【勁報/記者于郁金/臺南報導】國立成功大學材料系特聘教授洪飛義鏈結臺南廷鑫公司,導入全新彈簧製程,宣布推出重量輕、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。
市面上大小不一的彈簧幾乎都是鋼鐵彈簧,洪飛義表示,「鋁彈簧重量只有鋼鐵彈簧的三分之一,本次發表的臺灣鋁合金彈簧是創新也是創紀錄;我們把鋼鐵工藝技術應用在鋁合金製程,掌握冰水、力道與速度三項關鍵因素,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,聽起來有些抽象。洪飛義生動比喻說,其實有點像傳統美食米苔目製作原理,「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彈力係數」。
鋼鐵熔點約1400度,鋁合金熔點較低約為700度,過去製程無法以「連續鑄造」與「連續軋延」方式來生產鋁合金。洪飛義指出,製程上,我們導入全國唯一連續鑄造、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共同努力下,已率先發表刊出2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。(照片由國立成功大學提供)