高考申論題
115年
[機械工程] 機械製造學(包括機械材料)
第 五 題
請說明並比較金屬粉末射出成型技術與傳統粉末冶金技術在下列四個特性上的差異:1.成形方式;2.粉末粒度;3.產品密度與強度;4.設計自由度與精度。(20 分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題測驗先進製造技術「金屬粉末射出成型(MIM)」與「傳統粉末冶金(PM)」的比較。解題應依照題目規定的四個特性逐點對比說明。1.成形方式:MIM 是結合塑膠射出成型原理,將金屬粉末混入結合劑後射出,再脫脂燒結;PM 是將乾粉填入模具後用模具施以單向或雙向高壓壓製成生胚,再燒結。2.粉末粒度:MIM 為了能像流體般射出及高密度燒結,使用極細的粉末(2~20 μm);PM 主要靠機械壓實,粉末較粗(50~100 μm)。3.產品密度與強度:MIM 燒結後密度極高(近理論密度95%以上),孔隙少,強度高;PM 壓製時壓力分佈不均,內部常有孔隙(密度約80-90%),強度較低。4.設計自由度與精度:MIM 能製作如塑膠件般複雜的三維幾何(如側孔、底切),自由度極高,但因結合劑揮發導致收縮率大(約15-20%),尺寸公差控制較具挑戰;PM 受限於脫模方向,只能做二維複雜、三維簡單的柱狀零件,設計自由度低,但無脫脂收縮問題,徑向精度較高。清楚以條列或對比形式呈現即可滿分。
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【考點分析】 本題考查粉末冶金製程的演進與比較。金屬粉末射出成型技術(Metal Injection Molding, MIM)結合了塑膠射出成型的形狀複雜性與傳統粉末冶金(Powder Metallurgy, PM)的材料特性。考生需針對題目指定的四個維度,精確點出兩者在製程原理與最終產品表現上的差異。 【理論/法規依據】
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