成大團隊開發獨步全球鋁合金彈簧 重量只有一般的三分之一

國立成功大學材料系特聘教授洪飛義與台南廷鑫公司合作,花費3年時間,開創出3項領先全球的關鍵技術,完成全新大彈簧製程,推出重量輕、耐腐蝕,可調整彈力係數的鋁合金彈簧,未來可望應用在促進交通工具輕量化,或製成耐腐蝕、抗電磁波的軍事工業用品。

洪飛義表示,市面上大小不一的彈簧幾乎都是鋼鐵彈簧,鋁彈簧重量只有鋼鐵彈簧的1/3,團隊研發鋁合金彈簧是創新也是創紀錄,將鋼鐵工藝技術應用在鋁合金製程,掌握冰水、力道與速度3項關鍵因素,成功讓鋁水從液體轉化為具有優異延展性的固體。

從鋁水加熱再凝固為線材,再由線材捲繞為各式各樣的彈簧,運用鋼鐵工藝生產鋁合金的過程需經過「連續鑄造」、「連續軋延」等工序。洪飛義生動的比喻說,其實有點像傳統美食米苔目的製作原理,「過去熱米漿掉進冰水,冷卻後得到一段段的條狀米苔目,而現在我們掌握關鍵技術讓鋁水得以連續製造,產出具有延展性且連續不斷的線條,透過捲繞做出彈簧,再依各種使用目的調整合適的彈力係數」。

洪飛義指出,鋼鐵熔點約 1400 度,鋁合金的熔點較低約為700度,過去製程無法以連續鑄造與連續軋延的方式來生產鋁合金,但創新的製程上導入全國唯一的連續鑄造、連續軋延生產鋁合金線材盤元,再將鋁合金盤元製造出鋁合金彈簧,並透過熱處理來調整鋁合金彈簧的軟硬程度。

歷時3年,研究團隊終於在製程突破材料限制,開發3項關鍵技術,分別為控制鋁水連續凝固鑄造條件、控制連續軋延與抽線的力道及速度條件,以及建立控制調整彈簧係數的熱處理參數。

「這3項關鍵技術就全球鋁合金工業或學術論文發表而言都是新的知識」洪飛義開心分享,研究團隊在趙俊任博士與黃柏欽博士生的共同努力下,已率先發表刊出兩篇SCI(Science Citation Index)國際期刊論文,在金屬類研究領域吸引相當程度的關注,也向世界證明臺灣鋁合金彈簧學術研究具前瞻性。

全球彈簧用量極大,是各行各業的關鍵材料。成大材料系全新製程打造鋁合金彈簧,不僅生產效率高,而且鋁合金材質細緻,具有高強度應用特性,洪飛義表示,如應用在交通車輛懸吊系統,預期將能減輕電動車重量,達到電力延長的效果。軍事工業方面,則可能製成耐腐蝕且抗電磁波的炮彈、船舶彈簧等。

原文引自 聯合報 / 記者修瑞瑩/台南即時報導報導

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