精密零組件再進化:不可輕忽的熱處理產業

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 22 日 8:00 | 分類 材料、設備 , 自動化 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


隨著 3C 產品逐漸朝向輕薄短小趨勢發展,相關零組件也越講求高精度與微型化,舉凡手機中的碳鋼螺絲、風扇中小馬達軸心或小齒輪等,都是常見的微型零組件,經沖壓製程後,將進入熱處理階段。據研究指出,國內熱處理業者認為值得研發的熱處理技術項目中,排名第一的是精密熱處理技術,獲得 41% 的業者認同,然國內並無對應之熱處理設備與製程研究,顯示業者對精微零組件熱處理技術的欠缺,也阻礙了產業的轉型升級。

不起眼的微小零件,卻是至關要件

在人手一機的現代裡,要知道手機內有著一顆顆精密螺絲、筆電中的風扇/馬達也需要靠著微型軸心或齒輪才能運作,產品能否正常發揮功能全靠這些微小零組件。但為什麼需要「熱處理」程序呢?原因很簡單,當零件沖壓成形後,為了提升金屬的強韌性,必須均勻加熱材料來改善硬度,否則材料會過硬、易脆,所以「熱處理製程」在整個生產過程中可是扮演著關鍵角色。

精微零組件的熱處理痛點在於小又看不到!

祥儀公司董事長蔡逢春談到,隨著時代脈動,智慧科技、精密機械越發成熟,公司的產品也邁向高值精微化。然而遇到最大的瓶頸就是熱處理,一旦無法妥善解決,金屬件的強度和穩定度也就無法提升。

目前業界普遍使用傳統大型熱處理系統設備生產,缺乏精微零組件專用的熱處理系統設備及各種製程參數配合。一般熱處理過程包括加熱、淬火、收料、清洗、回火等步驟,由於零件小而輕,多半會用不鏽鋼網袋將所有微型零組件包起來,導致零組件堆疊在一起淬火,容易使材料出現扭力不足、脆化斷裂、變形等品質不佳的問題;但倘若不用網袋包覆,零件則會四處飄散,影響收料率;再者又因尺寸太小,必須收集到足夠數量才能進行熱處理,以至於經常發生交期延遲,影響整體效益。

四大創新設計,連續式微型元件熱處理系統設備問世

為了突破產業困境,祥儀公司找上了金屬中心展開協助。有鑑於國外一台熱處理設備動輒耗費千萬,卻僅有單一淬火功能,對於業者來說性價比實在不高,金屬中心的研發團隊長年洞察業界使用習慣,自主研發出精微零組件的專用設備,為業界解決痛點。針對高複雜結構或直徑 2mm 以下的零組件,此設備可以整合自動進料、即時監測與即時調控主加熱爐、創新油槽與收料裝置、智慧化服務等功能;也能依產品或功能需求,快速替換製程模組,降低人為經驗的依賴與摸索。除了改善關鍵結構,設備外觀也從原本 20 至 30 公尺長,縮減到只需佔 2~6 公尺的大小,百分之百的自主開發也幫助產業走向設備國產化,設備成本至少降低 50% 以上。

獲雙料國際大獎,良率/收料率品質保證

董事長蔡逢春表示,這套國產設備的誕生,內建智慧化管理系統,讓他們再也不用耗時排隊。「以往送樣作業期至少 1 個月起跳,現在兩天內就可以拿到已經處理好的零組件,可快速提供給我們的客戶,大幅提升生產效率與競爭力。」

有好的熱處理技術,才能讓品質穩定、尺寸收縮也在控制範圍內,而且實驗證實這台「連續式微型元件熱處理系統設備」解決傳統熱處理之痛點,使收料率達 100%,良率達 99%,具備優異的精度及耐磨耗特性,品質更達國際水準。該項技術也在 2021 年獲有創新界奧斯卡獎美譽的愛迪生獎(Edison Awards)肯定,以及 R&D100 全球百大發明獎的殊榮。

▲金屬中心林秋豐執行長(右二)、精微成形研發處林崇田處長(左一)、祥儀公司蔡逢春董事長(左三)、高熱爐業公司連丁貴董事長(左二)及技術研發團隊於獲獎記者會合影。(Source:金屬中心)

持續精進,加速精微產業競爭力

金屬中心現將相關的技術與設備於特斯拉、BOSCH 等國際大廠供應鏈生產應用,同時與國內祥儀公司、興光工業等進行產業合作,也協助多家企業改善微型零組件的熱處理品質,目前開發的第四代更導入最新 5G 通訊技術與 AI 人工智慧技術,可即時調控溫度、時間、滲碳氣氛等製程參數,為後續無人智慧化產線鋪路,期許建構完善的精微製造生產鏈,為精微產業開拓市場新商機。

▲「一起努力、使命必達」一直是金屬中心熱處理團隊的座右銘。(Source:金屬中心)

(首圖圖說:金屬中心自主研發的「連續式微型元件熱處理系統設備」為全球首創,具有四大創新設計,解決傳統熱處理之痛點,使整體收料率達 100%,良率達 99%。圖片來源:金屬中心;資料來源:金屬中心)