粉末冶金-副本

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1、粉末冶金温压工艺在汽车连杆制备中的应用1.前言齿轮传动是现代机械产品中应用最广的一种机械传动。这是因为它能保证恒定的传动比，具有传动功率范围大、效率高、寿命长等优点。不足之处是齿轮的生产成本高、制造与安装精度高。而用粉末冶金工艺制造的齿轮恰恰可大幅度地降低生产成本，保证齿轮的形位与尺寸公差的一致性。与用硬模铸造、灰铸铁件、锻轧材料、锻件等机械加工、；中压、挤压、精密铸造等制造的齿轮相比，粉末冶金齿轮有一系列的优点。但同时，由于各种制造因素上的考虑，粉末冶金齿轮的应用受到一些限制。当前，用粉末冶金法可经济制造的齿轮主要种类有：正齿轮(外齿轮与内齿轮)、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、棘轮型齿

2、轮、偏轴伞齿轮、斜齿轮(螺旋角小于35。)、齿轮组件、链轮。2传统连杆制备技术传统铁基材料连杆制备工艺主要有铸造、模锻、粉末锻造和普通粉末冶金工艺等，表2为各种连杆制备工艺比较。目前，传统的铸造连杆和模锻连杆在市场上仍占主导地位，但随着发动机的轻量化、高性能、低成本的要求，粉末锻造和普通粉末冶金连杆制备工艺逐渐受到重视。其中，粉末锻造连杆由于具有优异的使用性能，自20世纪80年代以来，在美、日、德等发达国家得到了大规模生产应用)。到2003年，通用、本田、福特、丰田等汽车公司的新发动机都采用了粉末锻造连杆。然而，粉末锻造工艺比较昂贵，对于使用性能要求不高的发动机连杆（如用于转速小于

3、7000r/min的2.0L以下的发动机），较经济的普通粉末冶金工艺则显示出了其优越性。在欧共体COST503计划中，瑞典、英国和德国等相关企业、院校合作承担了普通粉末冶金连杆制备、工艺化及其应用研究，结果显示，利用压制→烧结→精整→热处理工艺制备的密度为7.0～7.1g/cm3左右的两种烧结连杆（成分分为Fe-1.5-Cu-0.5C和DistaloyAB-0.5C-0.5MnS,其中DistaloyAB成为Fe-1.75Ni-1.5Cu-0.5Mo）都已经达到了铸造连杆的疲劳强度水平，由DistaloyAB+0.5%C+0.5%MnS混合粉末制备的烧结连杆疲劳程度比Fe+1.5%

4、Cu+0.5%C混合粉末制造的并没有太大的提高；发动机试车表面烧结连杆安全、可靠。连杆在造价与质量方面，就粉末锻造与常规粉末冶金工艺而言，两者造价相同，但后者比前者的质量约高32%,因此只要后者的质量能够之间减轻，其技术、经济效益将明显优于前者。温压技术的出现将为进一步减轻粉末冶金连杆质量、提高粉末冶金连杆性能提供新的契机。对此，福特汽车公司认为温压-烧结连杆将最终取代目前占主导地位的模锻、粉末锻造连杆。另外，随着材料密度的提高，在满足一定的使用性能同时，材料中弥散分布的微量孔隙还可有效降低发动机噪声。3粉末冶金温压工艺及其在汽车连杆制备中的应用3.1温压成形温压技术是由Hogan

5、as公司在20世纪90年代开发并获得工业应用的制造高强度铁基粉末冶金零部件的新型刚性模成形技术。该技术既保持了传统模压工艺的高生产率和尺寸精度高等基本特点，又以较低的成本提高了零部件的密度(7．20～7．35g/cm3)。由于零部件密度提高，其综合力学性能大幅度改善，应用范围迅速扩大，为充分发挥粉末冶金的技术优势创造了条件。温压技术的致密化主要通过在温压温度下铁粉颗粒的加工硬化速率降低和程度减轻，以及铁粉颗粒塑性变形阻力减小来实现的。此外，在成形过程中的颗粒重新排列，也可以使密度提高。目前已经制备出抗拉强度达1500MPa的烧结铁基零件。Ford汽车公司已将质量达1．2kg的温压流

6、体变速涡轮毂用在发动机上。温压工艺的关键在于以较低的成本制造出高性能的铁基粉末冶金零件，为汽车的零部件在性能与成本之间找到一个较佳的结合点。温压的优势在于：压坯密度和烧结密度高，压坯强度高，脱模压力低，弹性后效小。宁波东睦(NBTM)公司制造的粉末温压齿轮，其材料为FD-0200。该齿轮温压后压坯密度达7.35g/cm3，1120℃烧结后密度高于7.3g/cm3，热处理后硬度超过HRA70。温压技术与模壁润滑结合，可以进一步提高产品的密度。据报道，带有模壁润滑的温压零件，1195℃烧结并热处理后，密度最高达到7.5g/cm3，抗拉强度达到1600MPa，伸长率可达2.3％，极大地促

7、进了零件性能的改善。温压技术的主要工艺特点是，生坯密度比传统方法压制的大0.13-0.25ｇ／ｃｍ3，可达7.2～7.4ｇ／ｃｍ3。生坯强度比传统方法提高５Ｏ％～１００%，为20～35ＭＰａ，这不仅能降低生坯搬运过程中的损坏率而且能对生坯进行机加工，表面光洁度好。在相同的压制力下，屈服强度比传统工艺平均提高11％，极限拉伸强度平均提高13.5％，冲击韧性可提高33%。此外，温压工艺还有一个特点就是工艺简单，成本低廉。假如一次压制烧结的普通粉末冶金的成本为1.0，则粉末