗室(圖 10) 如同台灣工業研究院、金屬中心

等，該實驗室與當地廠商共同開發新產品或新製程後進行技術移轉；

此行拜訪金屬研究部門，主要討論擠型技術相關議題，由該廠負責人

帶領參觀 500 噸垂直型擠製機(圖 11)，並展示該部門擠製研發成果，

談到熱擠製該實驗室是否建立高溫擠製材料機械性質資料庫，得知目

前尚未建立，由於高溫擠製材料變型量大，因此需要建構高溫扭轉實

驗設備，目前台灣並沒有高溫扭轉試驗機，經過討論希望能結合印度

國家物理實驗室建構實驗設備的經驗、台灣金屬研究中心與成功大學

研發能量，透過合作案進行共同研究；成大李教授提議明年金屬研究

中心與成功大學可以邀請印度實驗室負責人 Dr. Gupta 做學術上的交

流。

圖 10. 印度國家物理實驗室

11

圖 11. 500 ton Vertical hydraulic

12

五、結論與建議

此次參加印度主辦的 2007 年第十屆精密鍛造研討會，獲得以

下幾項成效：

(一) 透過亞洲各國論文發表，可瞭解各國鍛造技術發展現況與未

來趨勢，提供國內從事鍛造產學界未來研究發展方向。

(二) 印度為金磚四國之ㄧ，目前該國首都新德里處於百廢待興狀

態，整個城市到處從事基礎建設，屬城邊四周已有車廠進駐

(TOYOTA、HONDA、鈴木、現代汽車等)，伴隨而來的衛星工

廠也紛紛設廠，另外，不乏高科技產業進駐(IBM、易利信

等)，有這麼多世界級大廠進駐，說明印度未來發展無可限

量。

(三) 在汽車銷售量趨近於飽和的台灣、日本等國，目前印度是汽

車工廠，未來可能變成商機不限的市場。

(四) 本次印度廠商參訪，了解印度與台灣不同規模之鍛造廠之生

產優、劣勢，進而蒐集相關技術之關鍵點，以期能做為後續

研發成果推廣方向與方法的參考。