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粉末冶金是制造“綠色”汽車的優選

發布日期:2017-03-25 來源:www.amiabiochem.com

  汽車所使用的粉末冶金産品,是科技含量非常高的制品,它可減輕汽車重量和降低制造成本,并具有優化汽車工業産品生産工藝、提高汽車工業競争力的作用,目前世界上用于汽車上的粉末冶金零部件已超過400多種。
  作為一種典型的淨終形制造技術,粉末冶金在節能、省材、環保、經濟、高效等諸多方面具有優勢,逐漸被各行業所認知并得到廣泛應用;特别是汽車粉末冶金制品的應用與快速發展,推動了粉末冶金行業步入發展的快車道。
  為了探究粉末冶金技術及産品在汽車工業中的具體應用和發展趨勢,記者采訪了中國機械通用零部件工業協會粉末冶金專業協會高級顧問韓鳳麟教授。
  國際應用廣 中國潛力大
  韓教授介紹,粉末冶金是以金屬粉末為基本原料,用成形-燒結制造金屬制品的一種新型金屬成形技術。1940年,美國一家大型汽車公司就已将所使用的全部油泵齒輪改為粉末冶金齒輪,從此粉末冶金結構零件在汽車産業中紮下了根。
  據資料顯示,2006年國内粉末冶金零件總産量為7803萬噸,其中汽車用粉末冶金零件的産量已達2887.7萬噸;另外,就平均每輛輕型車(包括轎車)中使用的粉末冶金零件重量的進展情況看,2006年國内每輛車平均使用3.97公斤,日本為8.7公斤,北美則為19.5公斤。此外,汽車行業現在待開發的粉末冶金零件應用部分,大體上發動機零件為16~20公斤,變速器零件為15~18公斤,分動器零件為8~10公斤,其它為7~9公斤。可以看出,中國發展粉末冶金汽車零件的市場潛力非常大。
  粉末冶金零件可降成本和車重
  談到粉末冶金汽車零件的生産發展與現狀,韓教授講,汽車制造中使用的粉末冶金零件主要是燒結金屬含油軸承和粉末冶金結構零件,前者主要是由90Cu-10Sn青銅生産,後者基本上由鐵粉為基本原料制造。
  下面是幾個粉末冶金技術應用的例子:一種粉末冶金64齒取力器驅動齒輪,比由鋼切削加工的零件節約成本約40%,并且齒輪的齒不需要後續加工;一種粉末冶金汽車手動變速器同步器環,和常規生産的同步器環相比,可降低成本38%;一種粉末冶金複合行星齒輪架,其極限強度比鑄鐵切削加工件高40%,而成本減少35%以上……
  從韓教授舉例的12種獲得各種獎項的粉末冶金零件可以看出,其中至少有3種零件采用了選擇性密實技術加工,2種零件是用溫壓技術制造的,6種零件是由2個以上不同零件組合而成,在組合零件中最多的一種是由18個粉末冶金零件組合而成。韓教授說,這些獲獎零件表明,粉末冶金零件不但可替代鑄鐵件、鍛鋼件、切削加工件,省工、省料、節能,減少生産成本,而且可減輕零件重量,有利于汽車輕量化。更為重要的是,粉末冶金組合零件的發展,标志着有些零件隻能用粉末冶金技術制造,具有重要的技術與經濟意義。
  粉末冶金是一種“綠色”制造技術
  目前,粉末冶金已經被業界公認為是一種綠色、可持續的制造技術。對此,韓教授從粉末冶金的持續性功能、材料可持續性、能源可持續性、設備可持續性、環境可持續性、可持續就業、可持續價值優勢等幾個方面做了介紹。
  例如在持續性功能方面,粉末冶金的最終成形能力與材料利用率很高,可使全部能源消耗最小化。與傳統工藝(熱加工+冷加工)的鑄造或鍛造+切削加工相比,粉末冶金工藝制造同一零件隻需要采用較少的幾道工序,即能完成工序較多、較複雜的工藝。
  在材料可持續性方面,粉末冶金的最終成形能力是其主要優勢。例如成形一個齒狀零件,傳統切削工藝會有高達40%的材料變成切屑,而在粉末冶金用的全部粉末中,85%是由再循環回收的材料生産的。在粉末冶金零件生産過程中,各道工序的廢料損失一般為3%或更少,其材料利用率可達95%。
  在能源可持續性方面,一般的傳統制造工藝需要經過幾次加熱與再加熱工序才能最終成形;而用霧化法生産鋼粉或鐵粉時,隻需要将廢鋼料進行一次熔煉,所有其它熱加工作業都是在低于熔點的溫度下進行的,這樣不但節能,而且可制成最終形狀和形成所需要的材料性能、機械使用性能。通過金屬成型工藝材料利用率的對比發現,制造粉末冶金零件所需之能量是鍛造-切削加工零件的44%。
  在環境可持續性方面,由于粉末冶金的最終成形能力特性,在一般情況下是在燒結後就制成了零件成品,即可進行包裝、交貨。大多數情況下,加工粉末冶金産品所使用的切削油是微不足道的,其冷卻水等污染源釋放的有毒污染物質也是很少的。和其它制造工藝相比較,粉末冶金零件産業對環境幾乎沒有危害。   大膽人體藝術
  目前,粉末冶金零件已經是汽車産業不可缺少的一類重要基礎零件。韓教授介紹,據不完全統計,日本至少有住友電工、日立、三菱、保來得等12家以上主要粉末冶金零件生産企業在國内建立了獨資或合資企業;台灣的主要粉末冶金零件生産廠,如青志、三林等12家以上企業也都在東莞、無錫、蘇州一帶建立了生産基地。此外,許多世界知名的歐美粉末冶金企業也相繼在國内建立了獨資企業。韓教授認為,不久的将來,中國大陸将會逐步成為全球粉末冶金汽車零件最大的集散地之一。

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