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普考申論題 105年 [機械工程] 機械製造學概要

第 一 題

📖 題組:
四、試說明下列鑄造方法及列舉一項用此方法製造之工業產品。(每小題 5 分,共 25 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

翻砂鑄造法(sand casting)

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看到「翻砂鑄造法」,應直覺聯想其為最基礎且廣泛應用的「消耗性鑄模製程」。答題時需點出用砂造模、重力澆注、破壞取件的核心物理原理,並結合其成本低、適合大型複雜件但表面粗糙的工程特性,最後舉出如引擎缸體或機床床身等經典實例。

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【破題】 翻砂鑄造法(Sand Casting)為最傳統且應用最廣泛的消耗性鑄模製程(Expendable mold casting)。 【論述】

小題 (二)

壓鑄法(die casting)

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看到壓鑄法,應立刻聯想到『高壓』與『金屬模具』兩大關鍵。答題時先點出其物理定義(高壓射出與凝固),接著說明其工程意義(高尺寸精度、適合大量生產、易有氣孔缺陷),最後結合低熔點合金(鋁、鎂、鋅)舉出常見的工業產品即可完整拿分。

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【破題】 壓鑄法(Die Casting)係指利用高壓將熔融金屬快速射入精密金屬模穴中,並在壓力保持下冷卻凝固成型的鑄造製程。 【論述】

小題 (三)

脫蠟鑄造法(lost-wax casting)

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看到「脫蠟鑄造法」,應先聯想到其工業正式名稱「熔模鑄造(Investment Casting)」,核心概念是「消耗性模型」與「一體成型無分模線」。答題時需依序簡述製程步驟(蠟模製作、沾漿造殼、加熱脫蠟、澆注金屬)、工程優點(高精度、可做複雜形狀),最後舉出具代表性且高附加價值的工業實例即可拿滿分。

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「脫蠟鑄造法(Lost-wax casting)」工業上常稱為熔模鑄造(Investment casting),屬於一種使用消耗性模型(Consumable pattern)的精密鑄造工藝。 物理定義與製程原理:將蠟或易熔材料射出成型製成「蠟模」,將蠟模組裝於流道樹上後,反覆浸入陶瓷漿料(Ceramic slurry)並撒上耐火砂,乾燥固化形成陶瓷外殼。接著加熱使蠟材熔化流出(脫蠟過程),留下無分模線的中空模穴,最後將熔融金屬澆注至預熱的陶瓷殼模中,凝固後擊碎殼模即得鑄件。 工程意義與特徵包含:

小題 (四)

全模鑄造法(full-mold casting)

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看到「全模鑄造法」,應直覺聯想到「保麗龍模」或「消失模」,核心考點是模型材料(發泡聚苯乙烯 EPS)在澆注時受熱氣化消失的物理過程。作答時需明確指出其不需起模、無分模面與砂心的『工程意義』,最後舉出需具備複雜內部孔洞的經典工業產品(如引擎缸體)即可拿滿分。

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【破題】 全模鑄造法(Full-mold casting)又常被稱為消失模鑄造,是一種使用可氣化之高分子材料作為消耗性模型的砂模鑄造製程。 【論述】

小題 (五)

石膏模鑄造法(plaster mold casting)

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看到「石膏模鑄造法」,應先聯想其模具材質特性(低導熱率、低耐火度),進而推導出其僅適用於「低熔點非鐵金屬」。作答時需點出其工程優勢(高尺寸精度、表面平滑、適合作薄壁)與一項經典的工業應用(如鋁合金葉輪)。

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【破題】 石膏模鑄造法(Plaster Mold Casting)是一種以石膏(硫酸鈣)為主要造型材料的消耗性鑄模製程,以高表面光潔度與優異的尺寸精度著稱。 【論述】

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