摘要：粉末鍛造是一種低成本高密度粉末冶金零件近凈成形技術(shù)。近年來由于機(jī)械合金化的出現(xiàn)，可以不通過熔煉得到各種性能的粉末，人們可以自配材料經(jīng)熱等靜壓再經(jīng)等溫鍛造獲得產(chǎn)品。由于其技術(shù)的優(yōu)越性，在國(guó)外轎車連桿制造業(yè)，粉末鍛造技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用前景。
英文摘要：Powder forging is a kind of low cost and high density of powder metallurgy parts near net forming technology. In recent years due to the mechanical alloying, can not get through the smelting of various properties of powder, people can be dispensed from a material by hot isostatic pressing and forging products. Because of its technical superiority, in foreign car manufacturing industry, powder forging technology has a very wide application prospect.
關(guān)鍵字：粉末鍛造 新工藝 優(yōu)勢(shì) 一體化 汽車連桿
1.粉末鍛造的原理：
粉末鍛造是指以金屬粉末為原料， 經(jīng)過冷壓成形， 燒結(jié)、 熱鍛成形或由粉末經(jīng)熱等靜壓、 等溫模鍛， 或直接由粉末熱等靜壓及后續(xù)處理等工序制成所需形狀的精密鍛件， 將傳統(tǒng)的粉 末冶金和精密模鍛結(jié)合起來的一種新工藝。
即以金屬粉末為原料，向生產(chǎn)陶瓷制品一樣，經(jīng)成型、燒結(jié)制造成金屬制品。鑒于粉末鍛造的生產(chǎn)過程和陶瓷完全一樣，因此，20世紀(jì)初，有人曾將粉末鍛造叫做“金屬陶瓷制術(shù)”。
2.粉末鍛造的特點(diǎn)：
粉末鍛造的毛坯為燒結(jié)體或擠壓坯，或經(jīng)熱等靜壓的毛坯。與采用普通鋼坯鍛造相比， 粉末鍛造的優(yōu)點(diǎn)如下：
1.）材料利用率高
鍛壓是采用閉合模鍛，鍛件沒有飛邊，無(wú)材料耗損，最終機(jī)械加工 余量小，從粉末原材料到成品零件，總的材料利用率可達(dá) 90%以上。
2.) 成型性能高
可以鍛造一般認(rèn)為不可鍛造的金屬或合金， 如難變形的高溫鑄造合金通過粉末鍛造制成 形狀復(fù)雜的制品。 容易獲得形狀復(fù)雜的鍛件。
3.) 鍛件精密度高
粉末鍛造預(yù)制坯采用少無(wú)氧化保護(hù)加熱， 鍛后精度和粗糙度 可達(dá)到精密模鍛和精鑄的水平。可采用最佳預(yù)制坯形狀，以便最終成形形狀復(fù)雜的鍛件。
4.) 力學(xué)性能高
由于粉末顆粒都是由微量液體金屬快速冷凝而成， 而且金屬 液滴的成分與母合金幾乎完全相同， 偏析就被限制在粉末顆粒的尺寸之內(nèi)。 因此可克服普通 金屬材料中的鑄造偏析及晶粒粗大不均等缺陷， 使材質(zhì)均勻無(wú)各向異性.
5.) 成本低，生產(chǎn)率高
粉末鍛件的原材料費(fèi)用及鍛造費(fèi)用和一般模 鍛差不多，但和一般模鍛件相比，尺寸精度高、表面粗糙度低，可少加工或不加工，從而節(jié) 省大量工時(shí)。對(duì)形狀復(fù)雜批量大的小零件，如齒輪、花鍵軸套、連桿等難加工件，節(jié)約效果 尤其明顯。
由于金屬粉末合金化容易， 因此有可能根據(jù)產(chǎn)品的服役條件和性能要求，設(shè)計(jì)和制備原材料，從而改變傳統(tǒng)的鍛壓加工都是“來料加工”模式，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、工藝、材料的一體化。
4.粉末鍛造在轎車行業(yè)的應(yīng)用:
粉末鍛造多用于各種鋼粉制件。 目前所用的鋼種有幾十種， 從普通碳鋼到多種低合金鋼， 以至不銹鋼、耐熱鋼、超高強(qiáng)度鋼等高合金鋼和高速工具鋼。有色金屬粉末鍛造不如鋼粉末 鍛造那樣應(yīng)用廣泛和成熟。特別是在轎車制造業(yè)，粉末鍛造技術(shù)有著充分的展現(xiàn)：
舉例：汽車連桿：汽車連桿在整量汽車的運(yùn)行中起著傳動(dòng)的作用，運(yùn)用粉末鍛造技術(shù)鍛造后經(jīng)熱處理，材料獲得較好的綜合力學(xué)性能，數(shù)據(jù)表明抗拉強(qiáng)度達(dá)1090MPa，硬度HRC為40.7，沖擊韌性為38J/cm2，用于取代一些合金以節(jié)約較為稀缺的鎳。
同時(shí)，經(jīng)過粉末鍛造技術(shù)的連桿可以獲得更高的密度，可以避免高負(fù)荷運(yùn)動(dòng)下的斷裂，又由于密度的提高可以在制造中更加精準(zhǔn)的掌握連桿的尺寸精度，是器械的契合度更加完美。正因?yàn)榉勰╁懺斓倪B桿優(yōu)勢(shì)多多，他們經(jīng)常用于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的連桿機(jī)構(gòu)，來承受高強(qiáng)度的沖擊和負(fù)荷。
在國(guó)外的一些知名汽車廠就運(yùn)用這粉末鍛造技術(shù)實(shí)行汽車零部件的生產(chǎn)。德國(guó)寶馬汽車公司于1992年在V8發(fā)動(dòng)機(jī)上采用粉末鍛造連桿，使連桿的長(zhǎng)度有125mm縮短到115mm，而質(zhì)量降低20%，明顯改進(jìn)了平衡性，并降低了生產(chǎn)成本。
又類如（1）美國(guó)通用汽車公司（GM）在1995年，在北極星V8型4.6L發(fā)動(dòng)機(jī)大量運(yùn)用了粉末連桿及鋁合金凸轉(zhuǎn)輪，其技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果顯著。( 2) 美國(guó)福特汽車公司1986 年, 福特汽車公司大量生產(chǎn)和裝車使用粉末鍛造連桿, 用于排量119L 四缸發(fā)動(dòng)機(jī)和416L V8 發(fā)動(dòng)機(jī)上。至1991 年, 該公司至少已使用粉末鍛造連桿達(dá)1000 萬(wàn)根, 耗用鋼粉7000t 以上。在1995 年車型的318L V6發(fā)動(dòng)機(jī)和1996 年新產(chǎn)車型Zeta- Ó型四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上, 亦大量使用了這種粉末鍛造連桿。1996 年, 福特公司在全北美( 美國(guó)和加拿大)制造的發(fā)動(dòng)機(jī)上大量裝機(jī)使用, 并在歐洲福特汽車公司也裝車使用了粉末鍛造連桿。( 3) 美國(guó)克萊斯勒( Chrysler) 汽車公司克萊斯勒汽車公司也在新生產(chǎn)的210L、214L 發(fā)動(dòng)機(jī)上大量使用了粉末鍛造連桿。
5.國(guó)內(nèi)外對(duì)比：
粉末鍛造工藝技術(shù)在我國(guó)起步并不晚,但發(fā)展緩慢, 與國(guó)外差距大。尤其是粉鍛汽車連桿的研制、生產(chǎn)和裝車使用, 國(guó)內(nèi)尚屬空白。因此, 為適應(yīng)我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的需要,迎頭趕上國(guó)際先進(jìn)水平, 有條件的單位應(yīng)先有系統(tǒng)地開展粉末鍛造連桿技術(shù)及工藝的試驗(yàn)研究工作, 然后組織批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
世界汽車用粉末冶金結(jié)構(gòu)零件正朝著高性能、低成本方向發(fā)展。目前全世界汽車工業(yè)使用的粉末冶金零件已占其總產(chǎn)值的７０％～８０％，其中主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)（約占４２％），其次是變速器（約占３０％），再次是底盤（約占２０％），其他約占８％。汽車上采用的粉末冶金件品種已達(dá)１００多種，其中絕大多數(shù)是鐵基、銅基燒結(jié)結(jié)構(gòu)件，且具有“三高”（高強(qiáng)度、高性能、高精度）、“三耐”（耐磨損、耐高溫、耐腐蝕）的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件日益增加。我國(guó)的汽車工業(yè)和粉末冶金工業(yè)，都是從無(wú)到有、由小到大，現(xiàn)具有一定規(guī)模和水平。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍較落后。在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，我國(guó)汽車工業(yè)使用的粉末冶蘭零件僅占其總產(chǎn)量的３１％，且絕大多數(shù)是襯套類零件和低密度、低強(qiáng)度的一般結(jié)構(gòu)件，而技術(shù)含量高的中、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件則非常少。
6.總結(jié)：
基于汽車零部件市場(chǎng)大部分被粉末鍛造零部件所掌控，并有快速擴(kuò)大的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)的汽車行業(yè)應(yīng)該更加積極去向西方學(xué)習(xí)技術(shù)，以及自己潛心專研，開發(fā)一些技術(shù)，避免進(jìn)一步被落下，無(wú)法獲得市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)。
