108 鐵路特考佐級 機械工程 機械製造學大意 考古題詳解

核心觀念

本題考「公差（Tolerance）」的定義。公差是對某一特定尺寸所允許的總變異範圍，也就是尺寸上限與尺寸下限的差：

例如某尺寸標示為 $20.00\pm0.05$ mm，其允許範圍為 $19.95$ 至 $20.05$ mm，公差為 $0.10$ mm。

解題方法

辨認題目詢問的是「公差」本身的定義，而非尺寸誤差、配合狀態或製程變異。對照「特定尺寸的總容許變異」，即可選出符合定義的選項。

選項分析

核心觀念

工程材料常依材料性質與組成概分為四大類：金屬材料、塑膠材料、陶瓷材料及複合材料。木材雖是常用的工程材料，但不屬於這項分類中的四大類之一。

解題方法

先辨認題目所稱的「工程材料四大類」，再逐一比對選項。金屬、塑膠與陶瓷均為四大類中的材料；木材則是天然材料，因此選 (D)。

選項分析

核心觀念

本題考查高碳鉻軸承鋼的熱處理，以及淬火介質、回火溫度與零件服役條件的配合。軸承在反覆高荷重下，須有高硬度、耐磨耗與接觸疲勞強度；高碳鉻軸承鋼可藉淬火形成高硬度組織，再以低溫回火降低淬火殘留應力、提升韌性並維持硬度。

解題方法

先辨認材料是「高碳 Cr 軸承鋼」，而非需要表面增碳的低碳鋼；再依軸承所需的高硬度與尺寸穩定性，選擇適當的淬火與回火組合。

高碳鉻軸承鋼通常採用油淬火，以取得足夠硬度並減少淬火變形及裂紋風險；淬火後低溫回火，保留軸承工作所需的高硬度，同時改善淬火狀態的脆性。因此符合題意的是「油淬火後低溫回火」。

選項分析

• (A) 以油淬火後低溫回火：正確。 油淬的冷卻速度較水淬緩和，較能降低高碳鋼淬火時的熱應力、變形與裂紋風險；

核心觀念

珠擊法（shot peening）是以高速噴射的小鋼珠、玻璃珠或陶瓷珠，反覆撞擊金屬工件表面，使表層發生局部塑性變形。表層受撞擊後有伸展趨勢，受到內部材料拘束，因而在工件表面與近表層形成壓縮殘留應力。

疲勞裂縫通常從表面或表面缺陷處起始。表面的壓縮殘留應力會抵銷部分外加拉應力，降低裂縫張開與擴展的傾向，因此能提高疲勞強度或疲勞限。

解題方法

判斷珠擊法對疲勞性能的主要作用，先看它造成的表面應力狀態：珠擊法主要是機械性表面處理，不是改變金屬的化學成分；其關鍵效果是使表層產生壓縮殘留應力。

若外加拉應力為 $\sigma_{\text{外加}}$，表面殘留壓應力為 $\sigma_{\text{殘留}}<0$，則表面承受的有效拉應力可概念化表示為：

核心觀念

本題考查合金鋼的硬化能（hardenability），也就是鋼材淬火時，硬化能深入材料內部的能力。硬化能高，表示鋼材在淬火後能在較深處形成較高硬度；它與材料能達到的最高硬度不同，最高硬度主要受碳含量影響。

測定合金鋼硬化能的標準方法是喬米尼端面淬火試驗（Jominy end-quench test）。

解題方法

辨認題目詢問的是「硬化能」的測試方法，而非表面硬化、鋼種辨識或材料缺陷檢測。喬米尼試驗將標準試片加熱至適當奧氏體化溫度後，對試片一端噴水淬火；淬火端冷卻最快，沿試片長度方向的冷卻速率逐漸降低。之後量測不同位置的硬度，繪出硬度與距離的關係曲線，以評估鋼材的硬化能。

選項分析

核心觀念

本題考查機械製造程序的分類。鑄造是將金屬加熱至熔融狀態，倒入具有所需形狀的鑄模中，再使金屬冷卻凝固而取得鑄件；因此，起始材料是熔融金屬，且製程包含材料凝固。

鍛造、切削與車床加工則以固態材料為加工對象，主要透過塑性變形或材料移除來改變形狀，不以熔融金屬凝固成形。

解題方法

抓住題幹的兩個線索：「起始材料為熔融金屬」與「包含凝固過程」。依製程定義比對，只有鑄造是先熔化金屬，再於鑄模中凝固成形，因此選鑄造。

選項分析

核心觀念

本題考鑄鐵相較於鑄鋼的鑄造性。鑄造性主要受澆注溫度、金屬液充填流動能力、凝固方式及凝固收縮量影響。一般而言，澆注溫度較低、凝固收縮較小，能降低鑄造時的熱負荷與縮孔、縮鬆等缺陷；鑄鐵的固液態共存區域較大，凝固時較容易形成糊狀區，有助於減少集中收縮。

解題方法

比較鑄鐵與鑄鋼的典型鑄造特性即可判斷：鑄鐵的熔點及鑄造澆注溫度通常較低，凝固收縮量較小，因此鑄造時所需承受的熱負荷與補縮需求較低，鑄造性較佳。依官方答案所採用的比較，鑄鐵的固液態共存區域較大，三項特性組合為「澆注溫度較低、共存區域較大、凝固收縮量較小」。

選項分析

核心觀念

本題考切削加工時切削熱的分配。刀具切削工件時，剪切變形與刀具—切屑、刀具—工件間的摩擦會產生熱；熱量主要分散到切屑、工件與刀具，其中切屑通常帶走最多熱量。

解題方法

判斷各物件帶走熱量的能力，可看它們與熱源的接觸情形及離開切削區的速度。切屑在剪切區及刀具前刀面附近受熱，形成後迅速離開切削區，並把熱帶出；工件與刀具則留在加工位置附近，持續接受熱傳導。因此一般切削加工中，以切屑帶走的切削熱最多。

選項分析

核心觀念

本題考查鑄造方案中的金屬液流動、鑄件氣孔、CO₂ 水玻璃砂硬化，以及冒口補縮效率。

冒口是供應液態金屬的儲存區，用來補充鑄件凝固收縮造成的體積減少。冒口要有效補縮，必須在鑄件需要補充金屬時仍保持液態，並與鑄件形成適當的補縮通道。

解題方法

逐項檢視敘述是否符合鑄造原理：金屬液流速須考慮液面高度造成的壓頭；氣體留在金屬中會形成氣孔；CO₂ 水玻璃砂的硬化受砂粒細度及氣體通過性影響；冒口則須比較其進料順序與補縮能力。符合冒口補縮原理的敘述為 D。

選項分析

• (A) 錯誤。 澆鑄溫度會影響金屬液的流動性與黏滯性；澆口杯位置的高度也會影響金屬液的靜壓頭，進而影響流速。理想情況下，流速可用 $v \approx \sqrt{2gh}$ 表示，其中 $h$ 為有效液頭高度。因此，不能說流速與澆口杯高度無關。

• (B) 錯誤。 鑄模中的氣體若未排出而留在金屬液內，凝固後會形成氣孔或氣體缺陷，使鑄件組織疏鬆、密實度下降，不會得到緻密組織。

核心觀念

本題考鑄造時冒口（riser）的功能。鑄件由熔融金屬冷卻凝固時，金屬會產生體積收縮；冒口是鑄件連接的熔融金屬儲存區，在鑄件凝固收縮時補充金屬，以減少縮孔、縮鬆等缺陷。

冒口屬於鑄造系統的一部分，通常在鑄件凝固後切除；它提供補縮金屬，但本身不是鑄件成品的一部分，也不是澆注金屬進入鑄模的流道。

解題方法

判斷各選項是否符合冒口的定義：冒口的主要任務是「補償凝固收縮」，因此找出描述熔融金屬補縮功能的選項即可。

選項分析

(A) 錯誤。 這是防止砂心受熔融金屬浮力影響而移動的置入物或固定裝置功能，不是冒口的用途。

核心觀念

本題考查切削刀具材料的選用條件。刀具在切削時會承受高溫、切削力、摩擦與間歇性衝擊，因此材料須兼具高溫下維持硬度的能力、足夠的韌性，以及承受熱變化的能力。

解題方法

辨認哪些性質直接關係到刀具的切削與服役環境，再排除不屬於典型刀具材料選用條件的項目。高溫切削時，刀具仍須保持硬度；切削中若有斷續衝擊，刀具須不易崩裂；冷卻液或切削熱造成溫度急變時，刀具也須能抵抗熱衝擊。相較之下，「冷加工強度」不是切削刀具材料選擇時通常列出的主要性能指標。

選項分析

• (A) 熱硬度（hot hardness）—屬於選材因素。 切削區溫度高，刀具材料須在高溫下仍維持足夠硬度與耐磨性，才能有效切削並減緩磨耗。

核心觀念

刀具半徑補償是將刀具半徑納入 CNC 路徑計算。程式通常依工件輪廓編寫，控制器再依刀具半徑及補償方向，將刀具中心路徑偏移，使刀具切削刃沿著指定輪廓加工。

刀具中心的路徑與工件輪廓保持一個刀具半徑的距離，幾何上就是工件輪廓的等距離線。

解題方法

判斷補償後的刀具中心走哪條路徑，關鍵是區分「刀具切削刃所形成的工件輪廓」與「刀具中心實際移動的路徑」。刀具半徑補償會使刀具中心相對工件輪廓偏移一個刀具半徑；因此中心路徑是工件輪廓的等距離線，而非工件輪廓本身。

選項分析

核心觀念

銑削的材料切除率（$MRR$）是單位時間內被切除的材料體積。可用「切削截面積 × 工件進給速度」計算：

其中 $b$ 為銑削寬度、$d$ 為切削深度，$v_f$ 為工件進給速度。多刃銑刀的進給速度為：

其中 $f_z$ 為每刃進給量、$z$ 為刀刃數、$N$ 為主軸轉數（每分鐘轉數）。

解題方法

工件由厚度 $55\ \mathrm{mm}$ 銑至 $50\ \mathrm{mm}$，因此切削深度為：

銑削寬度為工件寬度 $b=60\ \mathrm{mm}$。工件長度 $300\ \mathrm{mm}$ 是加工尺寸，本題計算材料切除率時不需代入。

先計算每分鐘進給速度：

換算成每秒：

所以材料切除率為：

核心觀念

本題考查車床的規格名稱、床台材料與床軌導引功能。判斷關鍵是分清「最大床面工作物直徑」與車床旋徑的關係，以及床軌用來導引哪些部件。

解題方法

車床的「旋徑」（swing over bed）是工件在床面上方旋轉時，所能容納的最大直徑。因此，型錄所列的最大床面工作物直徑，就是車床旋徑。依此定義判斷，選項 (A) 正確。

選項分析

• (A) 正確。 最大床面工作物直徑即工件在床面上方旋轉時可容納的最大直徑，稱為車床旋徑。
• (B) 錯誤。 最大加工長度主要由主軸端至尾座端之間可容納的工件長度，以及床台與尾座等結構的配置決定；

核心觀念

車床以尾座偏位法切削錐面時，工件中心線與車床主軸中心線形成偏角。設錐形工件全長為 $L$、錐度部分長度為 $l$、尾座偏位距離為 $e$，錐面兩端半徑差為 $R-r$，則幾何關係為：

其中 $\alpha$ 為工件中心線相對於主軸中心線的偏角。

解題方法

已知錐度部分長度 $l=160\ \mathrm{mm}$，兩端半徑為 $6\ \mathrm{mm}$ 與 $10\ \mathrm{mm}$，尾座偏位距離 $e=8\ \mathrm{mm}$。代入關係式：

因此：

核心觀念

本題考材料移除率（material-removal rate, MRR）的基本計算。MRR 是單位時間內被切除的材料體積；切削加工中，常由切屑截面積乘上切屑沿切削方向的移動速度求得。

以車削為例，若工件直徑為 $D$、主軸轉速為 $N$、每轉進給量為 $f$、切削深度為 $d$，則每分鐘移除的材料體積為：

由於進給率為 $f_r = fN$，公式也可寫成：

因此，在工件尺寸與切削深度已知時，可由進給率計算材料移除率。

解題方法

先辨認材料移除率的定義：它是體積流率，單位通常為 $\mathrm{mm^3/min}$ 或 $\mathrm{cm^3/min}$。以車削為例，工件每分鐘沿軸向前進的距離為進給率 $f_r$；每單位軸向長度所切除的材料截面積為 $\pi Dd$。兩者相乘，即得每分鐘切除的體積：

核心觀念

泰勒刀具壽命公式用來描述切削速度與刀具壽命之間的關係。其基本形式為：

其中，$V$ 為切削速度，$T$ 為刀具壽命，$n$ 為刀具材料與切削條件相關的指數，$C$ 為常數。

在其他條件固定時，切削速度提高，刀具磨耗通常加快，刀具壽命便縮短；切削速度降低，刀具壽命則延長。

解題方法

題目問泰勒公式直接定義刀具壽命與哪一項切削參數的關係。由公式 $VT^n=C$ 可直接判斷，公式中的切削參數是切削速度 $V$，因此選（B）。

選項分析

核心觀念

本題考查切削加工時，工件與刀具的運動方式，以及刀具的切削刃數。車削的典型特徵是工件旋轉，單刃刀具與工件接觸並切除材料；銑削與磨削則主要由刀具旋轉，且刀具具有多個切削刃或磨粒。

解題方法

先看題幹的兩個條件：

1. 工件旋轉：辨認主要旋轉運動由工件提供。
2. 刀具單點接觸：對照單刃切削刀具，而非多刃刀具或大量磨粒同時參與加工。

符合這兩項典型特徵的是車床加工：工件由主軸帶動旋轉，單刃車刀沿工件表面進給，切除材料並形成所需形狀。

選項分析

核心觀念

研磨比（Grinding ratio，常以 $G$ 表示）是衡量研磨輪耐磨性與研磨效率的指標，定義為工件材料移除體積與研磨輪磨耗體積的比值：

其中，$V_w$ 為工件被移除的材料體積，$V_s$ 為研磨輪磨耗體積。$G$ 值愈大，代表移除一定體積的工件材料時，研磨輪耗損愈少。

解題方法

題目直接詢問研磨比的定義。將定義中的分子「工件材料移除體積」保留，分母即為「研磨輪磨耗」，因此選項應為研磨輪磨耗。

選項分析

核心觀念

本題比較內、外圓研磨與無心研磨的生產率。無心研磨時，工件由砂輪、調整輪及托板支承，不必以頂針或夾頭定位；外圓無心研磨尤其適合軸類工件連續送料，可在工件旋轉的同時持續進行研磨，減少裝卸與定位所耗時間，因此通常具有較高的生產率。

解題方法

判斷重點是比較加工方式的連續性與輔助時間：

• 無心研磨不需逐件裝夾工件；外圓無心研磨可採貫穿式送料，工件連續通過砂輪與調整輪之間。
• 一般圓柱研磨通常須將工件裝在兩頂心或夾頭上，完成一件後再卸下、重新定位，輔助時間較多。
• 內圓研磨還需讓砂輪進入工件孔內加工，砂輪尺寸與加工空間受限制，生產率通常較低。

因此，在這些常見圓形研磨方式中，外圓無心研磨的連續加工特性使其相對最具生產率。

選項分析

核心觀念

本題考查切削液在切削加工中的主要功能。切削液又稱切削油或加工液，主要用途包括潤滑刀具與工件的接觸面、冷卻切削區域，以及沖走切屑。藉由降低摩擦與切削溫度，也能減輕刀具磨耗、降低切削力與所需功率。

切削液並不以減少材料被切除、降低切屑生成量為主要功能；切屑生成主要由工件材料、刀具幾何形狀及切削條件決定。

解題方法

逐項辨認選項是否屬於切削液的典型作用。降低摩擦與磨耗、冷卻切削區域、降低切削力量與消耗功率，均可由潤滑或冷卻作用達成；「降低切屑生成」則不是切削液的主要功能，因此選 D。

選項分析

核心觀念

本題考查金屬材料冷加工時的真應力與真應變關係，以及應變硬化指數的意義。塑性變形區常以 Hollomon 方程式描述：

其中，$\sigma_T$ 為真應力、$\varepsilon_T$ 為真應變、$K$ 為強度係數，$n$ 為應變硬化指數（加工硬化指數）。材料不同，$K$ 與 $n$ 也會不同。

解題方法

先辨認題目所述的真應力－真應變關係，再判斷各敘述是否符合定義。尤其要注意，應變硬化指數是材料性質參數，不能假設所有不鏽鋼都具有相同數值。

選項分析

• (A) 正確。 工程應力與工程應變可由試驗量測，再依試片尺寸變化換算為真應力與真應變。

核心觀念

本題考冷加工的特性。冷加工是在再結晶溫度以下對金屬施加塑性變形，變形會使位錯密度增加，造成加工硬化，並使晶粒與組織沿變形方向拉長。因此，冷加工通常能提高強度與硬度，也有利於尺寸精度、表面品質及形成方向性組織。

但加工硬化與缺陷增加會妨礙電子傳導，通常使材料電阻率上升、導電率下降；冷加工後若要恢復部分導電性，常以退火消除加工硬化。

解題方法

依序判斷各選項是否符合冷加工的典型效果：尺寸精度與表面品質通常較佳；塑性變形會造成組織方向性；導電率提升則不符合冷加工造成的加工硬化與電阻率上升趨勢。因此，選出與冷加工效果相反的敘述。

選項分析

核心觀念

本題考各種軋延機的滾輪配置，以及工件接觸的工作滾輪直徑。多滾輪軋延機（Cluster mill）以小直徑工作滾輪接觸工件，並由較大的支撐滾輪支撐工作滾輪，以降低工作滾輪受力造成的彎曲。

解題方法

先辨認題目問的是「直接接觸工件的滾輪」，再看各機型是否採用小工作滾輪。多滾輪軋延機的配置重點正是：小工作滾輪負責軋延，後方支撐滾輪承受並傳遞載荷。因此，直接接觸工件的工作滾輪直徑較小，選項 A 正確。

選項分析

• (A) 多滾輪（Cluster mill）：正確。 小直徑工作滾輪直接接觸工件，外側支撐滾輪提供支撐，能減少工作滾輪撓曲，適合軋延較薄板材。
• **(B) 二滾輪（Two-high configuration）：錯誤。

核心觀念

本題考查射出成型機各系統的功能。射出成型完成後，塑膠製品仍留在模穴內，頂出系統的作用是將製品從模穴中推出，使其與模具分離，便於取件。

解題方法

抓住「頂出」的對象與時機：模具開模後，頂出機構再將已成型的製品推出模穴。因此，凡是負責熔體輸送、模具開合或流道處理的描述，都不是頂出系統的主要功能。

選項分析

• (A) 移動塑膠熔體進入模穴：錯誤。 塑膠熔體由射出系統透過噴嘴與流道射入模穴，不是頂出系統的工作。
• **(B) 模穴充填完成後打開半模：錯誤。

核心觀念

本題考查塑膠製品的形狀與製造方法之配合。塑膠擠製法適合製造截面形狀固定、長度可連續延伸的製品，例如管材、棒材、板材及建築用塑膠浪板。

解題方法

判斷產品是否具有沿長度方向持續相同的截面，是選擇製程的關鍵。塑膠遮陽浪板通常為長尺寸板材，波浪狀截面沿長度方向一致，適合將熔融塑膠連續擠過具有相應開口形狀的模具，再冷卻定形並裁切成所需長度，因此選擇擠製法。

選項分析

• (A) 塑膠擠製法（extrusion）—正確。 熔融塑膠由螺桿推送，連續通過模具口模形成固定截面的長條製品；大尺寸塑膠遮陽浪板符合此特性。
• **(B) 射出成型製法（injection molding）—錯誤。

核心觀念

最小彎曲半徑是板材在彎曲時，外側纖維不發生裂紋所能採用的最小半徑。它受材料延性、強度、加工硬化程度、厚度及軋延方向等因素影響。材料延性愈好，彎曲時愈能承受外側纖維的拉伸變形，所需的最小彎曲半徑通常愈小。

退火可降低材料硬度與強度、消除部分加工硬化並提高延性，因此有利於板材彎曲，能減少最小彎曲半徑。

解題方法

判斷各選項對彎曲性的影響：能提高延性的處理，通常可採用較小的彎曲半徑；會增加硬度、強度或加工硬化的因素，通常使材料較不易彎曲，需較大的彎曲半徑。

本題中，退火能軟化材料並提升延性，因此符合「減少最小彎曲半徑」的條件。

選項分析

核心觀念

鍛造時，金屬會沿著變形方向形成鍛造流線，並使材料呈現方向性。一般而言，沿流線方向受拉時，抗拉強度較高；沿流線方向受剪時，抗剪強度較低。因此，判斷時要分清楚受力方向是與流線平行、垂直，還是成某一角度。

解題方法

直接比對「受力方向」與「流線方向」：

• 與流線平行：抗拉強度較高、抗剪強度較低。
• 與流線成 $45^\circ$：不是上述方向性質的標準描述。
• 與流線垂直：不符合本題所述的高抗拉、低抗剪組合。

因此，符合題幹敘述的是與流線平行的方向。

選項分析

核心觀念

本題考查薄板剪切加工中「衝圓孔」的尺寸基準，以及衝頭與模具刃口尺寸的關係。衝圓孔（沖孔，piercing）的成品是板料上留下的孔，因此孔徑由衝頭刃口尺寸決定；模具刃口尺寸則須配合剪切間隙，比衝頭尺寸大。

解題方法

設要求的圓孔直徑為 $D$，單側剪切間隙為 $c$。沖孔時，衝頭刃口尺寸取成品孔徑：

模具刃口需在衝頭外側留出間隙，因此：

核心觀念

本題考查輥軋力的影響因素。輥輪將金屬壓薄時，材料與輥輪接觸並發生塑性變形；輥軋力會受到材料變形阻力、接觸弧長、摩擦及外加張力等因素影響。

對材料施以前張力與後張力，可分別降低材料進入輥縫前及離開輥縫後所需承受的拉伸阻力，減輕輥輪對材料施加壓縮變形所需的力，因此能降低輥軋力。題目所稱「前後張力」即輥軋中的前張力與後張力。

解題方法

逐項判斷各操作如何影響輥軋力：增大輥輪直徑會改變接觸弧長；輥軋溫度會影響材料變形阻力；張力會改變輥縫內材料所需承受的變形力；減縮比則關係到每道次的變形量。符合「降低輥軋力」者為施加前後張力。

選項分析

(A) 增大工作輥輪的直徑：錯誤。 在其他條件相同時，輥輪半徑增大會使材料與輥輪的接觸弧長增加，變形區域也隨之加長；通常會增加輥軋力，並使輥輪撓曲問題更受關注。

核心觀念

金屬加工製程可依材料如何成形，概分為變形加工、鑄造、粉末冶金及切削加工等類型。變形加工是對金屬施加力量，使材料產生塑性變形，成為所需形狀；擠製、鍛造、軋延及抽線都是常見的變形加工方法。

解題方法

辨認各選項所屬的製程類別：若製程是靠施力使金屬塑性流動、改變形狀，即屬金屬變形製造程序；若是燒結粉末，或以刀具去除材料，則屬其他類別。

選項分析

• (A) 擠製（Extrusion）：正確。 對金屬坯料施加壓力，使其通過模具孔口而形成具有指定截面形狀的產品，主要利用材料的塑性變形，屬於金屬變形加工。

核心觀念

本題考「高能量成形」（high energy rate forming, HERF）的加工方式分類。此類加工利用短時間內釋放大量能量，使工件在高速、高應變率下產生塑性變形，常見方式包括爆炸成形與電磁成形。高能量成形屬於金屬塑性成形；以電化學反應移除材料的加工則屬於非傳統切削加工，並非成形法。

解題方法

先辨認各選項的加工目的與能量來源：若是靠高速能量脈衝讓材料變形，就屬於高能量成形；若是以壓力成形或材料移除為主要機制，則須進一步區分其分類。依題目指定的官方答案，爆炸成形是本題所列選項中屬於高能量成形的項目。

選項分析

• (A) 液壓成形（hydroforming）錯誤。 利用液體壓力使板材或管材貼合模具成形，屬於壓力成形方法；本題官方答案所採的分類中，不列為高能量成形。
• **(B) 爆炸成形（explosive forming）正確。

核心觀念

放電加工（Electrical Discharge Machining, EDM）利用工具電極與工件之間的脈衝放電，使工件局部熔化、汽化，再由工作液帶走加工碎屑。工件須為導電材料；工具電極則須具備良好導電性、耐熱性與適當的加工性能，並兼顧電極損耗與成本。

解題方法

題目問模具製作常用的放電加工電極材料，判斷重點是材料能否導電並適合作為放電加工的工具電極。常見電極材料包括銅、石墨、銅鎢合金等；在題目列出的選項中，銅符合這項用途。

選項分析

核心觀念

本題考粉末冶金的基本製程。典型流程是將金屬粉末混合後，壓製成形，再經燒結，使粉末顆粒彼此結合並提升成品強度。粉末冶金能製作含油軸承、硬質合金切削刀具等特殊元件。

解題方法

辨認粉末冶金的主要步驟，再找出不屬於基本製程的選項。粉末混合、壓製與燒結都直接參與粉末成形及固結；材料移除則是切削加工等減材製程的操作，不是粉末冶金的必要步驟。

選項分析

• (A) 燒結（Sintering）—錯誤選項。 燒結是粉末冶金的重要步驟。成形後的粉末壓坯經加熱，使顆粒接合並形成所需的強度與性質。
• **(B) 壓製（Pressing）—錯誤選項。

核心觀念

本題考電化學加工中「金屬沉積」與「金屬溶解」的方向差異。

電鍍是利用電流使金屬離子在待鍍物表面還原、沉積，形成鍍層；電化學加工（electrochemical machining, ECM）則利用電流使工件表面的金屬氧化溶解，達到去除材料的目的。兩者的加工方向相反，因此電化學加工常被視為電鍍的逆向製程。

解題方法

先辨認電鍍的作用是「把材料加到工件上」，再找出選項中以電化學作用「從工件移除材料」的製程。符合這個條件的是電化學加工，而不是利用化學腐蝕或放電來去除材料的製程。

選項分析

• (A) 化學加工（chemical machining）：利用化學藥液腐蝕未受遮蔽的工件表面，以去除材料；屬化學加工，並非電鍍的電化學逆向製程。

核心觀念

電阻點焊利用電流通過工件接觸處所產生的電阻熱，使搭接面局部熔融，再由電極加壓完成焊接。發熱量可用焦耳定律表示：

其中 $I$ 是焊接電流、$R$ 是電阻、$t$ 是通電時間。板厚不同時，熱容量與散熱條件也不同：較厚鋼板吸熱量較大，較薄鋼板則較容易過熱或燒穿，因此電極需要配合板厚調整熱量分布。

解題方法

較薄鋼板需要避免局部熱量過度集中。題目所述的調整方式，是在較薄鋼板一側使用電阻較大的電極，使該側接觸處的電阻熱增加，促進兩側的熱量分布平衡，改善薄板側較易受熱不均的情形。

因此，依本題官方答案，選擇電阻較大的電極。

選項分析

核心觀念

本題考焊接鋁合金的熱裂紋。熱裂紋常在焊縫金屬凝固末期形成：此時晶界或枝晶間仍有低熔點液態薄膜，金屬已逐漸失去塑性；若凝固收縮受到周圍金屬拘束，拉應變便可能使薄弱區開裂。

鋁合金的熱膨脹係數高，冷卻時熱收縮與凝固收縮都較顯著。收縮受到拘束時，焊縫承受較大的拉應力或拉應變，因而提高熱裂紋傾向。

解題方法

抓住題幹問的是「與焊接熱裂紋有關」的因素，從「凝固末期的薄弱液膜」與「收縮拘束造成的拉應變」判斷。能使焊縫收縮應變或受拘束拉應力增大的因素，與熱裂紋直接相關；氣孔與氧化膜則分別屬於其他焊接缺陷或焊接問題。

選項分析

核心觀念

本題考的是熔接（fusion welding）與固態接合的區別。熔接是以熱源使接合處的母材熔化，形成熔池後凝固接合；通常不需要大幅塑性變形。固態接合則是在母材未熔化的狀態下，藉由壓力、振動或摩擦等方式使材料接合。

解題方法

先判斷各製程接合時是否使母材熔化：電子束、雷射與 TIG 都以熱源熔化接合處，屬熔接；超音波焊接則以高頻振動配合壓力，使接觸面發生局部塑性變形並形成接合，母材不熔化，屬固態接合。因此，題目問「不包含」熔接製程，應選超音波焊接。

選項分析

• (A) 超音波焊接（ultrasonic welding）—正確答案。 以高頻機械振動與壓力使接合面產生相對運動、破除表面氧化膜並形成金屬接合；接合過程不以熔化母材為原理，屬固態接合，不是熔接。

核心觀念

本題考查工具機或機器設備的剛性、阻尼與振動穩定性。加工時若機器結構、刀具或工件的剛性不足，切削力容易造成較大的彈性變形；變形又會影響切削厚度與切削力，使振動反覆增強，形成顫振（chatter）。

機械系統的固有頻率可簡化表示為：

其中 $k$ 為等效剛性，$m$ 為等效質量。剛性較低時，結構較容易受力變形，也較容易受到切削力擾動而產生振動。

解題方法

題目問機器設備發生震動與顫動的主要原因。判斷關鍵是辨認哪個選項會降低機械結構抵抗變形與振動的能力。

低剛性代表設備、刀具或工件支撐不足，切削力造成的位移較大，容易引發並放大振動，因此選 (C)。高阻尼則有助於消耗振動能量、抑制振幅，方向上與振動加劇相反。

選項分析

核心觀念

本題考主生產排程（MPS）中的物料需求計算：依預定生產數量與產品結構，先計算零件總需求，再扣除可用存貨。產品 B 的 30 個庫存可直接抵減 B 的生產數量；零件 C 的 40 個庫存則抵減零件總需求。

解題方法

要生產 40 個 A，每個 A 需要 3 個 C，因此需要 $40 \times 3=120$ 個 C。

要完成 50 個 B，其中已有 30 個 B，尚須生產 $50-30=20$ 個。每個 B 需要 4 個 C，因此需要 $20 \times 4=80$ 個 C。

兩項生產所需的零件 C 合計為：

$120+80=200\text{ 個}$

扣除現有 40 個零件 C，新訂購數量為：

$200-40=160\text{ 個}$

選項分析