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粉末冶金技術及應用淺析
2015年04月28日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:5627
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粉末冶金技術遠古時期就有應用,制造鐵的第一個方法實質上采用的就是粉末冶金方法。而現代粉末冶金技術的發展中共有三個重要標志:

1、克服了難熔金屬熔鑄過程中產生的困難,1923年粉末冶金硬質合金的出現被譽為機械加工中的革命。

2、三十年代成功制取多孔含油軸承;繼而粉末冶金鐵基機械零件的發展,充分發揮了粉末冶金少切削甚至無切削的優點。

3、四十年代,出現金屬陶瓷、彌散強化等材料,六十年代末至七十年代初,粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現,并利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓技術逐漸大規模制造高強度且形狀復雜的零件。


一、粉末冶金工藝的優點:

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來制造。

2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯,而不需要或很少需要隨后的機械加工,故能大大節約金屬,降低產品成本。

3、由于粉末冶金工藝在材料生產過程中并不熔化材料,也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來的雜質,而燒結一般在真空和還原氣氛中進行,不怕氧化,也不會給材料任何污染。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜于生產同一形狀而數量多的產品,特別是齒輪等加工費用高的產品,用粉末冶金法制造能大大降低生產成本。

 

二、粉末冶金技術的發展趨勢

1、具有代表性的鐵基合金,將向大體積的精密制品,高質量的結構零部件發展。

2、制造具有均勻顯微組織結構的、加工困難而完全致密的高性能合金。

3、用增強致密化過程來制造一般含有混合相組成的特殊合金。

4、制造非均勻材料、非晶態、微晶或者亞穩合金。

5、加工獨特的和非一般形態或成分的復合零部件。


三、粉末冶金技術應用

1、金屬射出成形的應用:

金屬射出成形的技術,原料為塑膠等高分子材料與微細的金屬粉末,使用類似于注塑設備的成型設備生產需要的零件。金屬射出成形后的零件不像塑膠產品那樣可以立即被使用,必須經過脫脂及燒結的工程,在具備強度后,整個制程才告一段落。

2、微型軸承(Micro-Bearing):

粉末冶金微型軸承的主要用途在于各式各樣的微型馬達(電機),IT產業如手機、投影儀、激光打印機、DVD、游戲機 PS2, X-BOX、車用電子等,我國臺灣所生產的粉末冶金微型軸承產量世界第一。

3、溫壓成形(Warm Compacting):

利用將模具及粉末加溫的技術,使材料降伏強度降低,而于加壓成形時,部品的密度可達7.2g/cm3以上,使強度大幅提升。臺灣保來得目前是世界最大領先的溫壓產品制造商,產能與開發能力接遠大于歐、美、日各國。至今亦已獲得多項世界性的產品設計比賽獎及臺灣、日本等國家或地區專利。

4CNC油壓成形技術

CNC油壓成形技術經過多年的開發已經進入量產階段,雖然其購入成本較高但仍有多項優點,值得注意與重視。臺灣保來得已有四臺機器加入生產行列,如圖示。亞洲其他國家的粉末冶金廠,如中國大陸、韓國、日本也都進行相同的設備的投資。

5、快速冷卻(Rapid Cooling

快速冷卻爐其主要原理是在一般燒結爐的后段加上冷卻段之結構,產品在經過燒結本體后,以附加的快速冷卻設備,利用高壓馬達輸出強烈的冷風,加速冷卻的原理,使粉末冶金產品獲得理想的金屬組織與硬度,而不需再度熱處理。此工程技術可提高效率節省成本。具體的優點可歸納如下:(1)具高強度及硬度;(2)節省熱處理制程;(3)外觀清潔度佳 (4) 尺寸控制安定。此項技術在歐洲的德國應用最早。

6、微波燒結(Microwave sintering

微波燒結在學術界及研究單位已經研究多年,美國 Spheric Technologies, Inc., 首先建造了可以用于小量生產的高溫微波燒結爐,此設備適用于金屬及陶瓷產品的雛型產品開發,但是受限于設備的開發及成本,該項技術還沒有真正實現大規模應用。

 

四、行業趨勢

世界粉末冶金的生產重心逐步往中國轉移,日本的產量出現了明顯的下降。根據中國粉末冶金協會的統計,2009/2010/2011 汽車用粉末冶金的單車用量分別為3.1/3.6/3.76kg/輛,用量增長趨勢明顯,在經歷了2012 年短暫的下滑后,2013年又重回3.71kg/輛的水平。

 

目前,中國粉末冶金零件及軸承總產值超過55億元,占全球市場比重較小,發展空間也較為廣闊。通過不斷引進國外先進技術與自主開發創新相結合,中國粉末冶金產業和技術都呈現出高速發展的態勢,是中國機械通用零部件行業中增長最快的行業之一,每年全國粉末冶金行業的產值以極高的速度遞增。汽車行業、機械制造、金屬行業、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機械、電子家電及高科技產業等迅猛發展,為粉末冶金行業帶來了不可多得的發展機遇和巨大的市場空間。另外,粉末冶金產業被中國列入優先發展和鼓勵外商投資項目,發展前景廣闊。

(粉體圈 作者:梧桐)

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