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內容簡介

從「想這樣設計就用這種材料」的視點出發,
不談理論和艱澀知識,文科生也能輕易了解用在實務工作上!

「該選什麼材質?為什麼做出來的東西不堪使用?」
「同樣的效果,該選擇便宜材料另做加工?還是選用較貴材料減少加工?」


每一個產品創意都需要仰賴材料和製造技術才能實現。材料的選擇決定著最終產品外觀的吸睛程度、以及切合功能性與否;更與後續的加工方式息息相關。 
要成為產品製造的「材料達人」,並非要懂得材料成分、或結晶結構如何隨溫度改變之類的艱深知識,更重要的是懂得實務上材料的加工特性和應用缺陷,如延展性、導熱速度、生鏽與否等,便能依據設計的功能性和美學需求,參酌加工方式、成本、交期,進而篩選擇定材料。
本書從材料應用著手,綜合評估品質、成本、交期三面向的材料特性;在兼顧外觀、實用性的同時,納入營業觀點,將資源做最大整合與最有效的利用。

打開本書你將學會:
‧機械性質、物理性質、化學性質三大材料特性一手掌握
‧涵蓋 鋼鐵/鋁/銅/塑膠/陶瓷等金屬非金屬常用材料,參考最實用
‧統整熱處理加工如何改變材料特性:淬火、回火、高週波淬火、滲碳...
‧從材料用途反推,建立選材的標準化程序;節省時間、金錢成本最具效率


§設計人專業推薦§
王千睿 (國立臺灣師範大學設計學系教授)
陳德勝 (Xcellent卓嶽設計創意總監) 
潘炯丞 (BenQ數位家居產品事業部處長)

§日本讀者實證推薦§
「文科出身的製造業相關從業人員必讀!將艱深的材料知識以相當淺顯易懂的方式解說;恐怕沒有其他書比這本更讓人容易理解了。」
「以金屬材料為中心一直到非金屬材料都有廣泛的介紹,深入淺出的說明足見作者在實務經驗、學識、論述能力上都有過人的表現。」
「本書介紹業界常用金屬材料的主要特徵,易讀易懂;推薦用來擴大自己的視野跟知識範疇。」



 

作者介紹

作者簡介

西村仁
Jin Consulting代表、生產技術顧問。
1962年生於神戶市。
1985年立命館大學理工學部機械工學科碩士班課程結業。

於東證上市公司村田製作所株式會社生產技術部門任職長達21年,負責開發電子零件組裝裝置以及測量儀等新設備,並且導入多款設備志村田製作所集團。除了工程設計、工程改善外,也擔任社內技術講師。持有多項專利。
2007年起從事製造業與服務業的現場改善,協助提升生產性,並且以技術研討會講師的身分支援教育訓練。
另外,也曾擔任過日本經濟產業省(相當於我國經濟部)的專案小組成員、中小企業廳委員等。著有《圖解工業製圖入門》、《圖解看懂工業圖面》、《圖解機械加工》(以上皆為日本能率協會管理中心出版;繁中版由易博士出版)、《品質管理與品質改善的基礎原理》(日本實業出版社)。

相關著作:《圖解看懂工業圖面:創意設計力╳製造優勢,打造高附加價值商品的第一步》

譯者簡介

陳嘉禾
畢業於日本東北藝術工科大學建築暨環境設計研究所。建築從業者,歷任設計、營造等相關工作。一個對建築見山非山的心情,使得儘管明白以有涯隨無涯之殆,仍不得不繼續這麼追求下去的人。
 

目錄

推薦序

●前言
‧製作產品時所必備的材料知識
為了解決上述困難
本書的預設讀者群
本書的構成和閱讀方式
本書所介紹的各種材料
關於單位
關於專門用語

●第一章     材料知識的全貌

‧掌握材料和熱處理的全貌
材料的全貌
熱處理的全貌
掌握主要材料的特徵

‧選擇材料時的重要考量因素
從品質‧費用‧交期的觀點來看
品質的參差程度
加工的容易程度和製造成本
備有多樣的形狀和尺寸
取得容易程度

‧為什麼材料知識是困難的?
妨礙理解的五大障礙
材料種類很多的理由
溶入其他的成分
為減少種類所做的規範
最難應付的結晶構造
材料光用看的沒有辦法判別
JIS規格和實務感覺的落差
只靠知識是很難選定材料的

●第二章    材料的性質和機械性質

‧和日常相同的感覺
以3大切入點檢視材料性質

‧強勁性是什麼?
機械性質的全貌
施力時所產生的彈性‧塑性‧破斷
彈性‧塑性‧破斷各自的活用案例
在「彈性範圍內使用」為結構組件的設計基準
將強勁性以「剛性」和「強度」分開理解
掌握住「剛性」和「強度」的意象
剛性的程度可以從縱彈性係數來理解
拉伸所產生的變形量可以簡單地計算
從降伏強度(耐力)和抗拉強度來理解強度
應力和應變(應用篇)
閱讀應力─應變曲線圖(應用篇)
以形狀和尺寸來對應「剛性」
在一般性的使用條件下,「強勁性」並不需要特別檢核

‧硬度和韌性
在「強勁性」之後理解「硬度」和「韌性」
「硬度」的定義
4種硬度試驗
「強勁性」和「硬度」在使用上的區分
對韌性的定義
「柔軟度」和「韌性」是不一樣的

●第三章 物理性質和化學性質

‧重量、導電率及磁性
靜態性的物理性質
表現重量的密度
表現通電容易程度的導電率
具磁性的材料

‧思考熱的影響
受熱所產生的延展與傳導速度
延展要從線性熱膨脹係數來讀取
計算因熱產生的延展量
圖面上指示的尺寸是以20度為條件
對於減少因熱產生的延展
表現傳熱速度的熱傳導率
關於化學性質─生鏽
對化學反應的性質
生鏽是本來就會有的樣子
發生生鏽的機制
惡性的紅鏽和良性的黑鏽
不鏽鋼和鋁也會生鏽
對紅鏽的對策
完美利用紅鏽的暖暖包

充電站 藉由鑽孔加工來實際感受材料的差異

●第四章 鋼鐵材料

‧從鐵礦石提煉出鋼鐵材料
為什麼鐵被廣泛使用?
在所有產業都被使用的鐵
產出鐵的製鐵和製鋼
以壓延機製作鋼(熱間壓延)
進一步壓延做成薄板(冷間壓延)
鑄造用的鑄鐵
高爐廠商和電爐廠商
從鐵礦石到鋼鐵材料

‧整體掌握鋼鐵材料
含碳量決定鐵的性質
依碳含量變化的各種特徵
主要的五大元素
區分碳鋼與合金鋼
鋼鐵材料的分類
熱間壓延的黑皮材和冷間壓延的磨光材
材料記號的讀法

‧碳鋼
碳鋼的全貌
市售品的形狀
SPC材(冷間壓延鋼板)
SS材(一般結構用壓延鋼材)
S-C材(機械結構用碳鋼鋼材)
S-K材(碳工具鋼鋼材)
其他碳鋼(SM材和SB材)

‧合金鋼
合金鋼的全貌
不鏽鋼(SUS材)的概要
各種不鏽鋼(SUS材)
合金工具鋼鋼材和高速工具鋼鋼材(SK*材)
機械結構用的碳鋼和合金鋼的差別
機械結構用合金鋼(SCr、SCM、SNC、SNC材)
超硬合金
高張力鋼
其他的合金鋼(SUP材、SUJ材)

‧鑄鐵
鑄鐵和鋼的加工方法不同
抗壓強度強但抗拉力強度弱的鑄鐵
FC材(灰口鑄鐵品)

●第五章 非鐵金屬材料及非金屬材料

‧鋁及鋁合金
使用率僅次於鐵的鋁
鋁的JIS記號
比較鐵與鋁的特徵
各種類特徵

‧銅和銅合金
銅的歷史比鐵還久
銅的JIS記號
將銅的特徵和鐵做比較
各種類的特徵

‧其他非鐵金屬材料
鈦和鈦合金
鎂和鎂合金

‧塑膠
塑膠概要
塑膠的分類
塑膠的全體樣貌
通用塑膠(壓克力樹脂和聚氯乙烯)
工程塑膠(聚碳酸酯)
熱固性塑料(酚醛樹脂/Bakelite/電木)

‧陶瓷
陶瓷為燒製品
陶瓷的分類
精密陶瓷

充電站 從切削性和焊接性來看材料特徵


●第六章 熱處理

‧為什麼要做熱處理?
熱處理的目的和全貌
加熱和冷卻的4個要素
各個熱處理的溫度控制

‧淬火回火
提升「硬度」和「韌性」
含碳量0.3%以上才有淬火效果
藉由回火來調整硬度和韌性
施作淬火的判斷
選擇合金鋼時的兩個理由
淬火時的淬裂和應變的對策

‧退火和正火
退火的目的
正火的目的

‧僅施做於表面的熱處理
將表面硬化的高週波淬火
將材料浸入碳素的滲碳處理
充電站最高品質的鐵就是日本傳統的玉鋼

●第七章 材料選定的程序

‧在選定材料時的基本考量
品質、成本和交期
為了使材料標準化

‧基本上用碳鋼,特殊用途則用合金鋼
介紹標準化的一個例子
最初的判斷基準為輕量度
成為通用材的SS400(舊SS41)
做為萬能選手的S45C
使用合金鋼SCr或 SCM的目的
黑皮材和磨光材
3.2mm以下的板金選用SPCC
需要耐磨性時選用SK95(舊SK4)
磨耗激烈時採用合金工具鋼或高速工具鋼
以消耗品來處理磨耗的思考方式
需要耐蝕性實則選用SUS304和SUS303
對應特急件就用SUS430
鋼板的固定尺寸

‧輕量的鋁材料
追求輕量
輕量化可動部位,裝置整體變小變便宜
速度也會變快
使人力作業輕鬆的輕量化
鋁材的選定程序
通用材的A5052和高強度材的A7075
薄板就選用A1100P

‧高自由度的塑膠材料
塑膠材料的選定程序
要更輕就選電木
活用透明性的壓克力樹脂和PVC
射出成型的材料和金屬模具設計及工法有關

‧在強勁性上活用材料力學
在材料知識的學習上不能搞錯的事
思考對張力和壓縮的強勁性對策
思考對彎曲的強勁性對策
薄板要以彎曲加工做為強勁性對策
學習材料力學的訣竅

‧推進材料的標準化
標準化的優點
從材料廠商取得資訊
透過活用尺寸表來降低成本
接著依用途來進行標準化
順利進行標準化的訣竅

‧做為應用篇的參考資訊
減低材料強勁性的主要原因
有關提高信賴程度的安全係數

‧從今以後的向上提升
材料知識只要掌握住基礎就算合格
應用篇的學習放到後頭
最想傳達的標準化
給技術人員
給採購‧營業人員
歸納標準化的優點


後記
參考圖書
附錄
索引
 

陳德勝 卓嶽設計Xcellent Design創意總監

◎掌握材料,實現主動的設計力

在材料使用與材料知識的面向上,相信很多設計師與我有相同的經驗:大部分的材料選定方式都是依靠設計過程中與工程師討論及參考供應商提供的規格資料所決定的;筆者在從事工業設計30年的歷程中了解到,設計師對於材料的使用一直處於「被運用」的模式中,以致「設計」缺乏材料運用的原創性;當然,很多的「設計」也被侷限在現有材料工藝與「不知其所以然」的「指定運用」的盲點中。

當代設計思維中,創新的材料運用思維,不但可以創造原有產品品項的與眾不同,也大大增加設計的創新內涵。例如筆者所設計的Ader Chair,就是為了達到有韌性回彈的椅背支撐效果,協同材料廠商開發出一種具有韌性回彈的PA(尼龍),創造出全新的椅背支撐模式,並一舉獲得2014年IDEA獎的肯定。在我從業設計領域多年,深刻體悟設計師對於材料運用是一種基本職能,也是可以不斷創新的源泉。

材料的認識與運用對於工業設計師與其設計作品的品質影響巨大,筆者在閱讀完《圖解加工材料》之後,有感而發:用組織圖圖解說明材料的物理化學特性、加工處理過程與運用範疇,這樣的「一目了然」,對於大多數以圖像增加思考能力的設計師們,具有非常深遠的影響與價值。這也讓我在閱讀完這本書後更有感觸。雖然是「硬知識」的說明,卻有「軟置入」的使用者體驗,將生硬的理工知識轉化成為視覺溝通的記憶,這是「工業設計」職人的一項福音,也是我們可以期待工業設計學生或設計師不可或缺的參考資料。

 
 

詳細資料

  • ISBN:9789864800421
  • 叢書系列:
  • 規格:平裝 / 216頁 / 23 x 17 x 1.33 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:18歲~99歲
  • 本書分類:> > >

 

 

... ... 善獸營論世界 Discussion 「英國政府大概是設想了一下九個月後的情況。如果在九個月的時間內我們沒有合適的療法或者疫苗,那麼可以想像,許多國家或許仍會爆發疫情。這種大流行病仍將會在世界上廣泛傳播,但如果英國遵循群體免疫的策略,或許在那時已度過了最糟糕的時期。」 ... 圖蟲 英國首相鮑里斯·詹森提出了「群體免疫」的防疫思路後,不僅引發了國際輿論譁然,也在英國國內激起了科學家們的爭論。 馬丁·希伯德(Martin Hibberd)是倫敦衛生與熱帶醫學學院新興傳染病教授、新加坡基因組研究所副所長。他長期研究傳染病並有多項學術發表。近日,希伯德就英國的新冠防疫狀況接受了介面新聞的專訪,提到新加坡的經驗,並認為「群體免疫」策略將是一個難以想像的複雜過程。 以下是訪談全文,刊發時有編輯。 介面新聞:詹森首相認為,想要徹底扼殺病毒已經不太可能,唯有緩慢地通過自然感染令英國國民獲得群體免疫(herd immunity),才能渡過疫情。你如何看待英國的這種防疫思路? 希伯德:英國的思路並不完全清晰,政府對此也不夠透明。但我樂意對此給出我的解釋。 群體免疫是一個方法論上的選擇。對於流行病學家來說,它並不是一個不尋常的概念——壓平流行曲線、分散病例,避免醫院在短時間內承受不過來。英國政府的假設是將會出現非常多的病例,他們想讓情況儘可能在能夠管理的範圍內。 在中國,人們可能認為這是像SARS一樣,需要付出很多努力、在短期內控制住它。這在中國取得了很大的成功。目前中國已經控制住了境內的新病例傳播,但是仍然容易出現境外輸入病例。所以中國現在也不能徹底放鬆。這種高度緊張的策略要持續到什麼時候呢?要等到我們有了有效的治療方法、或者疫苗。疫苗一般需要18個月。這個過程耗時很長。 對英國來說,中國的方法是艱巨且難以實施的。政府擔心,民眾將很難長期忍受這種遏制政策(containment)。政府要想避免巨大的傷亡,還有一個辦法,就是避免在短時間內發生醫療資源擠兌。政府想讓這些原來可能在1-2個月內集中出現的病例,分散到6-9個月之中,讓高峰出現在夏季。因為夏季是流感淡季,NHS(國家醫療服務體系)有相對充足的資源可以應付新增的新冠病人。等冬天流感季再到來的時候,人群的60%-70已經感染過了新冠病毒,便能受到抗體的保護,不需要去醫院了。但如果現在已經採取了更嚴格的管制措施,便可能將高峰期推遲到夏季之後,NHS將處境艱難。 介面新聞:設想這個策略奏效了。你預計需要到什麼時候,英國才會擁有群體免疫? 希伯德:如果我對這個政策的理解正確,它的目的應該是在冬季達成群體免疫。也就是,在今年11、12月之前,有60%的人口感染上病毒。 介面新聞:群體免疫相當於說讓整體人群在病毒面前自然暴露,那些本來就脆弱的群體會因此變得更加脆弱。英國有6600萬人,世衛組織預測的新冠肺炎(COVID-19)死亡率在3%-4%之間。這是否意味著將有大量的人會提前死去? 希伯德:英國政府在努力給脆弱人群優先保護,並針對他們進行社會隔離。我認為這是十分重要的,不管現在的政策是否成功。政策的目的是,讓受影響較小的人群來建立群體免疫,然後希望這將保護更脆弱的人群。但這當然是一個難以想像的複雜過程。 介面新聞:一個批評是,新冠肺炎是一種新出現的疾病,很多病毒特性尚不為人了解,採用群體免疫的風險很高。例如,被傳染後是否能夠直接獲得免疫力?如果病毒出現了變異,之前獲得的免疫力是否還仍然有效? 希伯德:已經有越來越多的證據表明,被感染後人們會產生保護性免疫反應。我們一直在尋求免疫學的測試,期待回答兩個問題:第一就是人們將獲得怎樣的免疫力?是一段特定時間、還是終生的?第二是,現在有許多無癥狀患者,甚至都不知道自己被感染了,當前有許多討論:這些人到底占感染總數的多少?英國政府認為潛在感染者多達10000人,但是由於沒有足夠的測試,我們不知道該數字是否準確。目前尚無人關注人群里的抗體反應。這是一種常規的流行病學工具,可用來確定感染人群的比例。 關於變異,新冠病毒總體來說變化不大。一般而言,每種病毒都會發生變化,它很易感、並且已經傳染了很多人。我們確實觀察到了一些細微的變化,但尚無證據顯示它將有免疫學意義上的劇烈變化,至少這種變化不會在短期內發生。我們每年其實也都在觀察其他的冠狀病毒,這些病毒會引起普通感冒,而且變化不大。我認為目前沒有特定的驅動可以改變病毒。 介面新聞:您也在新加坡擔任教職,新加坡的防疫跟英國有沒有什麼不同?新加坡現在看起來控制得不錯,它的模式有可能在歐洲奏效嗎? 希伯德:新加坡跟英國的預設有個很大的不同。剛才提到的英國策略里隱含了英國政府的一個判斷:九個月之內想要通過疫苗或藥物完全控制病毒是不可能的,只能依賴人群的免疫力。因此要推「群體免疫」。 但新加坡其實是在期待:六個月的時間裡會有某種療法。在此之前他們採取限制/圍堵/遏制政策。所以他們正試圖防止疫情在這六個月中爆發,在儘可能長的時間內保持儘可能小的感染數量。 因此,新加坡在追蹤密切接觸者方面投入了大量資源。政府官網上會將病例按群聚歸類,民眾都可以看到。他們還進行廣泛的追蹤與測試,對呈陽性者會很快隔離。我認為這就是遏制的策略:將確診的人儘快隔離。 新加坡的收治措施使大多數人對戰勝疾病充滿信心。這樣一來,就不會出現恐慌性搶購或過度反應,因為人們對政府的做法有信心。 但我發現許多歐洲國家的情況都與之不同,不光是英國。我曾希望我們可以有一些類似的舉措,但目前看來我們還沒有這樣做。確診數字會在某個時候迅速增長。英國的疫情發展已經達到了與此前的中國相仿的水平,而中國在那時已經採取了非常多的措施。我們應該立即採取措施。否則這些措施的影響力將越來越小。如果在英國在有10000個病例時才宣布要有行動,那麼或許,檢測與隔離所有這10000個案例就已經是一個挑戰。 介面新聞:在你看來,英國政府最終為什麼會做出這樣的決定?這會不會影響到各國對英國人的看法——來自一個六七成人口都感染了傳染病毒的國家? 希伯德:英國政府大概是設想了一下九個月後的情況。如果在九個月的時間內我們沒有合適的療法或者疫苗,那麼可以想像,許多國家或許仍會爆發疫情。這種大流行病仍將會在世界上廣泛傳播,但如果英國遵循群體免疫的策略,或許在那時已度過了最糟糕的時期。我們將是做得最好的,因為我們已經度過了整個周期。因此,到那個階段,我們在英國已經確診並收治了所有病例的大多數。作為一個英國公民,感染之後休息兩三周,便可以得到終身保護,可以在世界各地旅行而不擔心會傳播疾病。 當然,政策也會不斷跟隨現實改變。例如當下就有不少關於是否關閉學校的討論:關閉學校真的有期待中的益處嗎?流感相關研究的數據表明,即使兒童不在學校,依舊會在家中和他們的朋友們在一起。我覺得我們需要討論一下如果孩子們不在家裡的時候,或許他們是和照顧他們的爺爺奶奶待著的。這可能也不是件好事。 獲取更多 專注、求真、有效 關注全球安全信息,幫你了解世界風險動態 我們精益求精,相信精誠所至、金石為開 郵箱:shanshouying@163.com 世界安全信息播報

 

 

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