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粉末冶金是制造“绿色”汽车的优选
作者: 发布于:2012/1/3 11:53:32 点击量:

  汽车所使用的粉末冶金产品,是科技含量非常高的制品,它可减轻汽车重量和降低制造成本,并具有优化汽车工业产品生产工艺、提高汽车工业竞争力的作用,目前世界上用于汽车上的粉末冶金零部件已超过400多种。

  作为一种典型的净终形制造技术,粉末冶金在节能、省材、环保、经济、高效等诸多方面具有优势,逐渐被各行业所认知并得到广泛应用;特别是汽车粉末冶金制品的应用与快速发展,推动了粉末冶金行业步入发展的快车道。

  为了探究粉末冶金技术及产品在汽车工业中的具体应用和发展趋势,记者采访了中国机械通用零部件工业协会粉末冶金专业协会高级顾问韩凤麟教授。

  国际应用广 中国潜力大

  韩教授介绍,粉末冶金是以金属粉末为基本原料,用成形-烧结制造金属制品的一种新型金属成形技术。1940年,美国一家大型汽车公司就已将所使用的全部油泵齿轮改为粉末冶金齿轮,从此粉末冶金结构零件在汽车产业中扎下了根。

  据资料显示,2006年国内粉末冶金零件总产量为7803万吨,其中汽车用粉末冶金零件的产量已达2887.7万吨;另外,就平均每辆轻型车(包括轿车)中使用的粉末冶金零件重量的进展情况看,2006年国内每辆车平均使用3.97公斤,日本为8.7公斤,北美则为19.5公斤。此外,汽车行业现在待开发的粉末冶金零件应用部分,大体上发动机零件为16~20公斤,变速器零件为15~18公斤,分动器零件为8~10公斤,其它为7~9公斤。可以看出,中国发展粉末冶金汽车零件的市场潜力非常大。

  粉末冶金零件可降成本和车重

  谈到粉末冶金汽车零件的生产发展与现状,韩教授讲,汽车制造中使用的粉末冶金零件主要是烧结金属含油轴承和粉末冶金结构零件,前者主要是由90Cu-10Sn青铜生产,后者基本上由铁粉为基本原料制造。

  下面是几个粉末冶金技术应用的例子:一种粉末冶金64齿取力器驱动齿轮,比由钢切削加工的零件节约成本约40%,并且齿轮的齿不需要后续加工;一种粉末冶金汽车手动变速器同步器环,和常规生产的同步器环相比,可降低成本38%;一种粉末冶金复合行星齿轮架,其极限强度比铸铁切削加工件高40%,而成本减少35%以上……

  从韩教授举例的12种获得各种奖项的粉末冶金零件可以看出,其中至少有3种零件采用了选择性密实技术加工,2种零件是用温压技术制造的,6种零件是由2个以上不同零件组合而成,在组合零件中最多的一种是由18个粉末冶金零件组合而成。韩教授说,这些获奖零件表明,粉末冶金零件不但可替代铸铁件、锻钢件、切削加工件,省工、省料、节能,减少生产成本,而且可减轻零件重量,有利于汽车轻量化。更为重要的是,粉末冶金组合零件的发展,标志着有些零件只能用粉末冶金技术制造,具有重要的技术与经济意义。

  粉末冶金是一种“绿色”制造技术

  目前,粉末冶金已经被业界公认为是一种绿色、可持续的制造技术。对此,韩教授从粉末冶金的持续性功能、材料可持续性、能源可持续性、设备可持续性、环境可持续性、可持续就业、可持续价值优势等几个方面做了介绍。

  例如在持续性功能方面,粉末冶金的最终成形能力与材料利用率很高,可使全部能源消耗最小化。与传统工艺(热加工+冷加工)的铸造或锻造+切削加工相比,粉末冶金工艺制造同一零件只需要采用较少的几道工序,即能完成工序较多、较复杂的工艺。

  在材料可持续性方面,粉末冶金的最终成形能力是其主要优势。例如成形一个齿状零件,传统切削工艺会有高达40%的材料变成切屑,而在粉末冶金用的全部粉末中,85%是由再循环回收的材料生产的。在粉末冶金零件生产过程中,各道工序的废料损失一般为3%或更少,其材料利用率可达95%。

  在能源可持续性方面,一般的传统制造工艺需要经过几次加热与再加热工序才能最终成形;而用雾化法生产钢粉或铁粉时,只需要将废钢料进行一次熔炼,所有其它热加工作业都是在低于熔点的温度下进行的,这样不但节能,而且可制成最终形状和形成所需要的材料性能、机械使用性能。通过金属成型工艺材料利用率的对比发现,制造粉末冶金零件所需之能量是锻造-切削加工零件的44%。

  在环境可持续性方面,由于粉末冶金的最终成形能力特性,在一般情况下是在烧结后就制成了零件成品,即可进行包装、交货。大多数情况下,加工粉末冶金产品所使用的切削油是微不足道的,其冷却水等污染源释放的有毒污染物质也是很少的。和其它制造工艺相比较,粉末冶金零件产业对环境几乎没有危害。 

  目前,粉末冶金零件已经是汽车产业不可缺少的一类重要基础零件。韩教授介绍,据不完全统计,日本至少有住友电工、日立、三菱、保来得等12家以上主要粉末冶金零件生产企业在国内建立了独资或合资企业;台湾的主要粉末冶金零件生产厂,如青志、三林等12家以上企业也都在东莞、无锡、苏州一带建立了生产基地。此外,许多世界知名的欧美粉末冶金企业也相继在国内建立了独资企业。韩教授认为,不久的将来,中国大陆将会逐步成为全球粉末冶金汽车零件最大的集散地之一。