連續輥軋智慧成形技術聯盟

17/08/2026

14/08/2026

各位扣件產業先進與【台灣扣件產業服務雲】會員們大家好，

1. 歡迎加入會員 (免費註冊: https://www.tw-fastener.com/tfsc/mm/registration/register.html)

2. 廠商會員可登入扣件產業服務雲，更新公司資訊與產品，以協助推播廠商產品資訊。

3. 與您分享本期 #扣件技術新訊 (2026-08-No-1)：

#技術主題 :

Ti6Al4V鈦合金螺紋溫間滾牙成形技術

Ti6Al4V鈦合金螺紋溫間滾牙成形技術，提高成形溫度及降低摩擦係數，可提升材料流動性，降低螺牙疊料缺陷長度。

？

Ti6Al4V鈦合金螺紋溫間滾牙成形技術（Warm Thread Rolling）是在攝氏25 - 450°C之特定溫度區間，透過感應加熱使鈦合金工件軟化後，再以一對滾輪擠壓成形螺紋的製程技術。相較於室溫下進行的傳統冷間滾牙成形，溫間滾牙能提升材料塑性流動能力，有效抑制螺牙頂部的疊料（Folding）與裂紋缺陷。實驗研究顯示，隨溫間滾牙溫度上升，螺牙疊料缺陷長度呈整體遞減趨勢，數值模擬與實驗量測之偏差小於10%。

#為什麼傳統冷間滾牙鈦合金螺紋容易產生疊料缺陷？

Ti6Al4V鈦合金因高比強度與優異耐蝕性，廣泛應用於航太與精密扣件領域，但其於室溫下塑性較差、變形抗力偏高。傳統冷間滾牙螺紋加工在此條件下，材料流動不均，容易在螺牙頂部產生疊料與裂紋，並伴隨明顯應力集中，進而降低螺栓強度與疲勞壽命。這正是溫間滾牙成形技術被開發的核心原因-利用提高加工溫度改善材料流動特性，同時兼顧加工效率與零件品質。

#溫間滾牙成形製程包含哪些步驟？

完整溫間滾牙螺紋成形製程可分為三階段：

1. 加熱：感應加熱線圈對待加工區域升溫，溫度感測器即時回饋數據至控制系統。

2. 滾牙：加熱後之工件送入一對螺紋滾輪間，滾輪旋轉加壓使表面金屬依牙形塑性變形，形成螺紋。

3. 冷卻：以100–120°C/s之水冷淬火，此為 Ti6Al4V 外螺紋溫間滾牙之最佳冷卻速率，可確保螺紋尺寸穩定，並於表面引入殘餘壓應力層，提升機械性能與使用壽命。

#數值模擬如何驗證溫間滾牙成形的可靠性？

Shi [1] 以 M6 螺栓為研究對象，並以Abaqus 有限元素分析軟體建立三維熱機耦合模型，材料塑流應力為適用於溫塑性成形的 Johnson-Cook 模型。
滾輪牙形角30°、牙高0.578mm，滾輪徑向進給速率0.12mm/s、轉速30RPM，工件與滾輪間摩擦係數設定為0.2。
模擬結果顯示扭矩曲線呈先升後降之趨勢，相較冷間滾牙，溫間滾牙之扭矩明顯降低且製程更穩定。

#摩擦係數如何影響螺牙疊料深度？

摩擦係數對疊料深度呈現「先降後升」之雙重調節效應：
(1) 摩擦係數偏低時材料流動順暢、疊料長度較短。
(2) 係數升至約0.2時可適度抑制材料紊流，疊料長度最小。
(3) 摩擦係數過高時，反而阻礙材料均勻流動，加劇螺牙頂部堆積與扭曲，使疊料缺陷惡化。

#溫間滾牙成形對扣件產業有哪些應用效益？

Ti6Al4V鈦合金螺紋溫間滾牙成形技術可有效改善鈦合金等難加工合金扣件之成形品質，降低試模與報廢率，並提升螺栓之疲勞壽命與結構安全性，適用於航太扣件、精密機械螺栓等高階應用場景。

----



Q1：溫間滾牙成形與冷間滾牙成形的主要差異是什麼？
A1：溫間滾牙在25–450°C溫度區間進行，材料塑性較佳、變形抗力較低；冷間滾牙於室溫進行，材料流動性差，較易產生螺牙疊料與裂紋缺陷。

Q2：Johnson-Cook本構模型的用途是什麼？
A2：Johnson-Cook模型用於描述金屬材料在不同應變率、溫度下的流動應力行為，適合模擬溫塑性成形製程，是建立熱機耦合有限元模型的關鍵依據。

Q3：溫間滾牙成形後的冷卻速率有何要求？
A3：Ti6Al4V外螺紋溫間滾牙以100–120°C/s之冷水淬火為最佳冷卻方案，可穩定螺紋尺寸並引入殘餘壓應力層，提升機械性能。

Q4：摩擦係數多少時疊料缺陷最輕微？
A4：研究顯示摩擦係數約0.2時疊料深度最小；係數過低或過高皆會使材料流動不均，加劇疊料缺陷。

Q5：溫間滾牙成形模擬的準確度如何？
A5：數值模擬與實驗量測之螺牙疊料長度偏差小於10%，顯示模型具備良好的預測精度與可靠性。

----

應用該技術，可協助產業透過『Ti6Al4V鈦合金螺紋溫間滾牙成形技術』，建立『螺紋成形技術』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

----

#參考資料：

[1] Shi, Y., & Yan, F. (2026, July). Numerical simulation and experimental study of warm roll forming of external threads in Ti6Al4V alloy. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 3277, No. 1, p. 012109). IOP Publishing., https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/3277/1/012109/meta

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2026-08-No1, Ti6Al4V鈦合金螺紋溫間滾牙成形技術, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_61b35c1a-9226-4d8f-8666-960fb830c247

----

Tag: , , , , .

----

14/08/2026

各位扣件產業先進與【台灣扣件產業服務雲】會員們大家好，

1. 歡迎加入會員 (免費註冊: https://www.tw-fastener.com/tfsc/mm/registration/register.html)

2. 廠商會員可登入扣件產業服務雲，更新公司資訊與產品，以協助推播廠商產品資訊。

3. 與您分享本期 #扣件知識文章 (2026-08-No-1)：

#知識主題 : #定位導向螺帽鍛造成形方法

定位導向螺帽鍛造成形方法

定位導向螺帽 (locating and guiding nut)以五道次鍛造成形取代 CNC 切削，完整保留金屬流線並提升強度，具有材料利用率高、生產週期短等優點。

#什麼是定位導向螺帽冷鍛成形方法？

定位導向螺帽冷鍛成形方法是一種在常溫下對線材施加壓力使其塑性變形、逐步成形出螺帽結構的扣件製造技術，透過五組模具依序完成鐓粗、擠製孔、沖孔與切邊加工，取代傳統 CNC 切削加工。此技術可完整保留材料內部金屬流線，使成品強度提升且機械性能更穩定，是目前扣件產業中兼顧品質與效率的主流製程方向之一。

？

傳統定位導向螺帽多以 CNC 數控機床切削成形，存在以下三項限制：

1. 切削過程破壞材料內部金屬流線，導致強度與機械性能不易達標。
2. 加工工序複雜、效率偏低，生產週期較長。
3. 銑削廢料多，材料利用率低，推升生產成本。

對於需具備貫穿孔的螺帽結構，CNC 加工更難兼顧精度與效率要求，促使業界轉向以塑性成形取代切削加工。

#定位導向螺帽五道次冷鍛成形方法是什麼？

田等人[1]提出定位導向螺帽之五道次冷鍛成形方法：

第零道次 (S0) : 線材剪切下料。
第一道次 (S1) : 鍛壓成形，頭部預成形。
第二道次 (S2) : 前向擠製，桿身形成大盲孔。
第三道次 (S3) : 前向擠製，桿身形成小盲孔，形成腹板。
第四道次 (S4) : 沖孔加工，切除腹板形成貫穿孔，排除廢料。
第五道次 (S5) : 切邊加工，沖切六角頭部輪廓，完成定位導向螺帽鍛件。

每組模具均搭配沖模、主模、頂針、推管與彈簧套管等精密構件，確保各道次成形穩定性與定位精度。

#冷鍛技術帶來哪些效益？

相較於 CNC 切削加工，冷鍛成形技術可帶來以下效益：

1. 完整保留貫穿孔與六角頭部之金屬流線，提升成品強度。
2. 縮短生產週期、提升整體生產效率。
3. 大幅降低銑削廢料，提高材料利用率、降低生產成本。

此技術對扣件產業中，具有貫穿孔設計之精密螺帽元件具高度應用價值，可延伸應用於其他需兼顧結構強度與生產效率之扣件產品開發。

----



Q1：定位導向螺帽冷鍛成形技術與傳統 CNC 加工有何差異？
A1：冷鍛技術以塑性變形逐步成形，保留材料金屬流線並提升強度；CNC 加工則以切削方式成形，會破壞流線且廢料較多，材料利用率較低。

Q2：冷鍛螺帽的五道次模具分別做什麼？
A2：依序為鐓粗擠壓、擠製大孔、擠製小孔、沖孔與切邊加工，逐步將線材成形為具貫穿孔與六角頭部的定位導向螺帽。

Q3：冷鍛技術適用於哪些扣件產品？
A3：適用於具貫穿孔設計、需兼顧結構強度與生產效率之精密螺帽、螺栓等扣件產品，尤其適合高強度要求之機械應用場景。

Q4：冷鍛成形對材料利用率有何幫助？
A4：冷鍛以塑性變形取代切削，幾乎不產生銑削廢料，材料利用率顯著高於 CNC 加工，同時降低整體生產成本。

----

應用該技術，可協助產業透過『定位導向螺帽鍛造成形方法』，建立『螺帽鍛造成形方法』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

----

#參考資料：

[1] 田小娟, 袁龍, 20161123, 一種用於製造定位導向螺母的冷鐓成型工藝及冷鐓模組, 蘇州工業園區新凱精密五金有限公司, CN106141061A, https://patents.google.com/patent/CN106141061A

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件知識文章, Vol. 2026-08-No1, 定位導向螺帽鍛造成形方法, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_161a7297-de35-404a-94c9-8a6b4e6d38bc

----

Tag: , , , , .

----

20/07/2026

各位扣件產業先進與【台灣扣件產業服務雲】會員們大家好，

1. 歡迎加入會員 (免費註冊: https://www.tw-fastener.com/tfsc/mm/registration/register.html)

2. 廠商會員可登入扣件產業服務雲，更新公司資訊與產品，以協助推播廠商產品資訊。

3. 與您分享本期 #扣件知識文章 (2026-07-No-2)：

#知識主題 : #鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽鍛造成形方法

鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽（Flange Metal Insert Self Locking Nut）傳統需5～6道次冷鍛成形，採用複合擠製鍛壓成形技術，可將道次精簡至4道次，降低設備門檻並提升生產效率。

#什麼是鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽？

鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽（Flange Metal Insert Self Locking Nut）是一種在螺帽上端嵌裝金屬鎖片的防鬆扣件，鎖片內徑略小於螺紋小徑，當螺栓與螺帽旋合時，鎖片與螺紋產生干涉配合而形成摩擦阻力，可有效防止扣件因振動或負載變化而鬆脫。此類扣件廣泛應用於汽車與機械組裝等對防鬆性能要求較高的場合。

#傳統冷鍛工藝為何道次多成本高？

常規冷鍛生產工藝需依序完成胚料整形、管壁成形、六角法蘭成形及沖孔等多道成形程序，傳統上僅能於配置5道次甚至6道次成形工位之冷鍛設備上生產。道次數愈多，設備投資門檻愈高，生產週期也愈長，直接推升整體製造成本，對扣件廠商之市場競爭力造成不利影響。

#如何將道次數精簡至4道次？

呂等人 [1] 提出一種鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽多道次冷鍛成形方法：

第零道次 (S0)：線材剪切下料。
第一道次 (S1)：鍛胚鍛壓整形。
第二道次 (S2)：反向擠製，管壁成形。
第三道次 (S3)：反向擠製，加深盲孔，鍛壓成形六角與法蘭特徵。
第四道次 (S4)：沖孔加工，移除腹板，形成貫通孔。

此方法採用複合擠製鍛壓成形技術，將六角與法蘭特徵整合於單一道次完成，並在同一道次內同步加深盲孔，使成形道次由傳統5～6道次精簡為4道次。

#此技術的產業應用價值為何？

此專利技術，採用複合擠製鍛壓成形技術，將鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽鍛造成形方法由傳統5～6道次冷鍛精簡為4道次，可縮短螺帽生產週期並提升整體生產效率。其「管壁成形＋多邊形凸緣成形＋沖孔整合」之設計思路，亦可延伸應用於其他具備類似多特徵成形需求之扣件冷鍛製程開發，對扣件產業在設備投資效益與製程精簡化方面，具有一定的參考應用價值。

----



Q1：鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽的防鬆原理是什麼？
A1：螺帽上端嵌裝一片內徑略小於螺紋小徑的金屬鎖片，旋合時鎖片與螺栓螺紋產生干涉配合形成摩擦阻力，藉此阻止扣件因振動而鬆脫。

Q2：傳統冷鍛工藝需要幾道次？
A2：傳統工藝需依序完成胚料整形、管壁成形、六角法蘭成形及沖孔，通常需5道次甚至6道次成形工位才能完成。

Q3：新專利技術精簡了幾道次？
A3：新專利技術將成形程序精簡為4道次（S0～S4），透過反向擠製同步完成管壁成形、盲孔加深與六角法蘭成形。

Q4：此技術可否應用於其他扣件產品？
A4：可延伸應用於其他具備管壁成形、多邊形凸緣成形與沖孔整合需求之扣件冷鍛製程開發。
----

應用該技術，可協助產業透過『鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽鍛造成形方法』，建立『螺帽鍛造成形方法』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

----

#參考資料：

[1] 呂林峰, 耿振威, 劉文斌, 20220111, 一種鎖片六角法蘭面鎖緊螺母的冷鐓成型模具組, 浙江納特汽車標準零件有限公司, CN215467864U, https://patents.google.com/patent/CN215467864U/

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件知識文章, Vol. 2026-07-No2, 鎖片六角法蘭面鎖緊螺帽鍛造成形方法, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_d9024c8e-9b4e-4f11-86d2-6f5793923e88

----

Tag: , , , , .

----

15/07/2026

各位扣件產業先進與【台灣扣件產業服務雲】會員們大家好，

1. 歡迎加入會員 (免費註冊: https://www.tw-fastener.com/tfsc/mm/registration/register.html)

2. 廠商會員可登入扣件產業服務雲，更新公司資訊與產品，以協助推播廠商產品資訊。

3. 與您分享本期 #扣件技術新訊 (2026-07-No-1)：

#技術主題 : #高強度扣件健康監測與智慧故障診斷技術

高強度扣件健康監測整合壓電阻抗、超音波相位陣列與電腦視覺等多模態感測技術，結合AI深度學習與數位分身，實現扣件疲勞、氫脆、鬆脫等故障之早期診斷。

一、高強度扣件健康監測是什麼？

高強度扣件健康監測（High-Strength Bolt Health Monitoring）是指透過感測技術與資料分析方法，即時掌握扣件（Fastener）於服役過程中之預緊力、疲勞裂紋與鬆脫狀態，以預防斷裂或連接失效之工程技術。 高強度扣件廣泛應用於風力發電、航太、橋梁工程與重型機械等關鍵基礎設施，一旦失效恐引發重大結構安全事故，因此健康監測已成為扣件產業與結構工程領域之重要研究課題。

二、高強度扣件有哪些主要失效模式？

高強度扣件失效可歸納為斷裂與鬆脫兩大形式：

1. 斷裂：涵蓋過載、疲勞、氫脆（Hydrogen Embrittlement，材料因氫原子滲入而產生延遲性脆性破壞之現象）與腐蝕輔助裂化。其中疲勞破斷面常呈現特徵性「海灘紋」形貌；氫脆則可能於相對低應力下即發生破壞，具高度隱蔽性與危險性。

2. 鬆脫：源於初始預緊力不足、振動誘發自旋鬆脫，以及高溫環境下之潛變鬆弛（Creep Relaxation）。

實務上，這些機制常交互耦合並形成協同效應 - 例如鬆脫扣件因振幅增大而加速疲勞裂紋起始，腐蝕則會降低接觸面摩擦係數而促進鬆脫，形成複雜的失效演化路徑，凸顯單一監測手段難以全面掌握扣件健康狀態。

三、扣件健康監測主要使用哪些感測技術？

目前主流之多模態感測技術（Multi-Modal Sensing）包括三大類：

1. 壓電阻抗技術（Electromechanical Impedance, EMI）：利用PZT壓電片之電機耦合特性，偵測扣件局部剛性變化，用於評估預緊力與早期鬆脫，敏感度高但易受溫度漂移影響。

2. 超音波相位陣列（Phased Array Ultrasonic Testing, PAUT）：搭配全矩陣擷取（FMC）與全聚焦法（TFM），可於不拆卸情況下對螺紋根部等關鍵區域進行高解析度內部裂紋成像，缺陷偵測精度優異但部署成本較高。

3. 電腦視覺監測（Computer Vision-based SHM）：透過角度追蹤或數位影像相關法（Digital Image Correlation, DIC），進行非接觸式螺帽旋轉角度與表面應變量測，具規模化部署優勢，惟受光照與遮蔽條件限制。

四、智慧故障診斷如何結合AI與數位分身技術？

診斷方法已由傳統物理模型（有限元模型、動態剛度矩陣）與訊號處理方法（小波轉換、非線性振動聲調變），逐步過渡至機器學習（如SVM、XGBoost）與深度學習（如CNN、Vision Transformer）為主之資料驅動診斷架構。進一步結合物聯網（IoT）與數位分身（Digital Twin, DT）技術，可建構即時監測儀表板、自動預警系統，並實現剩餘壽命預測，將維護模式由排程式（Schedule-based）轉為狀態導向（Condition-based）。

五、多模態感測融合為何是未來趨勢？

各感測模態具互補特性但均存在侷限，例如以偵測20%預緊力損失為例，壓電阻抗易受溫度干擾、超音波受材質紋理影響、電腦視覺無法偵測非旋轉性預緊力損失。因此，多模態資料融合已非僅具附加價值，而是降低整體診斷不確定性之必要手段，透過交叉驗證不同感測來源，可有效區分環境雜訊與真實劣化訊號。

六、未來扣件健康管理的三大發展方向

建立開放共享之扣件故障資料庫：解決現行資料稀缺、標籤標準不一之問題，加速演算法開發與跨領域比較研究。
發展自適應多模態融合診斷演算法：結合物理知識嵌入之深度學習模型（Physics-Informed Neural Networks），提升小樣本情境下之泛化能力。
建構全生命週期數位分身與數位線程系統：涵蓋設計、安裝、監測、維護至更換全流程，由預測性維護（What will fail）邁向規範性維護（What should be done）。

此技術論文提出的系統性框架，為扣件健康管理由被動反應式診斷邁向前瞻性、規範性韌性工程提供了明確路徑，對扣件產業於智慧監測技術之研發布局具有重要參考價值。。

----

區塊

Q1：什麼是高強度扣件健康監測？
A1：高強度扣件健康監測是透過壓電阻抗、超音波相位陣列、電腦視覺等多模態感測技術，即時偵測扣件預緊力、疲勞裂紋與鬆脫狀態，以預防連接失效之工程技術。

Q2：高強度扣件常見的失效模式有哪些？
A2：主要分為斷裂（過載、疲勞、氫脆、腐蝕輔助裂化）與鬆脫（預緊力不足、振動誘發、潛變鬆弛）兩大類，兩者常交互耦合加速劣化。

Q3：氫脆為什麼特別危險？
A3：氫脆是氫原子滲入材料後導致延遲性脆性破壞的現象，可能於相對低應力下即發生斷裂，且事前徵兆不明顯，屬高度隱蔽性失效機制。

Q4：為什麼單一感測技術不足以判斷扣件健康狀態？
A4：各感測模態均有侷限，如壓電阻抗易受溫度干擾、視覺系統無法偵測非旋轉性鬆脫，因此需多模態資料融合以交叉驗證，降低診斷不確定性。

Q5：數位分身如何應用於扣件維護？
A5：數位分身結合即時感測資料建立虛擬模型，可模擬「what-if」情境（如預緊力損失對鄰近扣件之影響），並支援剩餘壽命預測與規範性維護決策。

----

應用該技術，可協助產業透過『高強度扣件健康監測與智慧故障診斷技術』，建立『扣件感測技術』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

----

#參考資料：

[1] Wang, Y., Chu, G., Sun, Z., Yang, F., Yang, J., Sun, X., Zhao, Y., & Teng, S. (2026). Review of health monitoring and intelligent fault diagnosis for high-strength bolts: Failure mechanisms, multi-modal sensing, and data-driven approaches. Buildings, 16(4), 691., https://www.mdpi.com/2075-5309/16/4/691

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2026-07-No1, 高強度扣件健康監測與智慧故障診斷技術, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_d7e7acdf-5e08-4ed5-855f-8cb66fc59728

----

Tag: , , , , .

----