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螺纹刀具是用于加工各种内外螺纹的专用工具,在机械加工领域使用广泛,需求量大。螺纹刀具在国际刀具市场占有重要地位,美国、德国、日本等发达国家的螺纹 刀具销售量约占刀具总销售额的25%,仅次于麻花钻(约30%)。近年来,随着切削加工条件的变化以及对高生产率的重视,对螺纹刀具的材料、表面处理、结 构参数等提出了更高要求。了解国外螺纹刀具的现状及发展趋势,对于我国螺纹刀具生产企业调整产品结构、提高产品水平、积极参与市场竞争具有积极意义。本文 对螺纹刀具的刀具材料、表面涂层、品种规格、加工设备、产品质量、营销技术等六个方面对国外螺纹刀具的现状及发展趋势进行初步探讨,希望对国内同行有所裨 益。
1 刀具材料
国外绝大部分工业用螺纹刀具均采用高速钢制造,用合金工具钢制造的螺纹刀具通常只限于家庭使用。如德国GUHRING精密工具公司生产的丝锥82%以上采 用高性能高速钢材料制造,约6%采用硬质合金制造,约8%采用粉末冶金高速钢制造;仅占丝锥总产量约4%的手用丝锥也大量采用普通高速钢制造,合金工具钢 已很少使用。该公司90%以上的圆板牙采用普通高速钢制造,其余采用高性能高速钢制造。日本OSG公司、德国EMUGE公司等著名的螺纹刀具制造商约有 50%的螺纹刀具采用高速钢制造,其余50%则采用粉末冶金钴高速钢、硬质合金、高性能高速钢等高性能优质材料制造。在难加工材料、硬材料工件的螺纹加工 中,粉末冶金钴高速钢刀具材料日益受到重视,其抗弯强度、耐磨性、热硬度等性能指标可比普通含钴高速钢提高2~3倍。但由于粉末冶金高速钢加工成本较高, 目前在螺纹刀具选材时尚不能普遍使用。
2 表面涂层
高速钢螺纹刀具进行表面涂层后,可有效降低切削摩擦力,减少刀具磨损,大大提高刀具切削性能和使用寿命(一般可提高刀具使用寿命2~3 倍)。目前TiN涂层及复合涂层工艺在国外螺纹刀具生产中已得到广泛采用,如德国GUHRINR、EMUGE等公司的各种涂层产品已占其螺纹刀具产量的 40%左右。
硬度是高速钢螺纹刀具切削性能的重要参数之一。在加工螺纹过程中,会产生较高切削热并传递给刀具,从而使刀具硬度降低。据有关资料介绍,当切削区温度超过 550℃后,刀具的金相组织将发生变化,导致刀具硬度快速下降;温度每升高100℃,硬度下降幅度可达300~400HV;若刀具硬度降至 59~60HRC,将基本丧失切削能力。螺纹刀具经涂层后其表面硬度可明显增高:TiN涂层硬度可达2300HV以上;TiCN涂层硬度可达 3000HV以上。螺纹刀具的表面涂层各具特色,并有不同的适用范围:经TiCN涂层的高速钢螺纹刀具硬度较高,可达到与未涂层硬质合金刀具相当的切削性 能;此外,在某些切削场合,TiCN涂层高速钢丝锥与未涂层硬质合金刀具相比具有费用较低的优势。用TiCN涂层丝锥攻削黄铜板或铸铝工件时,刀具使用寿 命可提高10倍以上;用TiAlN涂层丝锥攻削灰铸铁或过共析铝合金工件时,刀具使用寿命可提高4倍以上。与TiN涂层相比,TiAIN涂层可使刀具具有 更高硬度和更好的抗氧化性能,因此TiAIN涂层刀具更适合用于高速切削加工。
3 品种规格
为适应不同材料、不同型式、不同精度的螺纹加工需要,国外螺纹刀具制造商不断改进刀具结构和几何参数,开发出大量新产品。以丝锥为例,就有可改变切屑排出 方向的带刃倾角丝锥、螺旋槽丝锥、不产生切屑的挤压丝锥、可喷屑或带内冷却功能的中心带孔丝锥、具有容屑功能的内容屑丝锥、具有防折断功能的带六角颈丝 锥、高精度拉削丝锥、带导柱丝锥、前端带钻铰刃的组合丝锥等,品种繁多,功能各异。其中仅带冷却液输入孔的丝锥就有20多个品种,最小规格仅为φ3mm。

此类丝锥使用时,冷却润滑剂通过冷却孔直接喷向切削区,通过降低切削区温度,可有效防止刀瘤的形成,同时便于切屑随冷却液从容屑槽中排出;由于切屑被冷 却,可降低对工件的温度影响,改善被加工表面质量。用此类丝锥加工难切削材料,丝锥使用寿命可提高一倍以上。据1998 年EMUGE 公司产品样本统计,EMUGE公司的螺纹刀具品种规格总数近10万个,仅M6丝锥的品种(不同材料、不同型式)和规格(不同螺距、外形尺寸)就有200多 个,M6板牙的品种规格有50多个。国外制造的不同结构丝锥的数量构成比大约为:直槽30%,螺旋槽40%,螺尖20%,挤压10%。
发达国家不仅重视开发螺纹刀具新产品,同时大力研究开发螺纹加工新工艺,如:①利用双辊子法滚压加工锥形、梯形(包括多头)螺纹和特殊螺纹;②采用轴向滚 丝头和自动滚丝机在壁厚0.8~3mm 的空心毛坯上自动滚压M5~M60外螺纹;③高效率、高精度、多功能MC行星丝锥,可由加工中心三轴同时控制加工,同一螺距的丝锥可加工不同直径的螺纹, 切屑细小,易于排除,加工尺寸的调整可由NC程序自动进行。
4 加工设备
随着微电子技术和计算机技术的飞速发展与广泛应用,近十年来国外螺纹刀具制造技术与装备水平发生了巨大变革和提高。如丝锥制造已广泛采用整体磨削工艺,利 用高速磨削、高压冷却、自动操作及自动上下料等先进工艺手段使丝锥外形一次成型,生产效率大幅度提高。德国JUNKER公司生产的快速点磨削式外圆磨床采 用立方氮化硼(CBN)砂轮,仅需6秒钟即可完成包括丝锥顶尖、刃部、颈部、柄部的一次磨削成型(如需磨方头,只需增加0.5秒即可完成)。该公司还生产 可磨沟、磨刃倾角、磨螺纹的高速、高效NC、CNC磨床,其中 520CNC磨床加工一个M10丝锥的螺纹仅需20秒钟。瑞士REISHAVER生产的RGB25 CNC螺纹磨床既可在机床上直接编程加工各种丝锥,也可与设计中心的计算机联接,根据设计中心的指令加工各种丝锥,大大提高了“小批量、多品种、短周期” 的柔性生产能力,供货周期一般仅为一个星期,特殊刀具最快可在2~3天内交货。日本OSG公司拥有数十台德国JUNKER公司制造的丝锥螺纹磨床;德国 EMUGE公司拥有瑞士REISHAVER公司制造的14台GBA机床和多台RGB2510机床。国外螺纹刀具制造商一方面十分重视在关键工序上重点引进 加工效率高、自动化程度高及本国缺少的高精尖设备(一般占全部设备的3%~5%);另一方面强调立足自身,依靠技术进步,开发具有独自特色的工艺装备。通 过研制开发高效专用设备,将计算机技术应用于专用设备,提高专用设备的自动化程度,满足操作简单、调整方便、产品质量稳定的要求,同时最大限度地发挥引进 设备的效能,使国外不少螺纹刀具制造商的工艺水平和装备水平达到世界一流。如日本OSG公司的自制专用设备占全部设备的约60%,可很好满足开发新产品的 特殊需要。
5 产品质量
国外螺纹刀具制造商非常重视产品质量,将不断提高产品质量作为企业发展战略的重要内容。为保证产品质量的可靠性,大量采用先进的加工设备和加工工艺。如对 丝锥毛坯先热处理后成型,以消除冷热加工产生的变形,保证产品的内在质量;采用先进的检测手段,辅以计算机数据处理,使产品检测准确、方便、直观;不断进 行产品性能试验,建立切削数据库,及时向用户提供准确、完整的切削数据,保证用户获得最佳效益。此外,国外螺纹刀具制造商的产品样本,对于如何根据不同的 被加工材料确定丝锥结构型式、切削参数、冷却液的选用等都有详尽介绍,以帮助用户进行选择和使用;产品标记一般采用激光刻印,美观、清晰;产品包装也各具 特色,让用户一目了然。保证产品从里到外全方位的高质量是国外螺纹刀具制造商赢得市场的重要法宝之一。
6 营销技术
在市场竞争不断加剧的今天,国外螺纹刀具制造商将产品营销方式作为重要的技术诀窍,营销工作受到高度重视。国外厂商把为用户提供最佳服务、最大限度地满足 用户需要视为企业生存发展的首要条件,将建设强有力的售后服务系统作为占领市场的重要法宝,因此非常重视建立技术水平高、服务力量雄厚的营销队伍,其数量 一般占企业人数的10%左右,其中销售工程师占60%以上。销售服务人员面向市场,直接与用户见面,根据用户的不同需要提供不同材质的螺纹刀具和各种切削 刃几何参数,尽量满足用户切削高质量螺纹、获得最佳经济效益的需求。国外制造商还十分重视价格竞争以及客户购买心理研究,将制定动态的价格政策作为营销的 有效手段。德国、日本的螺纹刀具制造商的产品价目本印刷得与产品样本一样精美而详细,根据用户希望购买价廉物美产品的心理,价目本上的产品报价通常较高且 每年按3%~5%的比例增加,但实际成交时给予客户的折扣总是让客户觉得物超所值。
进入21世纪后,高速切削技术及工厂自动化、智能化加工技术的发展对螺纹刀具提出了更高要求。国外目前已批量生产主轴转速达2000~3500r/min 的加工中心,但配套刀具的切削能力尚不能满足这些先进设备的要求。因此,必须加快对螺纹刀具(包括刀具材料、结构型式、几何参数等)的研制和开发,使“每 一把刀具都调整到适用于每一个具体加工对象”。应特别重视对超硬刀具材料及刀具表面涂层技术的开发,改善螺纹刀具的切削性能,提高其使用寿命,以满足高速 切削的需要。工厂自动化和无人化加工要求刀具产品除具有较高的可靠性、较长的刀具寿命和良好的排屑结构外,还必须具有较高的质量稳定性和切削刃重复精度。 此外,为适应机械制造业未来发展的需要,还必须开发螺纹刀具识别系统、在线监控系统及刀具运输、刃磨、调整等全方位管理系统。
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热 塑性弹性体(TPE)是一种介于橡胶和热塑性塑料特性的高分子材料,具有橡胶和塑料的双重性和宽广特性,广泛应用于汽车、电子电气、建筑、医疗等领域。随 着新技术的发展,促进了TPE性能的不断优化和提升,应用领域不断拓展,尤其是汽车和医疗领域需求强劲;此外由于人们环境意识的提高,材料回收性成为选材 的一个重要因素,全球废弃的PVC成为环境污染的重要问题,国外限制使用PVC呼声日趋高涨,也促进了TPE消费快速增长。目前工业化生产TPE主要分为 以下几类:苯乙烯类(TPS)、烯烃类(TPO)、氯乙烯类(TPVC)、氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类 (TPF)、双烯类(TPB、TPI)等。
2003年全球TPE消费量约为1 850 kt,过去10年全球保持年均6%左右增长速度,2003年比2002年增长了6.4%。目前TPE消费结构中TPS约占44%、TPO占31%、TPU 占9.5%、TPEE占6.5%、其他TPE占9%。运输工业及有关行业已成为TPE头号下游消费市场,2003年用量约为1 050 kt。随着美国和欧洲汽车产量的增加,以及中国及环太平洋地区一些国家工业的迅速发展,TPE应用日益扩大,近年来增长强劲的是动态硫化热塑性弹性体 (TPV)。其在以汽车为中心的应用市场连续保持年均增长15%以上,作为替代软PVC和橡胶的新型高性能材料,具有成本和性能上的优势。国外报道预测, 未来几年苯乙烯类热塑弹性体(TPS)仍居用量之首,但是所占份额呈下滑趋势;随着TPO进入汽车和医疗市场,替代传统的热固性橡胶和聚氯乙烯材料等, TPO市场份额将不断扩大,消费量快速增长。未来几年全球TPE消费将提速,预计年均需求增长率将达到7%左右,2006年全球TPE需求量将达到2 200 kt左右。
我国是TPE重要的消费市场,2003年消费量约为300 kt,其中主要是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物(SBS)。随着我国近年来汽车工业高速发展,TPO类热塑弹性体的应用将迅猛增加,预计未来几年我国TPE的 消费年均增长率将超过12%,2006年消费量将达到420 kt左右。我国已成为全球TPE需求增长最快的国家之一,而且尤其是以汽车为中心应用市场将保持年均15%~20%的高速增长。
2 热塑性弹性体现状与进展
2.1苯乙烯类TPE[1,4-8]
苯 乙烯类TPE为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型共聚物,主要品种为SBS,目前全球TPS生产能力约为1100 kt/a,年产量在800 kt以上。我国SBS生产能力约为200 kt/a,主要生产企业为巴陵石化、燕山石化和茂名石化,年产量约为170 kt。SBS具有良好拉伸强度和弹性,耐摩擦和疲劳性能优异,且价廉物美,主要用于胶鞋、改性沥青、合成树脂改性剂和粘合剂等,其中80%左右消费量用于 制鞋业。目前我国已经成为全球鞋类主要生产国与出口国,2003年鞋类产量约为65亿双,其中胶鞋产量为45亿双,出口约30亿双。由于胶鞋制造是典型的 劳动密集型加工产业,在我国未来发展前景十分看好,目前国内SBS尚无法满足市场需求,每年需要从中国台湾、韩国、日本和俄罗斯进口大量的SBS产品, 2003年进口量约为100 kt。
发达国家和地区的异戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物(SIS)发展很快,其产量已占TPS产量的30%左 右,约90%用于粘合剂领域,采用SIS制备的热熔胶不仅粘接性能优越,而且耐热性好,已成为欧美日各国热熔胶的主要材料。我国自20世纪90年代中期开 始SIS研究开发,燕山石化开发了3个牌号SIS产品,吉化开发了JHY201和301两个牌号的SIS,但是至今还没有实现工业化,仅有巴陵石化建有1 套SIS生产装置,2003年产量为5 kt左右,用于生产热熔压敏胶带。近年来我国热熔胶市场一直保持快速增长势头,2003年热熔胶消费量达到102 kt,其中热熔压敏胶带达到48 kt/a,消耗SIS 15 kt左右,从国外进口10 kt SIS以满足国内市场需求。随着我国大型乙烯装置的建设速度加快,C5资源综合利用将加快实施,为我国加快发展SIS 提供了原料保障。
由于 SBS存在的最大问题是不耐热,为此欧美等国对其进行了一系列性能改进,其中利用SBS经饱和加氢得到SEBS,可使抗冲强度大幅度提高,耐候性和耐热老 化性明显提高。SEBS不仅可以替代SBS应用,还是工程塑料类如聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)合金的增容剂。SBS或SEBS与聚丙烯(PP)熔融 共聚形成互穿网络化合物(IPN),SBS或SEBS为基材与其他工程塑料形成IPN-TPS,大大提高了工程塑料的耐寒和耐热性能。国内2002年巴陵 石化的SEBS中试装置通过鉴定,计划未来两年内建设30 kt/a的SEBS/SIS装置。
近几年来,国外发达国家和地区苯乙烯类TPE产品市场成熟,需求增长稳定,国内外新品种开发主要集中在茂金属合金、医疗用无毒透明产品等方面。
如国外最新开发的新型茂金属聚合物聚苯弹性体(PSE),其中苯乙烯含量达到80%,PSE与聚乙烯(PE)形成了两相连续分布的共混合金,这种合金既具有强度又具有韧性,成为力学性能优异的韧性材料。
美国Teknor Apex公司开发用于医疗管用的MP1508L1和MP1871-R配混料,属于结合氢化异戊二烯橡胶的TPS产品,替代传统胶乳和塑料填充管,具有更好的透明度和加工性能。
2.2烯烃类TPE[9-23]
聚 烯烃类热塑性弹性体(TPO)由橡胶和聚烯烃构成,通常橡胶组分为三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)和丁基橡胶;聚烯烃组分主要为聚丙烯 (PP)和聚乙烯(PE)。TPO目前已成为汽车和家电领域的主要橡塑材料,其中汽车上用量占总产量的75%以上,是热塑性弹性体(TPE)中增长最快的 一个品种,TPO产品中用量最大的是EPDM/PP。
TPO生产工艺开发最早的技术是机械掺混法。随着美国高级弹性体系统(AES)公司成功开发 完全动态硫化工艺制备的聚烯烃热塑性弹性体(TPV),使其性能大为改观,耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等有明显改善,成为目前TPO市场上的主流产 品。动态硫化工艺成为TPO合成工艺技术主要发展方向。目前全球TPO消费量约为580 kt,未来几年增长速度将高于TPE平均增长速度达到7.5%左右,2006年全球TPO需求约为730 kt。
我国TPO开发较晚,随着我国汽车工业快速发展,加之轿车的塑化与轻型化发展趋势,近年来国内对TPO需求量迅猛增加,应用研究进展迅速,部分国产TPO专用料已开始替代进口汽车专用料,但是TPV生产较少,尚处于起步阶段。
大 连理工大学开发的系列EPDM/PP产品用于生产汽车保险杠、内饰件、仪表板、风机罩、轮罩和箱包等,产品已经通过认证,目前在夏利、奥迪、捷达和奥拓等 轿车中应用,品种达30余种。北京化工研究院承担国家“八五”攻关项目,进行研究EPDM/PP,产品主要是汽车保险杠和仪表板,用于上海桑塔纳、一汽解 放轻型卡车和二汽重型卡车,替代进口材料,累计装车150万辆以上。中国科学院长春应用化学研究所以PP为基础树脂,EPDM为增韧剂,二异丙基苯类过氧 化物为交联剂,加入刚性填料、滑石粉、碳酸钙,研制开发出汽车保险杠专用料。福州塑料研究所开发的新型改性塑料EPDM/PP,具有良好的机械强度和刚 性,较高的热变形温度和适宜的熔体流动速率,可以用作汽车保险杠和仪表板。中石油吉化公司研究院建有1 kt/a的EPDM/PP生产装置,产品为JHH-221、JHH-222、2E1等三个品种,主要为一汽生产线所配套,可以用于30余种汽车配件的生 产。北京燕山石化公司树脂所将PP、EPDM和云母共混制得既有耐冲击性又具有较高弯曲模量的复合材料,可以用于注塑汽车仪表板和汽车塑料件等。金陵石化 研究院以高熔体指数的本体聚合物PP为基础树脂,采用非过氧化物交联体系,研制出PP/EPDM/PE汽车保险杠,该法与传统的有机过氧化物交联体相比, 工艺简单、产品质量好。辽阳石油化纤公司用均聚物PP、EPDM、相溶剂、滑石粉共混,研制出高冲击性PP汽车保险杠。洛阳石油化工总厂以PP和EPDM 为主要成分研制出新的汽车方向盘专用料,综合性能优良。目前EPDM/PP用作汽车保险杠已成为汽车工业发展趋势,如日本汽车保险杠80%采用 EPDM/PP制造,西欧也有60%左右。近年来我国汽车工业呈现超高速增长势头,2003年汽车生产量为444.37万辆,成为世界汽车第四大生产国。 业内专家预计未来我国汽车工业仍将保持快速增长势头,2010年将达到800万辆,其中主要增加轿车产量,同时轿车的国产化率也在不断提高。2003年我 国汽车仅保险杠和仪表板消耗EPDM/PP就达17.1 kt,预计2006年我国汽车工业对EPDM/PP需求量将达到30 kt左右。
目前 TPV作为汽车密封条的优越性已被国内行业人士认识,高分子量的TPV由于耐磨性好、摩擦系数小,作为汽车玻璃导槽密封条的挤出用料,更可作为汽车橡胶密 封条的接角材料。水发泡海绵状TPV在国外已研制成功,成为今后取代海绵橡胶制作汽车密封条的新趋向;且TPV着色工艺简便,常作为汽车密封条外装饰层材 料。目前国内数家密封条企业引进彩色TPV和彩色橡胶共挤包覆橡胶密封条生产线,另外橡胶密封条在集装箱、建筑等领域也有应用。然而国内TPV生产量少、 品种少、质量差,需求主要依赖进口,2003年密封条消耗TPO、TPV量约为15 kt,其中TPV约为2.5 kt,由于TPV价格昂贵,因此在某种程度上限制了在国内使用。假设我国密封条生产达到国外应用材料同类水平,按2003年密封条产量算,起码需求TPE 约22 kt,其中TPV应达到6 kt。
除汽车工业外,电线电缆业是TPO消费又一重要领域。随着我国通讯事业迅速发展,对电线电缆质量和数量 提出更高要求,原有的电线电缆生产工艺逐步淘汰。目前国内电线电缆企业众多,假设电缆采用TPO,用挤塑工艺生产,不但生产效率提高,而且产品质量也随着 提高,同时可以简化生产工序,废旧制品及边角余料也可以回收利用,产品成本可以降低20%~50%。在家用电器领域中TPO的应用市场潜力较大,国外众多 洗衣机配件采用EPDM/PP,但是在我国由于价格较高,目前只有海尔和小天鹅电器公司进行应用,预计2006年汽车以外工业将消费TPO约为18 kt。
基于上述,2006年国内市场对TPO的总需求约为54 kt,业内专家预计未来几年我国TPO需求增长率将保持10%~15%的高速度增长,2010年国内TPO需求量将达到80~100 kt。
由于TPO在汽车和电子电气中应用的重要性和良好的前景,使其成为TPE中增长最快的一种,因此新工艺和新产品开发与生产方兴未艾,特别值得关注的技术有:
(1) 动态硫化TPO合成。动态硫化烯烃热塑性弹性开发生产是TPO发展中的里程碑,TPV成为TPE世界中增长最快的品种,近年来年均增长率约为15%。主要 是在低比例的热塑性塑料基体中混入高比例橡胶,再与硫化剂一起混炼的同时使弹性体发生化学交联,形成的大量橡胶微粒分散到少量塑料基体中,所以TPV的强 度、弹性、耐热性、抗压缩永久性显著提高,热塑性、耐化学性及加工稳定性也明显改善。由于其加工方法和性能最贴近硫化橡胶,因此大量替代汽车用橡胶制品, 目前全球消费量约为100 kt。代表性产品为AES公司生产的系列品种Santoprene(EPDM/PP-TPV)和Geolast(NBR/PP-TPV),如AES公司开 发TPV新系列B100,是第一个能直接连接ABS、PC、ABS/PC共混物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑料的 TPV,能形成牢固连接键,不需要粘接剂。目前Satoprene系列产品日新月异,国外著名高档轿车多选用其制备车用橡胶件。另外国外知名的EDPM公 司都先后推出有自己特点的TPV产品,如日本三井化学公司的Milastomer等。
(2)反应器直接制备TPO。国外近年来反应器直接制备热塑 性聚烯烃发展迅速,市场需求量快速增长,预计欧美地区未来年均需求增长率将达到15%左右,亚洲国家需求增长率要略低一些。由于反应器直接制备TPO是在 聚合反应过程中得到,省去合成橡胶粉碎和共混挤出过程,采用乙烯替代EPDM,故生产成本低。如Basell公司采用特种催化剂在聚合阶段制备软聚合物反 应器直接制备TPO,大大降低产品成本;Exxon Mobil公司开发新型反应器制得TPOs(柔性聚烯烃)结合茂金属技术,具有硬度和抗冲击的平衡。目前欧美国家已经开始使用反应器直接制备热塑性聚烯烃 逐渐替代混合型热塑聚烯烃。
(3)茂金属催化剂合成TPO。20世纪90年代茂金属催化体系用于橡胶工业化生产,成为合成橡胶最突出的进展之一。 茂金属催化乙丙橡胶与传统乙丙橡胶相比具有产物的相对分子量分布窄;产品纯净颜色透亮、聚合结构均匀;尤其是通过改变茂金属结构可以准确地调节乙烯、丙烯 和二烯烃的组成,在很大范围内调控聚合物的微观结构,从而合成具有新型链结构的、不同用途的产品。自1997年开始工业化生产至今,全球茂金属催化乙丙橡 胶产能已达200 kt/a以上;我国也开始茂金属乙丙橡胶研究和中试生产。茂金属催化合成的氢化丁腈橡胶价格比传统方法合成要低很多;这些茂金属合成橡胶性能特殊,以此为 基础合成TPO具有更好性能。近年来国外许多新型高性能TPO结合茂金属技术,如杜邦公司、DOW化学等合作开发TPO复合物和合金新技术,以茂金属聚烯 烃弹性体为基础,并在全球范围内推广新一代复配技术。应用该技术的热塑性弹性体可以承受较高温度,并具有较高熔体强度、良好加工性能及较佳的终端产品使用 性能。Exxon Mobil公司利用茂金属催化剂和新型溶液聚合工艺生产出丙烯-乙烯专用Vistamaxx系列TPO,有希望在非常柔软织物和薄膜到非常高硬度TPO中 得到广泛应用。
(4)其他方面,提高TPO的力学性能、热特性,或者使之具有导电性和阻燃性等新功能的方法,通常是在TPO中添加无机或有机填充 剂。近年来填充剂达到纳米级,粉末分散的纳米复合TPO材料引人注目,因为纳米填充剂可以大幅度增加表面积和减少粒子间的距离,可以产生许多意想不到的新 功能。对纳米复合TPO的主要影响因素有:填充剂的粒径和形状、聚合物与填充剂的界面粘合强度、填充剂的分散状态等。业内专家一致认为通过纳米复合材料和 动态硫化技术相结合,可以开发出更高更新性能的TPO。随着近年来人们对电子射线的认识越来越深入,电子束辐射技术已经成为高分子材料改性的强有力技术手 段,利用电子射线生产TPO正变为热点。通过电子射线、辐射线交联等后硫化手段提高TPO性能应值得国内业界高度重视。TPO除汽车、电子电气和建筑工业 应用外,在医疗领域替代热固性橡胶加工制品,更清洁卫生,将成为未来发展趋势。
2.3聚氨酯类弹性体[4,7,24-28]
热塑性聚氨酯 弹性体具有高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能。20世纪90年代末期至21世纪初国内引进多条TPU生产线,主要用于密封垫、密封橡胶和制鞋业等生 产。2003年我国TPU生产能力约为13 kt/a,随着我国汽车工业的快速发展,国外引进的多条TPU生产线正在建设或计划建设之中。根据我国汽车工业协会公布的数据显示,2003年我国汽车工 业对TPU的需求为8 000 t左右,2005年和2010年将需求TPU约10.5 kt和16 kt。随着BASF公司、亨兹曼公司在上海漕泾化学工业区,烟台万华集团在宁波大榭岛开发区,拜耳公司在上海三套世界级规模聚氨酯装置陆续建设,将极大促 进了我国TPU产量、品种的快速发展。
国内外近年来对聚氨酯弹性体研究比较活跃,有许多新品种值得关注,如:
采用纳米金属氧化物和无机盐作为抗静电材料制备的抗静电聚氨酯弹性体,或者采用在聚氨酯材料中加入本征导电高分子,经过分散复合、层积复合等方式得到共混物,今后研究重点是解决本征导电高分子与聚氨酯弹性体的相溶和成型问题。
耐高温聚氨酯弹性体,选择异氰酸酯和扩链剂等原料加以改善,如脂肪族的CHDI(1,4-环己烷二异氰酸酯)和HDI(六亚甲基二异氰酸酯)比常用的芳香族MDI和TDI耐热性好,尤其是以CHDI制备的聚氨酯弹性体具有较好加工性和优异耐高温和耐水解性能
液 晶聚氨酯弹性体,近年来液晶聚氨酯弹性体研究比较活跃,该类弹性体材料是含有刚性棒状等形状的介晶基元及活性端基的聚合物,主要的封端基团有马来酰亚胺 基、异氰酸酯基、环氧基等基团。液晶聚氨酯弹性体具有良好的机械、热稳定性能,作为改性剂可以提高材料的韧性和强度。国内湘潭大学合成的含有端酚羟基及柔 性(CH2)6链段的液晶聚酯,再与2,4-甲苯二异氰酸酯及甲苯二异氰酸酯-乙二醇加成物进行封端反应,成功制备了液晶聚氨酯弹性体,引起国内业界的关 注。
高阻尼聚氨酯弹性体,目前全球高阻尼材料品种很多,其中研究最多的就是高阻尼聚氨酯弹性体。美国科研人员开发的聚氨酯-聚苯乙烯-二乙烯苯同 时互穿的聚合物网络高阻尼材料在高温下阻尼性能优异。在汽车、国防、军工等领域对高阻尼材料性能要求和数量需求越来越高,性能优良的高阻尼聚氨酯弹性体成 为今后聚氨酯弹性体材料开发的热点和重点。
此外还有一些如生物降解弹性体、聚烯烃改性的聚氨酯弹性体、形状记忆聚氨酯弹性体等。
目前 TPU领域最值得关注和加快产业化的技术进展有:上海塑料研究所成功开发的TPU挤出管材及由PET丝编织的增强复合软管,特别适合高压输气和输油管; BASF公司新推出的3种TPU具有优异的耐磨性和滑爽感,可以与ABS、PC、ABS/PC合金、PET、PA及多种其他热塑性塑料共混,产品成功应用 于微机机壳、手提电话、电动工具夹头等;青岛科技大学开发的微孔聚氨酯弹性体是介于弹性体和泡沫材料之间的一种新材料,适用于减震材料、制鞋、实芯轮胎等 方面;美国Crompton公司最近开发的由聚醚三元醇和聚酯三元醇类物质等为原料制备的聚氨酯弹性体,耐磨性能比普通TPU高5~10倍,主要用于刹车 片、驱动轮胎、轧辊等方面。
2.4其他热塑性弹性体[1,4,7,19,29]
聚酯类热塑弹性体是以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬 段,聚醚或聚酯为软段的嵌段共聚物。TPEE最大特点是在低应力下其拉伸应力比相同硬度的其他聚合物制品大,因此其制件壁厚可以做得更薄,而且低温韧性、 耐化学品性、耐油性优良,且具有良好电绝缘性能。目前在汽车、家电、电动工具、体育用品等领域,TEPP主要应用于安全气囊张开门、重型卡车和越野车设备 部件、密封圈、软管和导管等。
二烯类TPE主要为天然橡胶的同分异构体,被称之为反式天然橡胶(T-NR)。主要品种有T-NR-反式聚异戊二烯 橡胶(TPI)和间同1,2-聚丁二烯(TPB),TPB和TPI的最大特点在于可以进行硫化,解决一般TPE不能采用硫磺、过氧化物硫化的缺点。TPB 制备薄膜,具有良好的透气性、防水性和透明度,易光分解,适合食品保鲜使用。
氯乙烯类TPE,主要分为热塑性PVC(TPVC)和热塑性氯化聚乙 烯(TCPE)两类。目前国内关于聚氯乙烯(PVC)的热塑性弹性体开发报道较多,如兰化公司开发并生产出的PVC/丁腈橡胶(NBR)共混料,部分替代 氯丁橡胶(CR)、天然橡胶和NBR;南京工业大学开发出了PVC/NBR/胶粉共混热塑性弹性体。美国杜邦公司开发出的CPE与乙烯互聚物合金,具有近 乎硫化CR和NBR的性能,用于制造密封条、胶布和汽车配件。我国目前是全球主要的CPE生产国,因此关于TCPE研究开发生产进展迅速。
另外TPAE、TPF、硅橡胶热塑弹性体、丙烯酸酯橡胶热塑弹性体等也陆续开发并产业化,其中TPAE向工程化方向发展;而TPF用于高性能超低渗透性汽车燃油胶管等;硅橡胶热塑性弹性体主要用于医疗制品行业;丙烯酸酯橡胶热塑弹性体则主要在汽车零部件中应用。
3 结束语
TPE 现已成为广泛替代传统橡胶和部分塑料的极具发展前景的新型材料。尤其我国汽车工业快速发展,需要大量进口TPE满足国内市场需求,因此今后国内要加大 TPE的开发力度与产业化速度,关注国际发展潮流,未来我国TPE行业的重点应在以下几点:(1)开发茂金属催化剂合成的新型TPE;(2)加快动态硫化 技术和纳米复合材料技术产业化和推广应用;(3)从再利用、轻量化和高性能的角度考虑,未来TPE最大市场是汽车材料,因此要推进汽车工业需要的TPE国 产化进程;(4)加大TPE改性和与其他树脂并用技术开发,提升TPE材料性能;(5)研究新型TPE配方、加工助剂的使用、加工设备和加工工艺。
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材 料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称 为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法

   硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能 力。硬度不是一个简单的物理概念,而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬 度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。

布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBS\HBW)(参照GB/T231-1984),生产中常用布氏硬度法测定经退货、正火和调质得刚健,以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。

洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种,它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小,可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。

维氏硬度以HV表示(参照GB/T4340-1999),测量极薄试样。

1、钢材的硬度 :金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同,

常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC较为常用。

HB应用范围较广,HRC适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石。

HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。

HL手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳;利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回弹速度)/ VA(冲击速度)。

便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值。

2、HB - 布氏硬度;

布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。

布 式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。布式硬度值 是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为:以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间, 去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

3、洛式硬度是以压痕塑性变形深 度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角 120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分 三种不同的标度来表示:

HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。

HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。

HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

另外:

1.HRC含意是洛式硬度C标尺,

2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛

3.HRC适用范围HRC 20--67,相当于HB225--650

若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。

若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。

布式硬度上限值HB650,不能高于此值。

4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力。

布氏硬度计之压头为淬硬钢球(HBS)或硬质合金球(HBW),试验载荷随球直径不同而不同,从3000到31.25公斤力。

5.洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类。

布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。

6.洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位。(因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。)

布式硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。

7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。

布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。

8.在一定条件下,HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为:1HRC≈1/10HB。

硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。

实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。
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根據資策會資訊市場情報中心的《數位新世界》產業報告中指出:20 ~ 40吋的LCD電視是一般家庭接受度最高的尺寸,也是成長最為快速的機種,預估到2008年可望大幅成長、超過4,000萬台。



【文/PChome電腦家庭雜誌】

SED

根 據資策會資訊市場情報中心的《數位新世界》產業報告中指出:20 ~ 40吋的LCD電視是一般家庭接受度最高的尺寸,也是成長最為快速的機種,預估到2008年可望大幅成長、超過4,000萬台,至於鎖定在40吋以上的 PDP電視,則因為受限於市場需求,預估到2008年市場規模約為1,370萬台。

從這份產業報告中的資料看來,LCD電視在薄型電視的 市場中,大有完全取代PDP電視的趨勢,不過事實上,PDP電視仍有LCD電視目前無法相比的色彩層次豐富、畫質細膩…等優勢,所以,儘管Sharp、 Toshiba、Sony陸續棄守PDP電視的市場,卻還有LG、Samsung分別推出72、 102吋的PDP電視,並不斷開發尺寸更大的機種,再加上生產製程上的成本考量,廠商也在尋找比LCD電視更好的顯示技術。

新一代的SED平面顯示技術

退出PDP電視市場的Toshiba,除了把核心轉進到LCD電視生產上,也和Canon聯手研發新一代的「SED(Surface-conduction Electron-emitter Display;表面傳導電子發射顯示器)」平面顯示技術。

SED 的顯示原理其實和傳統的「CRT(Crystal Ray Tube;陰極射線管)」電視非常類似,不過,兩者的顯示器結構卻大不相同。簡單的說,SED顯示技術就是把CRT的電子槍(Electron Gun)微型化,以便在顯示器上排列更多的CRT,因此,SED顯示器不但跟CRT顯示器一樣,能夠確保畫面中央和四周邊角具有相同銳利、清晰的視角外, 還因為它不需要背光燈元件,所以,能夠達到比目前LCD電視更薄、耗電量更低的境界。

SED電視的普及,仍有一段艱辛路

由於看好SED顯示技術的未來潛力,Toshiba和Canon共同投入18.2億美元成立SED股份有限公司,來生產、推出SED電視,而Canon也打算藉此機會打入電視機市場。

不 過,對SED顯示技術充滿合作意願的其它廠商,在面臨Toshiba和Canon不願授權SED顯示技術,來加速SED電視商品化和降低生產成本,再加上 生產SED面板需要更精良的技術製程的情形下,這些廠商只有轉投入LCD或PDP電視的生產,如此一來,正好有助於LCD或PDP電視不斷擴大在市場上的 規模,而這些種種因素,也使得SED股份有限公司預計在2008 ~ 2010年具有每年180 ~ 300萬片SED面板的市場產能,冀望在薄型電視市場上衝出一定的市佔率計畫,蒙上一片不確定的陰影。
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【經濟日報/編譯劉煥彥/綜合十七日電】

2007.03.18 01:04 am


蘋果的iPhone手機千呼萬喚始出來後,科技界焦點現在轉向網路搜尋龍頭Google可能打造的行動電話。儘管Google總公司向來不透露任何口風,Google西班牙分公司主管證實確有此事。

華爾街日報17日報導,消息人士透露Google正開發專供行動電話使用的新軟體,而且超越該公司已針對手機推出的應用軟體範疇,例如網路搜尋與地圖功能。Google新軟體較可能是這類裝置的軟體平台,內含可存取Google網路服務的整合應用程式。

儘管如此,Google將委託哪家硬體製造商生產手機,與這類裝置的技術規格,目前仍然是個謎。

Google 總公司一向拒絕就這類傳言發表評論,但上周一篇報導使外界對Google手機的揣測更加沸揚。西班牙新聞網站 Noticias.com15日引述Google西班牙兼葡萄牙負責人艾奇瑞拉的話說,「Google工程師正投入一部分時間開發行動電話」,等於證實 Google正發展手機。

此外美國麻州創投業者Polaris創業公司科技業合夥人席密諾夫,本月稍早在部落格中引述內部人士的消息寫 道,名為Google Phone的Google手機外型將類似橫掃全球市場的黑莓機(Blackberry),核心軟體以C++程式語言撰寫,搭配以Java語言撰寫的應用程 式及網路語音(VoIP)功能。

席密諾夫還指出,業界傳言Google與南韓三星電子正進行名為「Switch」的手機合作計畫。這種說 法或許並非牽強附會,因為這兩家公司1月曾宣布合作,將把手機版本的Google搜尋、地圖與電子郵件功能三合一,與某些款式的三星手機一起搭售。去年年 底業界也傳言,法國電信旗下的行動通信事業Orange 正與Google洽談合作方案。

對接連不斷的傳言,Google總公司只發表了簡短聲明說:「行動產品是Google重要的發展領域。本公司仍專注於開發應用程式、與業界領導廠商建立合作關係並擴大來往,為全球用戶開發創新服務,其他的就無可奉告了。」

【2007/03/18 經濟日報】@ http://udn.com/
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家電、生活雜貨、玩具都是被視為高度成熟的商品,「通用設計」(Universal design)卻能使這類商品擺脫價格紅海,另闢創意藍海。

在日本,血壓計新興品牌META-PHYS推出的產品,在面板操作上捨棄文字說明,改以圖形顯示,讓使用者一目了然,一舉打敗領先品牌;在台灣,製作幼教玩具的童心園,將容易使用、容易學、容易陳列設計概念融入產品開發,連連拿下德國iF設計大獎。

七大設計核心價值

「通 用設計」是近年來廣受討論的設計方式,隨著老年化社會來臨逐漸受到重視。《維基百科》的資料顯示,通用設計衍生自無障礙空間設計(barrier design)及廣泛設計(accessible design)等概念。但是有愈來愈多人認為,並非只有身心障礙人士需要比較好的設計,而慢慢擴大成對居住空間、環境以及各類用品的普遍性設計需求,也就 是「一體適用的設計」(Design for all)的概念。符合此一理念的產品,已漸漸受到各年齡層消費者的喜愛。

美國北卡羅來納州立大學通用設計中心主任麥斯(Ronald L.Mace),將通用設計定義為「在最大可能下,盡量符合最多數人可用的設計。」

通用設計包括七大原則:

1.不論個人能力如何,都能公平地使用。

2.容許個人依喜好和能力彈性使用。

3.使用方法簡單而直覺。

4.可讓使用者透過多種感官,理解產品所提供的訊息。

5.將操作錯誤所帶來的負面或危險,減到最低。

6.盡量減輕使用者身體上的負擔。

7.確保使用者便於使用的理想尺寸及空間。

日 本早已進入高齡化社會,早就導入通用設計概念。在政府與民間大力推動之下,此理念儼然已成為所有產品設計的基本條件。例如:日本Tri- pod Design對於通用設計推廣不遺餘力,社長中川聰所著的《通用設計的教科書》,更補充了三項附則:可長久使用具經濟性,品質優良且美麗,對人體及環境無 害,以此建立一套完整的產品評價方法,作為產品開發期間的檢驗工具。

從中不難發現,通用設計其實是建立在以人為本的關懷角度,思考「什麼是最好」的一套設計概念。

從體貼汲取設計創意

在全球化市場挑戰下,國內企業開始邁向品牌之路,當中也遇到了究竟市場在哪裡?品牌定位在哪個區塊?以及如何開發區隔性大而能獲利的商品等問題。

過 去,我們從成本與利潤的角度出發,容易以產品開發者的立場,單向地決定產品最後的功能、外觀與銷售方式,未能在產品開發上,全面性地檢驗市場需求或取得消 費者意見的回饋。但是通用設計所帶來的好處是,透過各項原則的提問,企業可以從消費者需求層面,反過來定義思考企業與消費者之間的關係,從而定義事業策 略,開發出完整產品系列,以及多數人都喜歡且好用的產品。

當然,就像看到半瓶水,樂觀與悲觀的人會呈現兩極化反應。在講求產品個性化的商業環境中,通用設計的實用設計概念也許引發爭議。但其體貼消費者的設計理念與創意,提供企業思考品牌經營與創新產品研發的另一種方式。

(作者是中國生產力中心顧問師)
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漫談精微成形技術系統發展之主要面臨問題

經濟部技術處ITIS計畫/

金屬中心 產業分析師 陳仲宜

精 微成形是指利用材料的塑性變形來生產至少在二維方向上尺寸處於毫米等級以下零件的技術,工業上普遍應用的則是多為10㎜以下範圍內的成形加工。作為20世 紀80年代後期所發展起來的一門新興技術,精微成形已經廣泛參與到手機、MP3、硬碟、數位相機、助聽器等產品的微小化浪潮當中,應用於生產這些產品的微 型螺栓、彈簧、連杆、IC 插槽、引線框等微小金屬部件。

一、 精微成形系統的核心技術

精微成形技術具有製造速度快、成本低等優點,適合大量生產,是微細製造相當重要的技術,其技術核心主要包括材料、模具、檢測及環境等,分別說明如下:

1. 精微成形材料

由於尺寸縮小,材料的各種微觀性質發生了變化,不能再用巨觀的理論模型來解釋微成形過程中材料的變化。因此,需要透過實驗來研究微成形過程中材料晶粒、表面晶粒與內部晶粒尺寸,以及材料各異向性等性質的影響,建立精微成形系統的理論模型。

2. 精微模具的製造

雖 然目前已經成功研製出了一些微模具,但是微模具的製造仍是制約微成形技術發展的一個重要因素。因為實在難以創建那麼小的加工輪廓線,特別是要求光順飽滿表 面品質的擠出模更難製造。另外,這還跟加工機器的微型化有緊密的關聯,如在傳統加工中可以忽略的車床零組件之間的間隙及齒輪之間的間隙,可能會嚴重影響零 件生產的精密性。

3. 檢測裝置

微成形技術對檢測技術的發展也是一個極大的挑戰。現代檢測技術都十分複雜,如何高效、準確的檢測精微成形中的變化量,是精微成形系統的另一個研究方向。

4. 工作及儲存環境

如此小的尺寸和微米級的公差,對零件的加工和儲存環境也提出了高度要求,這又是對精微成形系統的一個重大考驗。

二、 精微成形製程的發展所面臨的問題

經 過各國數十年的研究及發展,目前精微成形技術已取得了一些令人矚目的成果。但要把該技術應用到實際工業生產中,還有一系列問題和技術需要得到解決。目前精 微成形製程的發展可能會面對的問題可分為4部分,詳如【圖1】。當模具與工件尺寸縮小時,相對材料內部的微結構與表面粗糙度、系統震顫和材料尺寸等級相 當,因此材料的各種機械性質、成形特性等都會和巨觀下的材料表現不同,在傳統金屬成形製程中容易被忽略的因素,在製造微小元件的時候可能會對材料的成形性 造成極大的影響,此通稱為尺寸效應(Size Effect),基本特性的研究對於未來精微成形實際製程中成品成形性與參數的控制甚為重要。另一方面,高精密度的模具加工技術以及高精度定位或搬運裝置 的開發,亦是相當重要的研究發展方向。

圖 1 發展精微成形技術將會遇到的問題

資料來源:金屬中心ITIS計畫整理

三、 結語

人 類正處在一個微小化革命的時代。儘管微成形技術的發展僅僅經歷了十幾年, 但卻已顯示出其巨大的生命力。在2000年,日本的一個研究小組提出了一個桌面加工微型工廠,它代表了精微成形技術發展過程中的一個里程碑。而隨著 MEMS、MST技術迅猛發展和產業化的進程,以及微型零件在醫療、航太、電子領域的廣泛應用,相信在不久的將來,生產速度和材料利用率高的特點必將使精 微成形技術在工業生產中佔據更加重要的地位。
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