文章撰寫 阜麒科技 工程技術部團隊
包風(或稱包封)/包油(Trapping)是模具製程常見的缺陷之一，存在塑膠射出製程或金屬鍛造製程中。
以鍛造製程來說明，主要發生原因為模具閉合過程內部存在空氣，且在成形無法快速順利排出模具，空氣無法排出的原因大多是因為模具與胚料的擠壓或造型，形成一個封閉的區域，使得空氣被包覆在其中，接著鍛造行程到了合模位置後，空氣受後到擠壓壓縮，所佔據體積雖會減少，但金屬材料無法順利流動充填到該處位置，退模之後胚料的最終形狀，該處呈現缺少部分材料體積，稱之為包封。
而包油則是因為鍛前噴灑在模具上的離形劑、潤滑液或冷卻液，因為堆積過多無有效排出機制而形成。一般包風/包油的主要手段為增加逃氣孔(Vent，台語稱逃封)，透過適當位置的逃氣孔設計，可有效避免產生包風/包油的問題。
另外，控制材料流動方向順序，亦是有效的方法之一，不過控制材料流動方向須配合產品外型與模具設計、材料走料屬於難度與條件較為嚴苛的解決方法。
下面為鍛造模擬軟體在包風/包油缺陷呈現
最終可以透過鍛造模擬軟體，設計並驗證逃氣孔位置的有效性。
殘留應力不可避免地必然會在鍛造製程產生，此應力直接影響到負載用零件的特性。殘留應力的效果取決於零件承受方式、位置分布與大小。張應力形式的殘留應力通常對於鍛品而言存在高度風險性。反觀若適當地進行調整，壓應力形式的殘留應力反而可增加鍛品的使用壽命。因此多數企業常採用數值與實驗方法來檢測鍛品上的殘留應力，以防止鍛品過早失效損壞及增加使用壽命。
鍛造製程的特性之一在於不均勻的塑性變形，為此可以透過不同方式巧妙的將殘留應力分布在於鍛品上需要高度承載或頻繁使用的特徵區域，所以如何有效的進行分布與檢測，就是非常重要的工法與經驗。
基於連續介質力學，當施加外力於連續物體上時，會通過該介質傳遞與分配內力。此施加於物體上的內力之純量大小，稱之為應力。
然而，即使沒有外部作用力，連續的物體或工程材料也可能承受內應力。所謂的殘留應力之特性之一為自我平衡，並且在不施加任何外力的的情況下，材料亦可能存在自鎖應力。殘留應力可能會與施加的載荷疊加，從而直接影響零件的性能與使用壽命。因此，殘留應力主導著至關重要的作用，特別在工程產品的結構完整性方面，殘留應力必須包括鍛造在內的所有製程流程中連貫考慮。
殘留應力可透過外力施加來引入材料中，或者透過機械加工（噴砂或切削）來達到施加殘留應力的效果．殘留應力的產生主要機制是材料中任何晶格不匹配，其中之一就是鍛造製程使得材料各區域受到不均勻的塑性變形。
假設一材料為2D正方形，若透過鍛粗成形方法其塑性變形成矩形，就不會有宏觀的殘留應力。因此，為了產生殘留應力，材料內部應該存在不匹配。除了鍛造等加工後的塑性變形外，材料不匹配還可能是由材料內部的熱膨脹係數、降伏強度和剛性不同而引起。幾乎所有工程材料都包含一種以上的上述情形條件。
由於銲接、相變態和晶界引起的溫度梯度亦是產生殘留應力不連續的原因。圖1表示最常見的殘留應力生成機制示意圖。
圖片出處 Materials Science and Technology ISBN: 9783527313952
從圖1可看到雖然有多種產生殘留應力的機制與原因，但綜括來看主要分為三大類：
所有的殘留應力機制均為上列一種或多種同時發生，而第一種屬於巨觀型殘留應力，意指肉眼即可看到其明顯變化（變形），甚至有可能透過豐富經驗判斷該處範圍影響層面。第二、三種屬於微觀型殘留應力，正常情況下無法透過肉眼觀測，需要透過設備甚至是精密儀器才有可能觀察到。
因此，為了確認甚至是預測殘留應力的分佈範圍與影響程度，多數工廠與企業選擇使用電腦模擬軟體，以圖像化、影片化方式呈現工廠內的製造程序。
晶粒尺寸在金屬成型製程中是非常重要的一個品質指標，因為晶界的多寡直接影響材料的機械性質，多數的工廠擁有晶相儀器設備可以確認產品的晶粒尺寸，但無法直接確定晶粒尺寸的影響因素為何，晶粒微結構的發展大致分為三大行為：
上述的三種行為，又有各自不同的成因，因此金屬成型的過程，成核、再結晶及晶粒長大，多是連續且反覆地發生。
目前市面上的鍛造模擬軟體，多半有微結構模組功能可以使用，其使用的方法主要有兩種：
兩者皆屬於唯象理論模型，與實際實驗比對容易存在較大的差異性，除了需要許多材料參數外，參數取得的難度也非常高。
FORGE® 中使用的為JMAK法(Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov Method)，此為新的材料數學模型，用於描述晶粒微結構的發展變化，相較YADA與Sellars模型，一般而言有較高的準確性與泛用性，且需要的實驗數據相對前述兩個模型較易取得。
DIGIMU® 則是以材料本身特性去測定模型化為出發的方式，考量成型或熱處理過成晶粒的能量儲存、晶界能、遷移速率以及成核、成長等等進行精確計算得到高準確度之晶粒發展過程。
以標準的成型製程，建議使用JMAK模型快速取得鍛造過程之平均等效晶粒尺寸預測，得知鍛品的晶粒趨勢後，再進一步針對需要確認之重要區域(例如汽車動力傳動件上的主要受力區)，使用DIGIMU®做細部的模擬預測，以達到精確計算。
開胚鍛(Cogging)又稱粗軋或開胚初鍛，意指將原材料透過適當加工至接近的尺寸厚度，再進行後續處理，以得到最終需要的材料尺寸。
開胚鍛屬於開模鍛(Open Die Forging)的一種。常用於鋼鐵冶煉業中，鑄錠開胚後的加工流程，實際做法為透過夾具機械臂將初胚做旋轉與進給動作，再配合模具一步一步鍛壓，此步驟可能會歷經多次循環，直到鍛壓到需要的尺寸。
以鋼鐵業的開胚鍛製程來觀察，初胚尺寸長度通常較大(初始長度可能就超過1公尺)，在此製程常遇到的問題通常有下列數點：
上述問題主要顯現在晶粒尺寸不均勻，意思是表面的晶粒尺寸與胚料中心的晶粒尺寸有明顯差異，此屬於品質問題。雖然一部分的品質問題，可透過後續的熱處理製程調整，但會衍生額外的成本，甚至部分問題無法完全解決，造成客戶對商品材料的品質疑慮。
晶粒尺寸的變化，主要是與溫度變化及應變值兩項目有直接與間接關聯，因此如何設計適當的開胚鍛模、開胚鍛時間控制、每次鍛打量與間隔距離，將會影響到最終晶粒尺寸。
下方影片為DIGIMU® 模擬一個開胚鍛過程的晶粒變化過程，可直觀看到晶粒變化過程，其中包括再結晶與晶粒成長。
