第七章材料與產品

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1、第七章材料與產品•材料的特性與應用•金屬、陶瓷與玻璃•塑膠與複合材料•產品的製造與生產地球與太陽•原料的取得地球•火(能源)的產生太陽材料的特性•比重•強度•導熱性•延展性•導電性•可塑性•硬度•耐蝕性塑膠10~20%鋼鐵50~60%鋁其他(15~20%高強度5~10%低合金鋼(HSLA))3248磅1997年圖7.1汽車是由多種材料構成，每種材料都有不同的特性。塑膠質量輕，可塑安靜，鋁、輕有強度；鋼鐵，強度而硬度。(資料來源：高立圖書，材料科學概論，第1-10頁，圖1.13)圖7.2各式的起子與剪刀，把手為塑膠製品，方便手握，中間

2、金屬部分為回火後的材料，具高的「強度」，不易變形，不易脆裂，與螺絲的接觸部分則經表面處理，耐磨不易損壞(硬度)。金屬材料的熱處理•淬火：高溫的金屬瞬間降溫，使材料具有相當高的硬度•回火：淬火後再緩慢升溫至420度以下(溫度視材料需要而定)，再急速冷卻，增加其強度•退火：金屬材料製成後，仍需依產品的需要作切削，於是再將淬火的材料再度升高至臨界溫度(熔點)，再緩慢降至室溫金屬產品的製造•鑄造•鍛造•冷熱軋圖7.3永久模型與鑄件。(資料來源：高立圖書，材料科學概論，第5-3頁，圖5.2)圖7.4鋼片的冷軋。(資料來源：高立圖書，材料科學概

3、論，第5-7頁，圖5.8)陶瓷與玻璃•高硬度、•耐磨擦、•絕緣與耐腐蝕、•耐高溫、•質量輕陶瓷•傳統的陶器•工程用的陶瓷玻璃•透光性佳•高鉛玻璃•光纖•與塑膠材料結合成為玻璃纖維塑膠工業•輕油經裂解後的塑膠原料乙烯、丙烯•塑膠製品抗拉力絕緣性好薄的作保鮮膜厚的為一般容器、、、HHHH⎡⎤加熱⎡⎤nCCCC⎢⎥⎢⎥⎣⎦加壓⎣⎦HHHH乙烯單體聚乙烯圖7.5乙烯單體與其聚合物(聚乙烯)。圖7.6堆積如山的塑膠製品。(資料來源：高立圖書，生活化學，第56頁的圖)圖7.7許多球類產品都是由人工橡膠製成。(資料來源：高立圖書，生活化學，第60

4、頁的圖)複合材料•木材的一次加工品•混凝土•強化塑膠之纖維複合材料圖7.8系統組合家具大部分的材料都是由木材的一次加工品完成。強化塑膠之纖維複合材料•玻璃纖維質量重較大的硬度因價格低廉多變化•碳纖維高強度高剛性不易變形價格昂貴•醯胺纖維密度更小普遍用在航太、造船，汽車工業圖7.9許多網球拍、羽球拍都由碳纖維構成骨架。(右邊的網球拍也有醯胺纖維成份)圖7.10浴缸由玻璃纖維構成。製造科技之演進•早期工匠的經驗與技術技術與能力•蒸汽機的使用成本的控制與生產效率•1950年代以後生產島大型組裝工廠•產品的價值OEMODM•手工的製品工廠大

5、工廠大量大工廠大量工匠、店舖大量生產組裝生產多樣生產圖7.11製造科技與型態的變遷。圖7.12配以電腦輔助設計的工具機協助工廠完成精密產品的製造。現代化產品的開發與生產•評估市場的需求•發展概念(concept)•組裝樣本並測試•大量生產設計層測試與企畫概念發展詳細設計初期生產級設計改進任務概念系統規關鍵設批准生產審查格審查計審查生產圖7.13產品的開發程式。(資料來源：普林斯頓，產品設計與開發，第35頁，圖2.5(a)部分)設備資訊模具和治工具原物料人工製造系統完成品外購零組件能源零件服務廢料圖7.14製造系統的簡易模型。(資料來

6、源：普林斯頓，產品設計與開發，第35頁，圖11.4)第七章習題•7.1以一輛腳踏車為例，它們各部分的零件是由那些材料構成，可否以其他材料替代？(a)座墊；(b)車架；(c)鍊條；(d)置物籃；(e)齒輪；(f)煞車皮。•7.2下面的鐵製品，是由(1)鍛造；(2)鑄造；(3)冷熱軋那一種方法製成(a)鐵管；(b)鐵鎚；(c)鐵盒子；(d)刀子；(e)鋁罐。•7.3以一羽球拍為例，製成拍子的材料，需要滿足那些材料的特性，就本章所學，那些材料可以適用。•7.4觀察週遭同學的眼鏡片，發現它們的材質為何，又分別需注意什麼，以免鏡片損傷。•7.

7、5在你(妳)的生活中，有那些東西是手工的，它們的價值在那裏？•7.6以蓋一棟房子為例，它需要那些材料，這些材料需滿足那些特性。(註：房子的種類可任意選擇，可參考第四章第二節)