■邱耀弘博士
前言
本期內容為粉末冶金專刊,按照Dr. Q 的想法,將PM(Press Molding 粉末壓制) + PIM(Powder InjectionMolding 粉末注射成形) + AM( 增材製造) + DB(Diffusion Bonding 擴散焊接) 等四種製程的過去、現在、未來,結合點匠錄的撰寫由四個角度( 人、法、料、機) 的內容,供各位讀者閱讀並了解。
人:
點將、匠錄,特別介紹相關粉末製品行業的人物,其說是介紹業界知名人士,倒不如說是紀錄這些人物,他們的出現左右了現代大中華地區粉末冶金技術的未來命脈與動向。
法:
方法與製程(Process),整個粉末製程的源頭是產品設計,沒有產品,一切空談,但是要採用粉末製程就必須了解如何設計產品來適合粉末製程的加工,記得,不要堅持用單一工法來展現技術( 例如全程CNC 切削加工),而是要用最經濟和有效率的方式,粉末有大有小、工法也因產品的要求如幾何形狀、機械性質以及需求時程和數量而有差異,這些都是源自於起始的設計。
有了產品的形狀和規格,工程就開始製作製造可行性的分析(Design For Manufacturing, DFM),一切以”紙上談兵”的方式來討論,如果沒有可靠的模擬軟件協助,相信工程師們勢必要花更多的時間、金錢,老闆們的荷包失血甚至抓不到訂單,因此對於模擬和分析的投入,也是粉末製程極為重要的。
再者,如何確認產品製作完成合乎規格要求?設計的初期就要決定檢驗手段與儀器,必須跟隨製程而逐一檢驗,而不是製作完成才來做檢驗,否則一但出現不良品,損失極為可怕,尤其是出貨到客戶端才發現,甚至在使用過程出現異常,那就不是容易解決的問題了。
圖1:恆普真空是大陸自有品牌,他們的批次式石墨真空脫脂燒結爐的市佔率超過70%,第一家把沉重的變壓器” 背” 起來,為客戶節省了佔地空間
圖2:亙易隆混煉造粒一體機是最早實現MIM 餵料的單機兩個製程結合的設備,連續混煉與造粒程序減少了工作上搬移餵料團塊的風險,也是業界體積和佔地面積最小的設備
料:
原料選型,粉末是整個粉體製程最重要的有形起點,由微觀的奈米級粉末到巨觀的塊材,都屬於粉末冶金的源料選型範疇,特別要注意到的是粉末冶金和鑄造冶金的最大差異在於:前者是由室溫往高溫再回到室溫,後者是熔解後再往室溫凝固,因為以固體形是由下往上加溫的固態擴散使得材料設計的限制減少,不會因為熔解後材料偏析造成的困擾,這是粉末製程的優勢。我們也一起看看Dr.Q 為了讀者介紹現今中國境內製粉技術的”升級版”現況。
另外,成形過程所需要的添加劑以及個別的功能,也將會在本期內撰寫專稿加以說明,尤其是利用了粘結劑低溫可固化粉末的特性,在MIM 應用之後將擴展到3D 打印的機會,這樣的發展將有助於3D 打印成本的降低以及更加普及化。
機:
設備的改良,沒有最好的,只有不斷地加以改良更好用的設備,這種信念在大中華地區是不停歇的,對於粉末產業而言,眾多的設備廠商願意投入大量的資金與研發精力,使得粉末成品更有效率更低成本的生產出來,也造就了粉末產業蓬勃的發展。尤其對於更安全作業、自動化、保護環境的努力,粉末冶金產業從以前臟、臭的印象轉變成乾淨、無污染、高度自動化,擊敗了眾多競爭產業如翻砂鑄造、壓力鑄造,更因為近淨型加工的優異表現,結後自動化的數值切削和檢驗設備配合,成功的成為近五年3C 產品最樂於採用的結構金屬零件製程。是甚麼樣的理念成就了這些結果?聚沙成塔、眾志成城,落實的執行讓粉末成形產業能有今天,接下來就請大家仔細閱讀本期的內容了。■