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北美粉末冶金行业的现状与前景国际动态行业资讯资讯-【资讯】

发布时间:2021-07-21 14:45:46 阅读: 来源:旋塞阀厂家

用于福特汽车扭力变速卡车齿轮箱中的输出轴套,由位于依利诺斯洲SchillPark的芝加哥粉末金属产品公司制造,在2004年黑色金属粉末行业联合会MPIF际设计比赛中得奖:零件是由温挤压成形技术制造的,最小密度为7.2g/cm,最小极限抗拉强度为1070MPa:外螺旋齿和直齿渐开线花键接近最终形状。该零件最初设计是锻件,使用粉末冶金温挤压技术后可以节约30%的成本。更好的粉末和新的工艺扩大了粉末冶金业的应用范围。

对北美粉末冶金行业的前景持谨慎乐观的态度。新的和改进的原材料、更精确的加工方法和创新的结构使该技术更接近锻造材料的机械性能。为“三巨头”车辆提供动力的大多数发动机有赖于粉末锻造(P/F)连杆。P/F连杆在北美连杆市场的份额占60%以上据估计,自1986年设计首只P/F涟杆用于福特汽车1.9L发动机以来,已经生产了5亿多只P/F连杆。车辆中使用粉末冶金趋势仍然在增加,2004年达到每辆19.5kg,据估计在下一个3a间,每年每辆车P/M(粉末冶金)件至少增加1磅。

北美该行业包括金属粉末生产商、设备供应商、P/M零件生产商和专用产品制造商,在该行业中不同的工艺将金属粉末固化为精确的零件和形状。与P/M竞争的主要工艺包括机械加工、熔模铸造、灰铁铸造和精密冲裁。

金属粉末的发展

2004年金属粉末特别是钢铁粉末的装运量约接近历史记录。2004年钢铁金属粉末的装运超过431205£。铁粉制造商正在推进这一技术使P/M零件具有更高的密度,从而开创可与锻造材料竞争的新的应用领域。

例如:位f新泽西州Cinnaminson市的Hoeganaes公司介绍了1种密度更高的产品ANCORMAX—D,通过2次挤压、2次烧结,密度可达约7.6g/cm,这种产品为自动传动系统中的高强度P/M齿轮提供了新的市场机遇。

表面致密和渗碳使之具有与锻造齿轮相近的性能。最近该公司介绍了1种新的含铬高强度合金粉末,这是粘合处理粉米系列产品中的第1种,它能在常规炉中在1121℃烧结30rain。由这种材料制成的零件,密度范围在7.0至7.3g/cm之间,抗拉强度约为1103MPa。开发这种材料是为了消除通常与铬有关的氧化问题。新的合金体系在一次冲压和一次烧结条件下具有很好的强度、淬火性、抗疲劳和刚性,是需要二次处理合金的替代材料,成本有效性高。

位于宾夕法尼亚洲Hollsopple市的北美Hoganas公司和它在瑞典的母公司HoganasAB已经研制了预合金铬材料取代铜、镍、钼之类的合金元素。通常使用的P/M合金元素与铬之间不断增加的成本差,激发了人们对铬预合金化材料的兴趣。通过将高密度、高温烧结和烧结硬化的组合,使性能达到最佳化。

例如,随着工艺的改进,抗拉强度的范围可达1200~1400MPa。此外,弯曲疲劳强度也在300~450MPa之间。

预合金化粉末

预合金化粉末的表面致密化是能进一步扩展P/M新的应用领域的又一个趋势,例如,高强度传动齿轮,对弯曲和表面接触疲劳比磨损更敏感。接触疲劳试验证实,表面致密化和表面硬化的材料与普通锻钢的性能一致。悍马H2传动箱采用了带外齿的主动齿轮密度达到7.75g/cm。在选择4轮驱动方式时,链轮将21lOJ的扭矩分配到后驱动轮上。

位于加拿大魁北克索瑞尔市的魁北克金属粉末有限公司(QMP)研制出1种新的扩散粘接粉末,具有极高的抗疲劳性能。据该公司报道:由于采用了能提高绿色零部件的机械强度的特种润滑剂,烧结硬化材料的绿色机加工成为了工业现实。

位于新泽西州Wyckof市的因科特种产品公司开发出1种新型的超细的镍粉,这种粉末可以通过常规的混合方法弥散于P/M等级铁粉中。由于改善了1—2/zm颗粒的弥散性,使其物理性能优于采用标准镍粉制成的钢制件。因科公司的研究人员报道说:由于在常规烧结温度下镍弥散性的增大,而显著提高了强度和淬火性。除此之外,混合镍弥散性的改善降低了性能的变数。

粉末供应商

金属粉末市场由5家铁粉末生产商主宰,他们占北美金属粉末生产和使用的主要份额铝、铜、镍和钨按产量和发运量依次排列。与其他原材料供应商一样,在粉末生产中.金属粉末生产商面临着用于粉末制造的原材料的金属成本不断攀升的事实,特别是需要废钢、铜、镍和钼的公司及工艺过程受到冲击。由于中国对原材料无限制的进口,大大促进了北美的经济复苏和全球的需求导致商品价格急剧攀升,大多数行业观察家预测2005年高位的价格不会回落。

较高的商品价格迫使粉末供应商在卖给粉末冶金零件制造商时收取附加费。然而,零件制造商将附加费转嫁给他们的客户时遇到了困难,这些客户大多数是汽车原设备制造商及第1道、第2道供应商。这种局面导致利润降低。

加工设备

P/M行业的加工设备方面,包括生产模具、挤压机及烧结炉的公司。尽管2004年P/M零件的业务量呈上升趋势,许多设备供应商因人们不愿意增加P/M零件的生产能力而遭受了损失:公司反对在额外的生产能力上投资,除非那些超过800t的大型挤压机。然而,在P/M行业呈现出将挤压机与烧结炉连接起来的自动化的强劲势头这一趋势可提高制造效率.减少劳动力.并能帮助制造商与亚洲的生产商竞争。

行业改革

在过去几年.通过兼并和国际化,P/M零件行业发生了巨大的变化:最近5年来20家公司易手。大的国际公司如英格兰的GKNpk和北美的Metaldyne公司、Hawk公司金属粉末制品公司,通过收购P/M零件生产厂而提高了生产能力例如,自1998年以来,GKN烧结金属公司已经购买了13家P/M零件公司。该集团公司拥有7000名雇员其名下还包括铁粉末生产商ftoeganaes公司。公司报道:2003年P/M和金属粉末销售达到6,08亿磅(约12亿美元)。

北美P/M零件行业拥有约110家公司,其总销售额可接近20亿美元。进入2005年大多数P/M零件制造商前景乐观。

未来的P/M市场

福特汽车公司和通用汽车公司正在采用台有许多P/M零件的6档变速箱,通用汽车公司正在扩大可变气阀系统(VVT)的新型V一6发动机的应用范围:该发动机将从凯迪拉克转到别克,成为别克的专用发动机。

未来的新型发动机将含有9.9Kg到11.8Kg的P/M零件。v一8柴油发动机含有13.6kgP/M零件,其中某些型号的车辆含有P/M零件的总量达27.2kg。

P/M高强度齿轮正试用于变速箱。手动变速箱为高强度齿轮提供了新的机遇,特别是同时兼有自动/手动的变速箱在欧洲很受欢迎。

性能数据库

尽管P/M行业在未来的数年内将持续增长,但设计和材料工程师还是需要更多有关P/M材料的机械性能的信息。为了满足这个需要,2004年国际P/M委员会建立了一个新的全面的P/M性能数据库。

作为金属粉末行业联合会、欧洲粉末治金协会、日本粉末治金协会的合作项目,该数据库具有Windows形式的界面。除绘制极限抗拉强度、弯曲强度、耐疲劳极限与密度间关系的图表之外,用户能够检索性能并浏览已制成表格的数据。程序还将识别这些工艺条件,如:烧结、热处理和温挤压。数据库涵盖了P/M钢、粉末锻钢、有色金属材料和轴承合金。

其他P/M技术也在不断发展。例如,金属注模(MIM)迅速增长。有增长潜力的市场包括:医药、汽车和电子。应用领域也在趋向于双金属零件以取代组件。一些零件同时具有磁性和非磁性部分,这些部分具有特定的热膨胀特性,而其他则具有较高的热导率或内部具有某些电学性能。除了镍铁、不锈钢之外,有些公司还在开发钛、碳化钨和镍基超级合金。

热等压(HIPING)业也在发展,包括与热等压相关的P/M复合材料、工具钢、溅镀零件这些高速增长的市场未来数年.P/M行业将持续增长。其接近最终形状的优势比制造商寻找降低成本更重要P/M是一项综合的技术,它为材料和制造问题提供了具有附加值的全球性的解决办法,在大多数情况下,它是生产精密金属零件最有效的方法

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