熱處理的數位革命 臺灣技術引領全球新風潮

「從天上飛的飛機，到地上跑的汽車，再到海上行駛的船隻，所有交通工具以及國防工業、精密零件，甚至是台積電的許多電子零件模具，都必須經過精密熱處理製程，這是讓金屬達到指定硬度與韌性的關鍵。熱處理是工業之母，沒有熱處理，就沒有工業。」台灣金屬熱處理學會理事長蔡國禎表示，過去許多人對熱處理這個行業感到陌生，因為在整個金屬產業供應鏈中，熱處理多半只是代工製程，本身並不直接面對終端消費者。然而，無論是小至3C產品的碳鋼螺絲、風扇中的小馬達軸心與齒輪，大至風力發電機械齒輪，都少不了熱處理製程。

促3K產業轉型 台灣金屬熱處理學會匯集產學研能量

台灣金屬熱處理學會理事長蔡國禎，同時也是國鑑企業的創辦人

隨著金屬材料種類越來越多樣，對應的熱處理工法也變得更加多元，包括真空熱處理、週波熱處理、連續爐熱處理、箱型或坑式熱處理、軟碳化以及硬碳化等，針對不同材料特性與產品品質，必須採用不同的處理方式。對熱處理業者來說，投資金額高漲、人才取得困難以及材料優劣難以克服等問題是目前面臨的挑戰，為解決此困境，經濟部產業技術司藉「學研雙引擎推動在地產業科技加值創新計畫」的資源挹注，與金屬中心扮演關鍵推手，協助在地業者導入「數位化品質監控模組」、「能源即時監控系統」兩大關鍵技術，助力在地產業鏈深根發展。

「熱處理本身沒有自己的產品，都是代工的一部分，如果出現問題，我們的上游供應商會要求我們承擔材料和加工費用的損失，有時候賠償金額甚至超過代工費用，讓業者背負巨大的成本壓力。」蔡國禎強調，台灣金屬熱處理學會不同於一般的公協會組織，匯集產業、學術和研究的力量，加上來自大專院校教授的專業建議，結合產業界的實際經驗，真正實現產學研無縫接軌。

「臺灣是熱處理產業的寶島，來自不同國家的金屬材料都在這裡加工，面對各種品質不穩定的材料，我們要在其中做出完美的產品，是業界的最大挑戰。臺灣的技術並不比日本或德國差，現階段導入數位化品質監控模組，不僅可以節省12～25%的電力，產品良率也超過95%，這對以外銷為主的臺灣來說非常重要，有助於提升競爭力。」蔡國禎說。

製程數據可視化 國鑑從戰車零件做到普悠瑪傳動齒輪

國鑑企業透由安裝能源即時監控系統找出能量浪費源頭，進而解決達到節能減碳效益

除了擔任學會理事長，蔡國禎同時也是國鑑企業的創辦人，專攻週波熱處理超過40年。無論是汽機車、工作母機、產業機械、紡織機械的金屬表面和內孔熱處理，還是外銷美國的戰車方向盤旋軸與普悠瑪號的傳動齒輪，國鑑都能勝任。國鑑能夠處理從極小的針狀工件到長達6公尺的大型工件，滿足客戶少量多樣的客製化需求。

國鑑總經理蔡佳芳表示，傳統熱處理的重要參數主要依賴人工巡視和老師傅的經驗判斷，這種試誤法費時費力，需要智慧化品質監控來提升良率。「在生產加工時，我們需要請師傅或助理幫忙紀錄參數，雖然廠內有加工標準書，但相關參數都是手寫，一不小心就會產生很多問題。」她表示，包括抄寫資訊是否正確、整理人員是否理解、是否準確輸入，都會影響後續的參數彙整。

導入品質監控模組，國鑑能將生產必要的數據直接匯入電腦，由電腦記錄、彙整與分析，大幅減少人為疏失，也幫助師傅在下一次加工相同品項時，提高數據可信度與參數還原率。蔡佳芳坦言，過去熱處理產業給人高耗能的刻板印象，「這是我們產業的痛點，因為金屬材料必須經過加熱改變屬性，以碳鋼為例，溫度必須達到800度以上才能產生組織結構變化，因此需要投入大量熱能。」

而透由安裝能源即時監控系統，國鑑能找出每一個製程環節的能量浪費，包括汰換耐火磚、耐火綿及設備表面隔熱，減少耗能同時也降低工作環境溫度，進而達到節能減碳的雙贏效果。

精準預測與管理 金元達金屬的綠能創新

金元達總經理曾滄龍(右)、副總經理曾智達(左)

同樣積極導入數位化技術的還有金元達金屬。創辦人暨總經理曾滄龍一開始從金屬熱處理製程必須用的氣體原料發跡，25年前在彰濱工業區設廠，開始進行熱處理代工和智能化熱處理整廠設備服務。有金屬的地方就需要熱處理，製程可以讓金屬變軟或變硬，打造模型時金屬必須是軟的，成型後經過熱處理才能變得又硬又耐磨，從小到螺絲扣件，大到航空業都會用到。

副總經理曾智達表示，傳統熱處理代工多半是以「公斤」計價，以往大型連續式熱處理設備在工件運輸過程中，容易使微小零件遺失或漏料，或因油槽淬火快速降溫導致變形，造成回收率不佳和良率低。隨著3C產品逐漸輕薄短小和高精度發展，金元達在設備端進行縮小化重新設計，並在熱處理製程的爐具、時間參數、碳濃度及爐內氣氛上進行調整。

在設備端導入金屬中心開發的智慧電表，通過生產數據分析，幫助企業精準掌握耗能與成本。曾滄龍強調：「環保、綠能與熱回收是我們公司在幫助客戶導入智能熱處理整廠設計的核心。」例如在連續爐中增加熱能回收部分，通過結構設計，將餘溫拉到前端做預熱，結合自動化、大數據與AI智能實現即時監控，成功提升產品良率。

此外，金元達早在11年前成功催生全球第一套生產燃料電池的節能減碳氧化爐，2016年獲得粉末冶金大廠臺灣保來得引進採用。副總經理曾智達透露：「早期開發這套設備時，美國和歐洲的工程師完全不相信臺灣工廠能做出來，當時全球固態燃料電池的良率只有20%，全球只有4間公司能生產，而臺灣保來得的良率排名第一。」

為了改善製程良率，金元達從設備氣氛下手，通過氧化燒結提升良率，同時減少3～4成氣體成本。「當時國外一直沒有掌握這個關鍵，許多柏克萊、哈佛的博士們年年都來找我們開會、參觀。」曾智達表示，以往一爐產量僅1000片，必須經過72小時成型，等於單日只有300片產能，金元達協助開發的循環爐，將單日產能提高至1萬片，產品良率達97%，成功協助臺灣保來得在全球固態燃料電池的交貨佔比從10～20%提升至70～80%，產能和良率稱霸全球，凸顯熱處理產業小兵也能立大功。隨著這些創新技術的廣泛應用，臺灣的熱處理產業正逐步走向更精密、更環保、更具附加價值的未來，持續引領全球金屬加工的風潮。

金元達公司在設備端導入金屬中心開發的智慧電表進行數據分析