粉末冶金模具设计范文

粉末冶金模具设计篇1

关键词：粉末冶金 温压工艺技术与发展 。

引言：近十年来,粉末冶金工业发展迅速。1989～1999年中国大陆与世界铁基粉末主要生产地区的铁基粉末年发货量比较。铁基粉末的市场需求在总体上有明显的增长,特别是北美市场已保持了连续9年的高速增长。日本虽然受到国内长期经济不景气的拖累,但铁基粉末的产量仍然较高。中国大陆的铁基粉末产量缓慢增长。1994～1998年亚洲部分地区粉末冶金件的年产量。1997年亚洲金融风暴令日本和韩国的粉末冶金工业蒙受挫折,但在中国(包括大陆和台湾省),粉末冶金制品的产量明显增长。

  粉末冶金制品的用途广泛,但主要用于机械零件,其中以铁基材料为主。过去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽车工业,一直占粉末冶金件的70%左右。目前,每部欧洲汽车中约有7kg重的粉末冶金件。而每部美国汽车中粉末冶金件重达16kg[1],相对于1991年的10kg增幅超过50%。各大汽车制造商预言,未来10年每部汽车中将有重达25kg的粉末冶金件,美国汽车中或许更高。因此,在未来10年,汽车工业仍将是推动粉末冶金工业发展的主要动力。高性能铁基粉末冶金件已普遍用于传动装置、发动机、通用机械和工具等产品,其市场前景非常广阔。

  一温压技术的特点

     基于安全和耐用等理由,对汽车零部件的性能要求很高。近年我国快速发展的汽车工业必然会带动高性能粉末冶金材料特别是铁基材料的发展。因此,开发高性能特别是高力学性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的发展方向和研究重点。提高粉末冶金材料的密度,是实现这一目的的最有效途径。

 传统一次压制，一次烧结生产的铁基粉末冶金制品,其密度一般在7 1g/cm3(相对密度约90%)以下,力学性能远低于同类材料的全致密件。生产高密度、高性能粉末冶金件一直是粉末冶金行业追求的目标之一。在众多的高密度粉末冶金生产方法中,温压是最为经济的一种新工艺。温压技术在90年代中期发展成熟并成功用于工业生产。

    温压工艺是在传统粉末冶金工艺的基础上改进而来。工艺过程是将混有温压专用剂(和粘结剂)的粉末加热至130～155℃,然后在加热到上述温度的模具里压制成形。与传统工艺相比,温压成形的压坯密度约有0 15～0 30g/cm3的增幅,对于提高粉末冶金制品的性能特别是力学性能具有重要作用。温压工艺的特色是工艺简单、成本低廉,在传统的粉末冶金设备上稍加改装,经一次温压压制，一次烧结即可生产出高密度、高性能且质量稳定的产品,其密度可达7 45g/cm3[9],经复压复烧更可高达7 65g/cm3 

    在比较了以温压工艺和传统复压复烧工艺生产齿轮的成本。在零件性能相当的情况下,温压生产的成本比复压复烧生产的成本低10%左右。温压能以低于复压复烧的成本生产出性能相当的产品。值得注意的是,其产品在某些方面可以和锻造产品相竞争。温压工艺成本低廉、产品密度高而均匀、力学性能优越,兼有弹性后效小、脱模力低等工艺特点,其生坯强度超过20MPa[10],可在烧结工序前作机加工处理,以节约机加工工时和减少刀具磨损。

 二 温压技术发展现状

     自1994年温压技术的成果被正式公布到1996年年底为止,在短短的两年时间就有大约36种温压产品在批量生产或准备批量生产,其中包括重达1 2kg,用在福特卡车变速箱上的转矩涡轮毂。国外多家公司也利用温压技术开发出高密度、高强度的斜齿轮。温压工艺除使齿轮整体密度增大外,齿的密度也大为增加,使齿的强度提高约30%,从而省去了用滚压工艺来局部提高齿部密度的工序。日本日立粉末金属公司采用温压技术生产粉末冶金小节锥半角斜伞齿轮,成功取代过去以机加工锻钢坯的昂贵生产工艺[19]。法国以温压技术为汽车工业制造了使用性能与锻造和粉末锻造相近,但成本较低的连杆,表明了温压技术有了重大突破,该公司计划到2002年生产350～600g重的各种连杆1500万件。瑞典采用温压工艺共同开发出一种用于重型卡车变速器的大型零件。该零件长期以来都是用精密锻造或粉末锻造方法生产的。由此可见,温压工艺具有工艺简单和较高性能价格比的优势是完全可以和锻造工艺竞争的。

     在国内,引进温压工艺的粉末冶金零件生产厂有宁波东睦粉末冶金公司和扬州保来得工业有限公司。两家工厂都是从国外引进技术、生产线与购买专用温压粉末进行生产。 三 温压技术的发展及在我国的应用前景 

    由于长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求,没有机会让粉末冶金行业发挥它特有的优势,因此我国粉末冶金工业基础较为薄弱,一直都未受到重视。1989年粉末冶金轴承占我国粉末冶金零件总产量的60%(质量分数),其中大部分是低附加值的普通轴承。90年代中期,汽车工业发展较快,为高性能铁基粉末冶金件的生产发展提供了良好的机遇,用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。与此同时,用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。由此可见,发展高性能粉末冶金零件是大势所趋。目前,国产轿车只维持在年产几十万辆的水平,预期到2010年将会达到年产100万辆左右。届时,对高性能铁基粉末冶金件的需求将会达到万吨以上。这无疑是发展我国粉末冶金工业的一次难得的机遇。根据对我国粉末冶金零件市场的预测,在2000年生产规模的基础上,粉末冶金零件在各行各业的应用都将有所增长。到2005年,摩托车行业和小型制冷压缩机行业将有40%的增幅,而汽车行业的预期增幅更达70%。目前,国产汽车平均每辆使用3～6kg粉末冶金零件,而国外则多达16kg,两者的差距反映出我国粉末冶金工业相对比较落后。但是,随着中国汽车工业迈向大规模生产,这一差距将很快缩小。以桑塔纳轿车为例,每辆用粉末冶金件仅15种,重3kg,而去年投放市场、以美国技术生产的别克轿车则每辆用粉末冶金件35种,重12 5kg。从生产普通粉末冶金件向生产高性能粉末冶金件过渡不是一朝一夕的事,特别是为汽车提供零件不是接了订单就能组织生产这么简单,必须通过一连串的试验、试制、台架试验、装机试验、定型、批量生产等相当长的过程。尽管未来汽车用粉末冶金件大量需求,但在国内推广温压技术的工业化还有不少困难。除少数几家拥有雄厚财力和技术实力的大型粉末冶金厂外,一般生产厂是不太可能投入大量的资金进口昂贵的温压设备和专用粉末。因此,温压技术的国产化非常重要。     性能优良、质量稳定的粉末是高性能粉末冶金工业的基础,我国的铁基粉末生产无论在产量、性能或质量的稳定性等方面都与世界发达地区有着明显的差距。适用于生产高密度、高性能零件的雾化铁粉其产量长期偏低,90年代以前年产量一直徘徊在几百吨,1995年起开始快速增长,目前雾化铁粉的产量已占铁基粉末总产量的1/4左右。雾化铁粉的年产量节节攀升,充分说明我国铁基粉末冶金件的产品结构正向高性能方向发展。目前,温压专用粉末尚未有批量生产。如果完全依赖进口,不但成本高昂,而且还将制约粉末冶金产品的自主开发。因此,大批量生产压缩性能优良和质量稳定的铁粉和预合金粉末,并研制适合我国国情的温压专用粉末加热装置是当务之急,以免过分依赖昂贵的进口产品。可喜的是华南理工大学已成功开发出有自主知识产权的温压专用粉末及其加热装置,为温压原材料及设备的国产化打下了基础。     目前,对粉末冶金结构件的密度要求一般在7 0g/cm3以上,有些甚至高达7 6g/cm3。而温压成形正好是生产密度此范围零件的工艺。我们可以利用温压技术只需较小成形压力等优点开发较大型的零件。我们亦可以利用温压成形的零件具有较高力学性能的优势,在免除诸如热处理等后续工序的基础上生产强度达800MPa以上、精度达IT6～IT5的粉末冶金零件以增强粉末冶金零件的竞争力。     德国在温压工艺的基础上,开发出一种称为“流动温压工艺”的技术。通过加入适量较微细的粉末、加大及调节剂的含量以提高粉末的流动性、填充能力和成形性,可以制造带有垂直于压制方向上的凹槽、孔和螺丝孔等制件。制造此类粉末冶金件过去一直被认为是非常困难甚至是不可能的,利用程控压机复杂和精准的动作也只能生产出较为简单的此类零件[32]。该工艺不但适用于铁基材料,还适用于诸如钛等其他材料。由此可见,温压工艺具有非常广阔的发展前景。目前,温压技术还远远没有发挥出其潜在的和应有的作用,其发展前途是不可低估的。     利用计算机进行温压成形过程的模拟是提高产品开发效率的有效工具,可充分利用温压的优点开发新零件或重新设计零件,扩大粉末冶金件的应用,并突破只凭经验摸索的瓶颈,大量减少试验次数,缩短产品开发周期,使企业能更快速地对市场作出反应。高密度、高性能零件是未来几年的高增长点,掌握此方面的技术对夺取潜在的市场具有积极意义。     利用粉末冶金技术开发无需油脂的耐磨件,以适应某些特殊行业的要求,如纺织机械等行业。在纺织机械和缝纫机上的某些零件,目前是采用复压复烧法生产,其密度达7 5g/cm3,抗拉强度达500MPa[33]。这些产品的性能正好是温压工艺所能达到的范围,问题是产量的大小,因为粉末冶金的低成本是建立于大批量生产的基础上,所以开发非汽车用的粉末冶金零件还要耐心地解决有关问题。所幸我国市场庞大,以缝纫机为例,1995年的产量就达970万台。只要不发生恶性竞争,开发非汽车用零件是大有可为的。     大力发展和推广温压工艺这种低投入、低成本的高密度粉末冶金生产技术,能为我国粉末冶金工业在新世纪里挤身国际市场打下坚实的基础。我国的汽车工业目前还处于初级发展阶段,在未来的十多年里随着汽车工业的发展,一定能提供一个庞大的市场消化我国粉末冶金工业为国产汽车研制的高性能粉末冶金件,形成一个以市场带动新技术,又以新技术开发新产品、开拓新市场的良性循环。

四 结束语：

国外温压技术从实验室到产业化大致用了5年左右的时间。与其它先进技术相比，温压技术产业化的速度是快的。其中一条成功的经验是，该技术从一开始就是以“研究―企业集合”的面貌出现的。粉末冶金工艺人员、压机制造商、化工、化学研究人员，组成一个集合体来突破技术的各个环节。在这方面行业协会或学会应当发挥更大的作用。 温压技术产业化的根本出路在于，真正理解和掌握温压―烧结工艺系统的各个环节，在有可能持续发展的骨干粉末冶金企业的牵头和带动下，组成一个各方均可受益的粉末、制件、压机、化工厂商和研究团体的“研究―企业集合”体，以典型的温压系列产品开拓钢铁粉末内冶金高密度、高强度零件的新市场。

参考文献：

（1）果世驹;粉末冶金温压技术的进展[J];粉末冶金工业;2003

粉末冶金模具设计篇2

关键词：粉末冶金 核心竞争力 差距 策略

中图分类号：F270 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）12-285-02

20世纪90年代中期以来，汽车工业的快速发展，为高性能粉末冶金产品的生产和发展提供了良好的机遇。但与此同时，随着全球经济一体化的深入，国外优秀粉末冶金企业也开始进驻中国市场，瓜分这块巨大的“蛋糕”。这使得国内粉末冶金企业不仅要面临国内企业间同质化的激烈竞争，还要面对跨国企业的猛烈冲击，以及上游原料成本的挤压和下游及经销商不断提高的产品质量标准。而我国大多数粉末冶金企业的现状却是专业化水平低，产品开发能力弱，企业自身核心竞争力较低。由此，使得企业在不断上涨的成本压力下并不能有效地得到发展，迫使企业收益水平不断下降。面临当前困境，积极培养自身核心竞争力已成为目前粉末冶金企业亟需解决的问题。

一、国内粉末冶金企业与国外企业核心竞争力的差距

随着中国汽车工业的快速发展，汽车粉末冶金行业在近10年也取得了一定进步，但与发达国家相比，国内粉末冶金业仍然存在较大差距。

1.产品技术水平相对较低。主要表现在产品档次上，以中低端产品为主。综合评价，我国粉末冶金产品基本处于发达国家上世纪80年代中后期水平。当时，国外能够大批量生产的典型粉末冶金制品已经很多，包括动力转向机阀套、油泵摆线转子、同步器固定齿座、同步器齿环等。目前，我国正在开发这些产品。上世纪90年代初，国外开始开发粉末锻造连杆、双金属同步器锥环、组合烧结凸轮轴、温压无声链轮、组合烧结行星齿轮托架等，我国还涉足很少。

2.产品研发水平差距较大。目前，国内绝大多数企业仍然处于来图加工阶段，一般仅承担工艺研发，基本谈不上真正意义的产品研发；技术创新能力较差，基本处于引进消化吸收与模仿创新阶段，真正意义上的原始创新微乎其微；技术研发的软件与硬件手段正处于逐步建设与完善阶段，特别是技术分析与设计验证手段很不完善；产品研发管理水平不高。

3.过程控制与产品质量水平存在一定差距。尽管粉末冶金行业位于前10位的企业均建立了有效的质量管理体系，并得到客户的认可。但过程控制能力与产品质量水平，尚处于发达国家上世纪80年代末期至90年代初期的水平。

4.标准化水平目前仍处于初级阶段。即没有形成完整的粉末冶金制品产品标准体系、工程标准体系等，企业标准更是残缺不全。因此只能参照国外标准生产，如美国标准、日本标准等。

5.品牌建设亟待加强。尽管少数企业在国内粉末冶金行业享有一定的知名度，但在粉末冶金制品行业的品牌效应不明显，更无法谈及在世界粉末冶金制品行业的知名度了，所以品牌建设亟待加强。从应用环境看，国外汽车及零部件设计师已很清楚粉末冶金制品的特性，所以粉末冶金在汽上的应用不存在任何障碍，国内还需要做广泛的宣传、解释和推广工作。

二、粉末冶金企业核心竞争力差距形成的原因分析

粉末冶金企业不适应市场的需求，在产品质量、产品结构、生产和需求等方面的差距形成的主要原因如下：

1.行业的组织结构不合理。全国从事粉末冶金行业产品生产和制造的企业很多，目前多达400家以上。但是，这些生产制造厂家绝大多数规模较小、生产条件和制造工艺落后，造成整个粉末冶金生产制造行业结构水平偏低。行业结构的不合理容易造成低端产品的生产过剩和恶性竞争，进而严重影响整个行业的经济效益。因此，进行必要的行业结构梳理和整合，淘汰产品、技术、效益等方面落后的企业，控制向低端粉末冶金产品领域的过度投资，都是十分重要和必要的。要坚持扶优与汰劣结合，升级改造与淘汰落后结合，兼并重组与关闭破产结合。合理利用和消化一些已经形成的生产能力，进一步优化企业结构和布局。

2.产品结构不合理。总体来说，粉末冶金领域的产品需求前景还是非常广阔的，粉末冶金制品的用途也越来越广泛，发展粉末冶金高端产品是大势所趋。目前国内企业生产的粉末冶金产品，主要集中在低端领域，生产过剩造成一定的产需矛盾。而另一方面，在高端产品线上，又是一种供不应求的现象，目前产能不能满足现有市场的需要。因此，优化产品结构、提升产品档次、增强市场竞争力非常的重要和迫切。在技术领先的优势产品上应该大力促进在该领域的巩固和出口，并制定相应的品牌战略；在相对落后的弱势产品，应该走上引进、吸收、创新的良性循环道路。对于高低端产品的结构控制，应该通过相关行业和税收政策来促进产品结构的调整和优化。

3.生产设备和生产工艺影响产品质量和档次。由于我国粉末冶金工业起步于上世纪七八十年代，基础相对较为薄弱。目前国内企业拥有的先进生产设备少且不配套，严重影响了产品质量档次的提升，直接造成了竞争力的下降。同时，由于生产设备和工艺的落后，使产品的生产效率低下，生产成本提高。比如，因为不具备相应的生产设备和生产技术工艺，多年来我国一直从国外进口预合金化易切削钢粉和低合金钢粉。加大技术投资，促进生产设备和生产工艺的更新换代和不断创新，是提升粉末冶金领域整体水平的直接方法。

4.新产品开发能力低。目前我国的粉末冶金技术人才普遍比较短缺，这对于推动和促进一门新兴产业的技术进步和发展是非常不利的。科研能力的薄弱，直接导致了新产品研发能力的下降。同时，受到工艺装备、模具模架加工制造、后续处理等多种条件的限制和影响，行业内新产品的开发速度也比较慢，造成了市场响应的滞后。另外，国内粉末冶金企业与国际同行业的交流比较少，相对封闭的环境限制了国内粉末冶金企业与国际化的接轨，延迟了对领域内新技术、新动态的及时掌握和应变。

5.人员结构不合理。国内大部分的粉末冶金企业，职工素质普遍较低，中、高级技术人员和管理人才严重缺乏，不能满足生产、经营的需要。而粉末冶金行业作为一个新兴的机械制造领域成员，需要大量的专业化、层次结构合理的人才队伍。同时，人员结构配置的不合理，也是国内粉末冶金企业普遍面临的一个问题。一些企业重管理轻经营，或者重经营轻技术，或者重技术轻生产，这些都是非常不合适的。人才的知识结构、年龄结构、专业结构、性别结构需要优势互补，才能发挥出整体协同优势，才能与企业的生产经营相适应，提高人力资源的整体配置效率。人员结构的不合理配置和管理，将会导致人才队伍的流失，影响企业核心竞争力的持久性发展。

三、粉末冶金企业核心竞争力提升策略

1.通过战略调整提升企业核心竞争力。准确的市稣铰远ㄎ皇翘嵘企业核心竞争力的根本前提。我国加入WTO后，随着贸易壁垒的逐步消除，国内市场与国际市场将趋于融合，原来企业所熟悉的国内市场环境也将发生重大的变化。在这种情况下，企业不能只满足于在原来较小的且受保护的市场上占有优势，而要建立在国际国内广阔市场上打拼的战略思想，从自身状况出发，考虑企业市场战略调整和发展问题，实施恰当的市场战略定位，以保持和提升企业核心竞争力。在新的形势下进行市场战略定位，企业首先要分析所面临的市场环境，了解顾客需求，确定企业的目标顾客、应提供的产品或服务，以及如何高效率地给顾客带来更大的价值，为选择相应的市场战略提供依据。

2.强化技术创新提升企业核心竞争力。技术创新是企业适应当代科技发展，获得竞争优势的根本方法之一。在知识经济的背景下，新技术对企业发展的影响明显，技术变化速度加快，市场竞争激烈，企业要保持并增强自己的市场竞争能力，必须加快技术创新步伐，确保竞争优势。首先，企业要广纳国内外优秀科技人才，联合国内权威的研究结构，不断提高自己的研发层次和水平。其次，企业可以优化技术组合，大胆引进、消化、吸收先进技术，淘汰落后技术，争取在国外先进技术的基础上有所创新和进步。第三，不断强化已有先进技术的改进和升级，坚持不懈地对其核心技术进行创新，使其保持在世界中长期领先地位。要紧跟不断出现的新技术和新商机，及时做好企业核心技术的改造、更新、充实和提高工作。

3.加强人力资源管理提升企业核心竞争力。人力资源是企业最重要的核心竞争力。有效的人力资源管理既可以帮助企业降低成本，又有助于企业在产品差异化方面获得竞争优势。企业必须将人力资源管理与企业发展战略结合起来，实施战略性人力资源规划。企业在选拔和任用人才方面可以采取多元化和弹性化方法，建立有效的激励模式，建立起一种把员工同企业发展前景紧密联系在一起的共担风险、共享收益的新型分配机制。根据员工的不同需要，提供各种形式的福利方案，增强员工的向心力和企业的凝聚力。

4.加强企业文化建设提升企业核心竞争力。企业文化是孕育企业核心竞争力的土壤，也是企业核心竞争力的外在表现。公司加强企业文化建设应采取的措施，首先塑造企业文化个性。结合企业具体情况进行企业文化塑造，突出企业价值观念、企业精神、经营理念上的差异，充分分析内外因素，提炼核心价值观，从而进一步提升企业核心竞争力。其次，培育团队精神，加强团队协作。公司团队成员之间要建立和形成互相认可、互相负责、共同遵守的契约，为实现共同目标而努力工作，要让管理亲和于人，使管理者与员工融为一体，互相激发灵感，最大限度地激发员工的积极性，以形成积极向上的价值观和道德观。最后，充分发挥企业家在企业文化建设中的主导作用。充分发挥企业带头人的领导和表率作用，从本企业的特点出发，吸收和借鉴古今中外的优秀文化传统和经营理念，不断在实践中发展和完善。

总之，随着全球经济一体化和市场竞争国际化的步伐大大加快，如何能够在日益激烈的市场竞争中持续保持优势已成为粉末冶金企业关注的焦点。我们可以通过战略调整、强化技术创新、加强人力资源管理和企业文化建设这几方面入手来增强企业核心竞争力，从而使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献：

[1] 黄伯云，易建宏.粉末冶金材料和技术发展现状[J].上海金属，2007（2）

[2] 韩风麟.亚洲粉末冶金零件产业的发展与现状[J].新材料产业，2008（1）

[3] 吴元昌.粉末冶金高速钢生产工艺的发展[J].粉末冶金工业，2007（2）

（作者单位：浙江中平粉末冶金有限公司 浙江宁波 315000）

粉末冶金模具设计篇3

[关键词]铁基粉末冶金齿轮件 热处理 感应热处理 频率 感应器 回火 参数

中图分类号：TG162.73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0093-01

为了能够更有利的保证铁剂粉末冶金零件生产出来后的硬度、强度及耐磨度，需要在生产过程中对其进行相应的热处理。而选择的热处理方法是否合理将关系到零件的最终质量。为了能够提升铁基粉末冶金齿轮件的承载能力及使用寿命，确保7级左右齿轮的精度，那么选择感应热处理最为合适。感应热处理因其变形小、效率高、成本低、不易氧化与脱碳、淬硬层易于控制、表面硬度高、内部柔韧性好等优点在工业生产中得到了很大的发展。尤其在国防与汽车工业中，据统计，感应热处理件占到总热处理件的60%左右。由于我国汽车工业的快速发展，目前有不少粉末冶金件需要进行感应热处理。

在进行感应热处理过程中会受到来自多个方面因素的影响，所以在实施过程中需要着重关注以下几方面问题：其一，需要结合齿轮模数进行淬火设备频率的选择；其二，要根据齿轮模数选择适用性强的比功率；其三，根据所设计的图纸要求选择合理的感应器；其四，确保所选择的淬火及淬火液适用于零件本身；其五，选择合理的淬火参数；最后，选择合理的回火参数。本文所选择的是高频淬火热处理的汽车与摩托车用粉末冶金零件作为研究对象。

1. 感应热处理设备的选择

1.1 频率的选择。目前，我国有不少生产厂家依然沿用传统的处理方式对钢铁材质齿轮零件进行感应热处理，在这个过程中需要根据有关热处理资料推荐的形式进行频率的选择，如公式（1），随着社会的不断发展，当前有多数人认为中小模数的齿轮在同时进行淬火加热或全齿连续淬火加热时，应根据公式（2）更为合适。

式中：f为齿轮淬火的最佳频率，kHz；k为系数，钢铁齿轮一般取0.6～2.0；m为齿轮的模数，mm。

1.2 比功率的选择。在感应热处理过程中有一个非常重要的组成部分，同时也是感应加热淬火中一个重要的参数，那就是比功率，其大小对产品的淬火质量及硬化层深度有非常大的影响，一旦选择过程中存在误差将带去很严重的后果。GP200大功率感应热处理机床用来生产其他大表面积从动齿轮是比较理想的设备。

1.3 感应器的选择。产品在实际生产过程中如果不能确保感应器设计的合理性，那么产品的淬硬层深度及硬度分布都会受到一定的影响，而且还会增加生产工程中的能量消耗量，阻碍生产整体效率。通常选择感应器时应采用截面为矩形的方紫铜管最为合适。

2、淬火参数对粉末冶金齿轮件产品的质量影响

2.1 淬火方式与淬火液的选择

通常，铁基粉末冶金零件在生产过程中基本上是在淬火的同时加热，不会使用连续淬火，这是由于该零件的厚度比较大，采取同时加热淬火的方法不仅在操作上有一定的便捷度，操控起来十分方便，还能够实现自回火，有很大的优势。粉末冶金件淬火液一般不能直接选用自来水，因为水的冷却速率太快，导致齿裂的比例太大；而使用油淬污染较重，费用也较高。选用聚乙烯醇水溶液作为淬火液，冬季采用5.0%～6.0%质量分数的溶液，夏季采用2.5%～3.5%质量分数的溶液。

2.2 淬火参数的选择

在进行零件参数选择过程中需要实时掌握感应加热及冷却需要的时间，只有将时间控制在标准范围内才能够对加热温度合理的控制，时间过长或过短都会导致产品存在缺陷，易出现产品硬度不达标，出现较粗大马氏体组织，导致齿轮强度降低。根据比功率决定淬火时间，比功率大，淬火时间缩短；反之，比功率小就要延长淬火时间。

对生产所需设备的参数进行调节过程中，值得注意的问题是要将反馈首轮放置于中间位置处。之后再对样机电压进行调升，记住要从半压逐步上升随着阳极电压的升高，促进阳流与栅流的上升；此外，在反馈加大时，栅流上升变大，相对的阳流上升变小，区只不过阳极电流与栅极电流的比值是最重要的选择。

3、回火参数对粉末冶金齿轮件产品质量的影响

3.1 低温自回火

通常在加热淬火后需要很短的时间进行自回火，这一过程中自回火的温度肯定要高于炉中回火的温度，温差大概在100度左右。而机械自动上下料操纵自回火的温度需要控制在200-300度之间；如果采取手动操作，控制温度上就有一定的难度，一般情况是淬火冷却到100～150 oC时，将料取下来放置在一起，最后再统一放入电炉中进行再次回火。将同一批料中有低温自回火料与没有低温自回火料做强度试验，可以看出，有低温自回火料明显比没有低温自回火料的断齿力要高2.100 kN以上。经金相检测证明，有低温自回火料中的碳化物能更均匀地分布在马氏体条上。

3.2 电炉回火

一般处于正常状态下的粉末冶金齿轮零件的回火温度需要控制在170-180摄氏度之间，可是由于所使用的原料粉末存在差异，回火后的性能也存在不同，即便是同一个生产商在运用不同类型分模式，在生产条件完全相同的情况下，齿轮的性能也不完全相同。这主要是粉末中的一些极微量的强碳化物形成元素，在回火时阻碍碳的扩散，从而使马氏体分解速度减慢，使过饱和碳完全脱溶的温度提高所致，而提高回火温度是解决这一问题的最有效的方法。随着回火温度的提高，断齿力也随之提高；在200℃进行回火，即保证了齿轮的硬度与强度，外观也比较美观。断齿力随着回火时间的延长而提高，当应力释放完后再延长回火时间，强度不会继续提高。

4 结束语

总而言之，想要保证感应热处理能够在正常的状态下完成，且能够确保生产零件的质量，值得注意的问题有很多，具体总结为以下几点：（1）确保了所选择的淬火频率合理性，才能够保证铁基粉末冶金齿轮件的淬火效果理想；（2）铁基粉末冶金齿轮要保证感应热处理质量，必须选择合适的比功率。（3）淬火感应器的高度及与工件间的间隙要根据齿轮的模数与齿向、硬度分布图进行选择。（4）铁基粉末冶金齿轮高频淬火设备中的阳流与栅流之比选在4.5～5.5比较理想。（5）经感应热处理后的粉末冶金齿轮件采用低温自回火+电炉回火能保证产品的综合力学性能，其中电炉回火温度以200℃最佳。

参考文献：

[1]张传旭.高频感应加热设备的选用与热处理工艺的制订[J].热处理，2007，22（3）：54―58.

粉末冶金模具设计篇4

关键词：

“十一五”期间，喀左县为促进县域经济的快速发展，大力实施“工业强县、项目支撑”的战略，通过引进外资形成了以铸造、冶金、采矿、机械、建材、化工、酿造、农产品加工为主的工业格局。特别是以冶金铸锻产业产生一大批骨干企业，形成集群发展态势，成为地方财政收入的主要来源和城乡居民就业的重要渠道。

一、基本情况

喀左县冶金铸锻产业经过十多年的发展，已初具规模，形成了涵盖矿山采选、钢铁冶炼、粉末冶金、粉末冶金、精密铸造、冷压热锻及钼、锰、镍、钛生产加工等具有地方特色的冶金及铸锻产业体系，上游的采选、冶炼产业、中游的铸造、锻压产业、下游的精密加工产业，基本实现良性联动，产业链雏形已初步形成，一批具有地方特色的专业化分工配套企业正在崛起；一批技术含量高、附加值大的粉末冶金制品、精密铸造件、汽车零部件、有色金属和磁性材料等产品得到快速发展，产业集群在工业经济中的地位日益突出，已成为全县经济发展的主要动力和重要支柱产业。

目前，全县冶金铸锻产业集群入驻企业已达到107户，其中规模以上企业68户。产业集群主要产品为：铸造生铁、锻造钢坯、各类铸锻件、粉末冶金压制件、汽车零部件及零部件总成、镍、钼、钛、等有色金属加工产品等。核心企业有： 

朝阳飞马集团。集团成立于2003年8月，下属四个分公司，分别是飞马车辆设备股份公司、飞马集团机械制造公司、飞马铸造有限公司和利州进出口公司。总资产15亿元，占地面积68.7万平方米，现有员工4000人。经过今年来不断的扩产改造，目前企业年生产能力15万吨，主导产品为汽车轮毂、刹车毂、刹车盘，产品出口到欧美亚四十余个国家和地区。2006年8月被国家商务部、国家发改委评定为“国家汽车零部件出口基地企业”。2010年实现销售收入8.1亿元，上缴税金6890万元，出口创汇5120万美元。今年1—4月份，实现工业总产值24300万元，缴纳税金1185万元。

    朝阳金河集团。集团组建于2007年，是由鑫兴矿业、鑫晟矿业、鑫隆矿业、辘轱井铁远、金河粉末、鑫成铸钢、晟博压件等7个企业组成。经过几年的不断扩产改造及产业链条延伸，目前，集团已形成年产50万吨铁精粉、3万吨粉末冶3万吨雾化粉、3000吨精密制件的生产能力。2010年实现产值8.5亿元，缴纳税金12288万元

    朝阳西姆莱斯石油铸钢管件有限公司。主要是利用无锡西姆莱斯多项荣获国家专利技术和高新技术，年产30万吨石油专用管坯。2010年实现产量10万吨。销售收入5.6亿元，税收1622万元。还有朝阳利鑫有色金属公司，目前每天生产镍铁100吨左右，实现产值220万元。今年1—4月份实现产值14116万元，同比增长163.8；实缴税金1020.3万元，同比增加1014.4万元。喀左县鑫丰金属制品有限公司，今年1—4月份实现产值3.8亿元，全年计划实现产值10亿元，利税8000万元。等大一批骨干企业。

2010年冶金铸锻产业集群实现产值107.4亿元，占全县工业的85.9%；实现工业增加值34.1亿元，占全县工业的86.5%;实现税收3.2亿元，占全县工业税收的88.9%。

目前，该集群正在建设的较大项目有：金河集团投资1.5亿元的年产3万吨雾化粉、6万吨海绵铁项目，金旭锰业投资1.75亿元的年产4万吨硅锰合金和1万吨中低碳锰项目，中天有色投资1.5亿元的年产5.4万吨硅锰合金和2.1万吨中碳锰铁项目，圣峰电力投资8000万元的年产6万元吨铸钢件项目，鑫丰金属投资1亿元的55立方米转炉特钢项目，明鑫铸造投资5亿元的年产60万吨铁和3万吨铸件项目，圣峰镍业投资9800万元的年产6千吨镍基料冶炼项目，盛奥投资8300万元的年产20万吨铁精粉和3万吨钢球衬板项目，亿通金属制品投资8000万元的年产2.5万吨硅锰合金项目，兴发矿业投资8000万元的年产3万吨铸造排水管件项目，聚丰合金投资5000万元的年产1.3万吨耐磨合金铸件项目，永生锰业投资4000万元的年产1万吨富锰渣及锰铁铸件，博华新金属投资2800万元建设电子封装金属键合线项目等。以上这些项目陆续建完投产后，将进一步壮大我县冶金铸锻产业集规模，也必将对我喀左县工业经济形成强有力的支撑和拉动作用。

二、集群发展面临的主要问题

近年来，喀左县冶金铸锻产业集群虽然取得较快发展，但与省内和周边地区相比，在面临诸多发展机遇的同时，也存在一些制约发展的因素，总体看仍有一些差距。

一是产业集中度较低，企业协作配套不紧密。冶金、铸造、锻压、加工行业龙头企业少，特别缺乏集设计、制造、服务于一体的成套总包企业，围绕龙头企业的中小企业群体还未形成，原材料供应、外协配套件等相关产业发展不足，尚未形成专业化分工、社会化配套的制造体系，制约了企业做强做大，对区域经济发展带动作用不明显。

二是产品结构层次低，创新能力不足。多数企业的集成创新、引进消化再创新意识不够强、能力不足，高技术含量、高附加值得精密加工和智能控制等设备比例低，产品大多处于产业分工价值链的中低端。加上企业的经营理念较为落后，开拓市场的力度不够，产品结构老化，不注重品牌和企业形象的建设，缺乏现代化的营销理念及手段，制约着企业市场的开拓和创新能力的提高。

三是熟练技工少，人力资源匮乏。我县内冶金铸锻加工企业数量较多，劳动力密集，大部分员工学历偏低，技术类、管理类的人才缺乏，影响了冶金铸锻及加工产业企业的健康发展。

四是资金短缺，融资能力较低，由于企业规模偏小知名度低，地方政府资金支持力度有限，域外资金介入的规模偏小，难以满足企业发展的需要，资金的缺乏成就冶金铸锻及加工企业实现跨越式发展的“瓶颈”，此外，园区基础设施建设资金投入不足，与发达地区的园区相比较一些功能还相对滞后。

五是瓶颈制约影响集群发展。主要是土地指标缺口大、环评审批周期过长、一些地方电力不足等，这些因素影响了一些项目的引进和落地，也限制了现有企业扩产改造，制约了集群发展。

三、须要解决的问题

1．加大政策支持力度。全面贯彻落实辽宁省政府《关于实施突破辽西北战略的若干意见》的政策，积极争取省、市对冶金铸锻企业在技术开发、项目建设等方面给予重点支持，在资金投入、环保、土地等方面给予优先扶持。

2．加强组织领导。要把冶金铸造锻压产业作为一个长期战略重点来抓，成立专门机构，抽调 专门人员，一以贯之的常抓不懈。同时，加强宏观指导和微观协调服务，为冶金铸造锻压产业发展创造宽松的软硬环境。

3.加大资金扶持力度。希望对我县冶金铸锻产业集群一些在建项目给予技改贴息或项目补贴等资金支持，以此激发投资者投资上项目的积极性。对冶金铸造园区给予资金支持，以保证其基础设施投入，不断提升园区条件，吸引更多项目进驻。

4.给予人才、技术等方面的支持。随着冶金铸锻产业的规模壮大，企业增多，产业工人、技术工人、管理人才短缺矛盾日益突出，一些企业还存在着某些技术方面的瓶颈制约，建议：一是大中专毕业生和一些使用技术人才多往喀左引进、推荐；二是省经信委在专项资金中砍出一块专门用于企业工人培训；三是联合大中专院校、一些科研部门帮助企业解决技术难题。

5．加大招商引资工作力度，紧紧抓住铸造产业发达地区资金产业招商、概念招商、地产招商、定点定向招商，引进一批较大项目落户我县。进一步放宽思路，采取灵活的方式方法，提高在谈项目成功率和落地率。鼓励开展中介招商，努力探索专业化、市场化招商的新路子。

6．着力培育优势骨干企业。更新发展理念，创新经营模式。支持冶金铸造锻压企业积极面向市场，打破体制性障碍，拓展发展领域，实现快速发展。较快各类冶金铸造锻压企业兼并、联合、重组步伐，整合社会资源，促进生产要素向优势企业集中，通过多种途径培育一批大型企业集团。

7．引导企业集聚发展。积极运用土地、环保、电价和政府补贴等手段，支持园区建设，发挥骨干企业作用。吸引相关企业建立生产基地，壮大产业规模，形成特色明显的冶金铸造锻压产业园区。要在产品研发、电子商务、金融服务、现代物流等方面，加快建立和完善公共服务体系，全面提升集群的综合竞争力。

8．提高自主创新能力。积极争取符合条件的企业和项目列入国家、省重大创新专项和国债项目。鼓励企业与高校和科研院所开展产学合作，推进大型冶金铸造锻压企业和研究院所合作。培育具有自主创新能力的大型企业集团。在园区建立公共技术研发平台，冶金铸造锻压企业建立市级以上技术中心。

四、未来发展目标

粉末冶金模具设计篇5

飞机刹车副潜力无限

新材料享受政策红利

当前股价：

今日投资个股安全诊断星级：

公司简介

博云新材是国内领先的先进复合材料制品生产企业，公司军用、民用飞机刹车副（粉末冶金飞机刹车副、炭/炭复合材料飞机刹车副）、航天用炭/炭复合材料、环保型高性能汽车刹车片、高性能模具材料等四大产品类具有自主知识产权，技术领先。公司在先进复合材料领域“基础研究-应用研究-产业化”链条较为完善、竞争力强，自主开发的炭/炭复合材料性能达到甚至超过国际先进水平。

主营收入。公司营业收入和营业毛利主要来自四大类产品。2009年前三季度，公司实现主营业务收入和归属于母公司的净利润分别为15753.97万元、1971.46万元，分别比2009年同期增长27.22%、13.83%。

经营情况：国外企业在先进复合材料领域具有绝对的优势，国内市场份额主要由外资把持。公司产品的价格仅仅约为国外同类产品价格的60%，具有较高的性价比优势和巨大的进口替代需求。随着国内军用、民用航空的快速发展和汽车工业（尤其是国产品牌）的高速增长，市场对公司产品需求旺盛，公司主要的产品供不应求。从盈利能力来看，公司销售毛利率和销售净利率比较稳定，即使在金融危机期间也没有明显的下滑趋势。公司稳定的期间费用率展示了良好的三费控制能力，近年来销售费用率、管理费用率比较稳定，财务费用率在公司募集资金到位后大幅下降。

核心竞争力：博云新材核心竞争力来自在粉末冶金复合材料领域强大的研发实力，其炭/炭复合材料是具有全球竞争力的产品。公司成功开发的飞机刹车副、航天用炭/炭复合材料等产品技术含量高，打破了国外竞争对手长期垄断的格局，确保了国家航空战略安全，在国防上具有重要的战略意义。由于航空航天产品对材料的安全和性能有极高的要求，各国政府均实施许可证（PMA）式生产方式，公司拥有俄罗斯图波列夫设计局颁发的生产许可证，还是国内企业取得波音系列飞机刹车副PMA证书数量最多的企业，而且空客部分机型飞机刹车副PMA项目已批准立项且取得部分PMA证书，这些资源也是公司的核心竞争力。

产品技术先进 潜在市场巨大

粉末冶金复合材料是以传统的粉末冶金技术为基础，结合先进复合材料技术制备的材料，产品广泛应用于航空、航天、交通运输、工程机械和能源等领域，在国际上仅有少量的国家拥有核心生产技术。博云新材的产品包括军用、民用飞机刹车副（粉末冶金飞机刹车副、炭/炭复合材料飞机刹车副）、航天用炭/炭复合材料、环保型高性能汽车刹车片、高性能模具材料四大类。

飞机刹车副：飞机刹车副在重要性上是和发动机媲美的A类消耗性部件，是飞机安全运行的重要保证。博云新材是南方航空、厦门航空、上海航空、海南航空等公司和军用刹车副合格供应商，其中，图-154飞机刹车副全面出口前苏联各国，空客320系列飞机刹车副已成功试飞并取得PMA证书。在国内民用飞机刹车副市场上，国外厂商在粉末冶金刹车副和炭/炭复合材料刹车副的市场份额都超过80%。公司生产的炭/炭复合材料刹车副的部分性能已经超过国外同类产品，又具有绝对的价格优势，已经发展成为最大的国产供应商，目前在两个领域的市场份额分别为10%和6%。国内民用航空的快速发展，公司产品性价比优势将使公司产品有更多的进口替代需求。我们预计未来随着我国航空业高速增长，公司产品的市场空间逐渐扩大、市场份额将不断上升。目前，公司拥有2500套粉末冶金材料飞机刹车副和2000套炭/炭复合材料飞机刹车副产能，募投项目产能为4000套炭/炭复合材料飞机刹车副，增长200%，我们预计该项目2011年将开始贡献业绩。

航天用炭/炭复合材料：在航空航天领域，炭/炭复合材料广泛应用于航天飞机的机翼前缘、火箭发动机尾喷管等超高温部位，是火箭发动机的关键技术之一。国内航天火箭发动机喷管均采用炭/炭复合材料，公司已有多个型号的产品定型批产。我国将大力发展航空航天技术，公司将是我国航天产品做大做强的最大受益者之一。目前公司拥有2000公斤的产能，募投项目2000公斤产能将于2011年达产，产能增长幅度为100%。

环保型高性能汽车刹车片：汽车刹车片是汽车安全行驶的可靠保证，在汽车零部件名录上被列为A类关键性安全部件，具有易损耗、更换快的特点。目前，无石棉环保型刹车片是市场的主体，其中陶瓷基摩擦材料和非金属（无钢纤维）摩擦材料占据了高端汽车刹车片市场。公司的汽车刹车片技术已经达到国际顶尖水平，完全掌握陶瓷基刹车片的关键技术和生产工艺、具有非金属刹车片的技术和生产能力、全陶瓷刹车片、炭/陶刹车片和炭/炭刹车片也已进入开发验证阶段。公司产品已成为中国一汽集团、东风汽车、上汽通用五菱、长丰捷报等汽车主机厂的主要配套厂家，公司还积极介入国外汽车主机企业采购链，为美国通用汽车（GM）、德国博世（BOSCH）、美国德尔福（DELPHI）、澳大利亚泛太集团（PBR）和全俄汽车制造股份有限公司等国外汽车主机厂开发的汽车刹车片项目进展顺利，与美国H.M.公司合作开发的高性能刹车片已批量供货。

高性能模具材料：模具材料是模具工业生产的基础工艺材料，高性能模具材料产品主要应用于级进冲压模等高端模具领域。我国在高性能模具材料制备技术和模具加工技术等方面与发达国家存在较大的差距，国内市场主要由外国品牌控制。公司的高性能模具材料制备技术达到了国际先进水平，而产品价格仅为国外产品的55%左右。凭借卓越的性价比优势，公司目前已经打入国内高性能模具材料市场，向国内电机定转子级进冲模模具前两位企业宁波震欲和慈溪鸿达批量供货，产品销量逐渐扩大。公司目前拥有80吨高性能模具材料产能，募投的120吨已基本建设完毕，产能增长幅度为150%，预计今年开始贡献业绩。

公司正在大力开发纳米晶粒高性能模具材料、风电机组用刹车片、高铁刹车材料、磁悬浮列车磨耗材料和工程机械摩擦材料等。公司产品在航空航天、汽车、高端冲压模具三个领域的成功应用，为公司拓展高性能粉末冶金复合材料其他应用领域提供了良好的示范效应。未来公司产品将有潜力应用于高铁、风电、工程机械等领域，这些项目是我国“十二五”规划重点建设的领域，产品的潜在市场空间广阔。

投资建议

粉末冶金模具设计篇6

关键词：粉末冶金；钕铁硼；专利

引言

随着经济社会的发展，作为第三代永磁材料的钕铁硼因良好的磁性能而在信息、通讯、计算机、风力发电、家用电机等领域的应用越来越广泛。我国凭借稀土资源优势和生产成本优势大力发展钕铁硼产业，已成为世界第一生产大国和消费大国[1]。文章就粉末冶金法（即烧结法）制备钕铁硼磁体材料中国专利申请的情况进行分析。

1 专利申请概况

经过统计，截止2016年4月12日（以公开日为准），向中国国家知识产权局提交的涉及钕铁硼磁性材料的专利申请共计1037件，其中发明792件，占比76.4%，实用新型245件，占比23.6%。一般而言发明专利的技术含量和创新性要高于实用新型专利，也最具有经济价值和社会价值，而该领域的发明专利申请的数量远高于实用新型的数据量，说明在该领域专利申请的平均技术含量较高。

图1为近30年来，向中国提交的专利申请数量的趋势图，其中以5年为一个统计时间段，考虑到专利申请到公开需要一定的时间，图1的数据统计到2014年底（以申请日为准）。从图1中可以看出，2000年以前的专利申请量很少，2000-2010年间，粉末冶金制备钕铁硼的出现了快速增长，说明该技术发展较快，在2010年以后，专利申请的数量出现了大幅度的增长，这说明粉末法制备钕铁硼磁体进入了蓬勃发展的时期，从业者的专利意识不断加强，专利布局在企业的市场竞争中作用凸显。

2 申请人分析

从申请人所在国/地区分析，以中国最多，占比92.09%，其他为国外申请。在国外申请中以日本申请的最多，占比6.46%，其次为美国，占比1.06%，韩国申请2件、法国和香港地区各1件。从中可以看出，日本在粉末法制备钕铁硼磁体领域技术研究较多，而且注意在中国进行专利布局。

经过统计分析得出该领域排名前10的申请人（含共同申请人）为：北京中科三环高技术股份有限公司、安徽大地熊新材料股份有限公司、日立金属株式会社、北京工业大学、沈阳中北通磁科技股份有限公司、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、北京科技大学、浙江大学、中磁科技股份有限公司、宁德市星宇科技有限公司。从中可以看出，重要申请人中既有企业，也有大学、研究所，可见该领域的产学研发展模式较为合理。值得注意的是，在重要申请人中有日本企业，加之日本在钕铁硼磁体领域研究、生产上的重要地位，国内相关企业应更加重视前沿技术的研发、专利的申请，以免处于被动局面。

3 发明人分析

分析发明人发现，排名前10的发明人为：孙宝玉、衣晓飞、陈静武、熊永飞、岳明、严密、严阿儒、刘卫强、张东涛、李东，其中孙宝玉是重要申请人沈阳中北真空磁电科技有限公司、沈阳中北真空设备有限公司、沈阳中北通磁科技股份有限公司的员工，衣晓飞、陈静武、熊永飞为安徽大地熊新材料股份有限公司的员工，岳明为北京工业大学的老师，严密为浙江大学的老师。可见，该领域的重要发明人主要集中在企业员工和高校从事研究的老师，而且重要发明人大多分布在申请人单位。

4 重点技术分析

粉末冶金制备钕铁硼的专利申请主要分为产品和方法两类，其中产品主要包括粉末法制备的钕铁硼磁体材料、制粉装置和粉末成型装置，而方法主要涉及制备钕铁硼产品的系统工艺流程、烧结工艺方法、改善组织性能的方法等，其中尤以提高钕铁硼永磁材料的磁能积、矫顽力、改善磁性材料的晶粒、晶界等方法居多。

5 结束语

粉末冶金制备钕铁硼磁体材料时当前制备永磁材料的热点，也是当前专利申请聚焦的一个重点领域，申请人应该在充分了解国内专利申请状况的基础上，找准前沿技术的研究方向，围绕技术研发的热点进行深入研究探索，并采用合理的专利申请进行布局，充分利用知识产权保护研究成果。

参考文献

粉末冶金模具设计篇7

本文阐述的是一款自动离合器的原理及选材工艺特点；自动离合器可在驾驶室内完成前桥分离和结合操作，具有手动离合器不可比拟的优点。我们利用了汽车厂丰富的供应商资源，在材料和工艺结构上面和相关合作厂家合作开发，经过半年努力，这款离合器先后通过了台架实验、吉林工业大学汽车实验室的十万次不间断啮合分离疲劳试验以及7500公里的不同路况的测试，在达到良好经济效益的同时具备批量生产的条件。

关键词 气动离合器；负压；两驱四驱的转换；不锈钢粉末多孔烧结材料

中图分类号U46 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0110-02

1 简介

这款自动离合器装在前轮与半轴之间（图2），它通过发动机的进气负压抽真空，使离合器内部齿轮元件动作，从而使车轮与半轴结合或分离。实现四轮驱动和两轮驱动的转换；它的直径为105mm，高度仅为55mm，结构紧凑，同时原车不需要做太大的改动（换装一个内孔不带花键的转向节，图2），因为它的安装孔位置相同，将原车的前轮突缘取下，装上气动离合器，用螺栓固定好便可以了。

2 自动离合器的原理、特点

离合器壳体1的底部开有三个孔洞，作为外界空气的进入通道；外界空气由此进入，通过透气板的过滤进入壳体内部；透气板的作用是将外界带有粉尘的空气过滤干净，以免进入内部加剧磨损；弹性囊8通过塑料压紧挡圈11压紧在壳体上将壳体内部与外界大气隔离，它的作用是以空气负压作为动力推动外啮合齿轮5部件动作。

外啮合齿轮5可以沿离合器壳体1内部的键槽滑动，但不能转动，为从动件；内啮合齿轮6内花键与汽车半轴外花键啮合，与汽车半轴保持静止状态，为动力输入件。

转向节上加工出孔道（通向转向节内部），利用发动机进气岐管负压抽真空，这样转向节的内部（转向节与半轴之间的空隙）便也产生了负压；因为转向节、气动离合器总成、半轴、刹车盘通过油封、端面密封、弹性囊8（通过塑料压紧挡圈11压紧在壳体上将壳体内部与外界大气隔离）等措施形成密闭空间，与外界大气保持隔绝，同时因为发动机保持连续运转，整个转向节内部、气动离合器内部便保持了一定的负压。

由于内外界空气存在压力差，外界空气便通过透气板7进入壳体内部使弹性囊8膨胀，推动尼龙垫9移动，尼龙垫9移动进一步推动外啮合齿轮5，外啮合齿轮5压缩波形簧4向前移动，从而与内啮合齿轮6啮合；在没有负压时，波形弹簧4释放弹力使外啮合齿轮6复位；通过以上的动作，使半轴与车轮啮合或分离，使车辆在两驱与四驱之间自由转换。

3 材料分析

由于篇幅所限，只对气动离合器几个重要部件的材料作简要的概括分析。

3粉末冶金在气动离合器中的应用

3.1 自作用的铜基粉末冶金轴承

在两驱状态时，内啮合齿轮与壳体之间有相对转动，所以在这个位置需要一款轴承来满足要求；

具有自作用的铜基粉末冶金轴承经过对比选择，作为最终的方案被采用； 铜基粉末冶金系粉末冶金多孔材料之一，这种制品是在零件压制成型过程中，粉末颗粒之间形成均匀分布的孔隙，并利用其孔隙浸渍油及其它性材料，组成良好的自减磨材料；当滑动时产生热量，油受热膨胀便会从中渗出，起到减磨作用，当滑动停止，由于粉末冶金内部微小孔洞的毛细现象，将油会吸入内部，从而不需要加油。

使用时，不可用汽油或煤油等有机溶剂进行清洗，以防洗去轴衬内部浸渍的剂；另外此种零件不可进行磨削加工，以免使轴衬孔隙被磨屑微粒所堵塞 ，以至造成磨屑损伤对偶件的表面。建议在使用时，最好用机油浸渍一天，或在120℃机油内煮2小时，冷却后装机。

经过7500km路试后拆解，情况良好，没有出现烧蚀或划伤对偶件的现象出现；同时经过三座标测量仪精确测定，其最大磨损量仅为0.008mm，满足使用要求。

3.2 不锈钢粉末多孔烧结材料的透气板

透气板安装于离合器总成的最外处，离合器壳体外侧装有轮毂罩，轮毂罩起到一定的防护作用，透气板虽然不直接接触外界，但在越野等某些情况下污水、小的石子都有可能通过三个环形孔接触到透气板；而透气板的作用就是保证离合器总成内部环境的干净，将粉尘、砂石、油污等隔绝在外，保证弹性囊8的正常工作，可以允许有少量的水渗入。

所以经过研究我们对透气板的技术要求如下

1）具有较高的机械强度，能承受车轮飞溅起的石子的冲击；

2）具有防锈功能，能耐酸碱的腐蚀；

3）透气性能可以根据负压大小调整，同时能有效地隔绝外界粉尘的侵入；

4）由于透气板直接和弹性囊接触，要求其外观光滑平整，以免划伤弹性囊；

5）价格低廉。

我们在开发过程中对透气板的材质经过层层的筛选，最终选择了一种叫做不锈钢粉末多孔烧结材料，这种材料具有透气性好、强度高、成本低、易于清洗的特点。它的原理是将一定直径的不锈钢颗粒通过模具压紧，再通过真空烧结（以防止氧化），使不锈钢的颗粒之间粘连，达到一定的强度，它的优点是间隙可以根据颗粒的大小、烧结时间、烧结温度等调整；它的形状也可以利用模具来保证，以适用离合器壳体的大小。

通过计算分析及试验，将不锈钢粉末烧结后形成的孔隙大小设在一定的范围，即能保证透气性，又能有效隔绝粉尘的进入，并且在外表面有污物时，可以用水或毛刷进行清洁，而不用担心生锈的问题，维护方式方便高效。

3.3 硅胶材质的弹性囊

弹性囊的材质原来选用氯丁橡胶，这种材质的特点是弹性、曲挠性比较好，同时耐油性，耐臭氧性，那服饰及耐老化性较好，但最主要的是其低温特性较差，在达到零下-40℃时，氯丁橡胶材质已经变硬，不能实现扩张、收缩的功能；

我们与厂家经过试验，选用了添加了某种成分硅胶材质作为弹性囊的材料，经过试验它最大可以耐受-50℃的低温，在这种低温下仍可以保证很好的伸张动作，所以使用硅胶作为弹性囊的材料是较为合适的。

4 结论

最后，经过7500公里砂石、涉水、爬坡、越野等各种路况的路试，通过模拟实际情况进行两驱、四驱以及两驱四驱的转换；路试结果相关使用要求。

本离合器同时顺利通过了吉林工业大学汽车实验室的验证，验证的规范按照国家相关的要求并参照产品的具体特性来制定，从另一方面说明了该产品的可靠性。

参考文献

[1]赵荫午.BJ-212轻型越野车节能装置-前轮离合器[J].汽车技术，1981（7）.

粉末冶金模具设计篇8

关键词：特种陶瓷；成形；烧结；粉末冶金；陶瓷材料

1 引 言

陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类，特种陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。特种陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业领域，还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。

2 陶瓷原料的制备方法

粉料的制备工艺(是机械研磨方法，还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响，即陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点，使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能，而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此，陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。

由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小，表面积越大，单位质量粉末的表面积(比表面积)越大，烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多，即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，且现在已发展到纳米级超细粉。粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著的影响。

粉末制备方法很多，但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。传统陶瓷粉料的合成方法是固相反应加机械粉碎(球磨)。其过程一般为：将所需要的组分或它们的先驱物用机械球磨方法进行粉碎并混合。然后在一定的温度下煅烧，使组分之间发生固相反应，得到所需的物相。同时，机械球磨混合无法使组分分布达到微观均匀，而且粉末的细度有限，通常很难小于lμm而达到亚微米级。机械球磨法有干磨和湿磨两种方法。

为了克服机械研磨法的缺点，人们普遍采用化学法得到各种粉末原料。根据起始组分的形态和反应的不同，化学法可分为以下三种类型：

（1） 液相合成法

液相有熔液和溶液两种。将陶瓷的熔液制成液滴，以等离子流使之形成雾状，固化后便可获得粉末。虽然这种方法作为合成金属而广泛使用，但陶瓷的液化必须在高温下进行，因为一面分解，另一面易于引起相分离。所以广泛采用溶液合成法。

（2） 气相合成法

气相合成法有蒸发凝聚法（物理气相沉积、PVD）和化学气相沉积（CVD）法。由气相合成析出的固体形态有晶须、薄膜、晶粒和微细粉末等。蒸发凝聚法与液相合成法中的溶液喷雾法一样，将原料在高温下气化，用电弧、等离子体进行急冷而使其凝缩为微细粉料。

（3） 气相反应法

气相反应法是通过金属化合物蒸气的化学反应而合成的方法。一般在SiC、Si3N4等的合成中使用该方法。

3 特种陶瓷的成形工艺

粉末成形是陶瓷材料或制品制备过程中的重要环节。粉料成形技术的目的是为了使坯体内部结构均匀、致密，它是提高陶瓷产品可靠性的关键步骤。成形过程就是将分散体系（粉料、塑性物料、浆料）转变为具有一定几何形状和强度的块体，也称素坯。粉末的成形方法很多，如胶态成形工艺、固体无模成形工艺、陶瓷胶态注射成形等。其选择主要取决于制品的形状和性能要求及粉末自身的性质(粒径、分布等)。不同形态的物料应用不同的成形方法。究竟选择哪一种成形方法取决于对制品各方面的要求和粉料的自身性质（如颗粒尺寸、分布、表面积）。

陶瓷材料的成形除将粉末压成一定形状外，还可以外加压力，使粉末颗粒之间相互作用，并减少孔隙度，使颗粒之间接触点产生残余应力(外加能量的储存)。这种残余应力在烧结过程中，是固相扩散物质迁移致密化的驱动力。没有经过冷成形压实的粉末，即使在很高的温度下烧结，也不会产生致密化的制品。经烧结后即可得到致密无孔的陶瓷，可见成形在陶瓷烧结致密化中的重要作用。坯体成形的方法种类很多，如：

（1） 热压铸成形

热压铸成形也是注浆成形的一种，但不同之处在于它是在坯料中混入石蜡，利用石蜡的热流特性，使用金属模具在压力下进行成形，冷凝后获得坯体的方法。热压铸成形的工作原理如下：先将定量石蜡熔化为蜡液再与烘干的陶瓷粉混合，凝固后制成蜡板，再将蜡板置于热压铸机筒内，加热熔化成浆料，通过吸铸口压入模腔，保压、去压、冷却成形，然后脱模取出坯体，热压铸形成的坯体在烧结之前须经排蜡处理。该工艺适合形状复杂、精度要求高的中小型产品的生产，设备简单、操作方便、劳动强度小、生产效率高。在特种陶瓷生产中经常被采用。但该工艺工序比较复杂、耗能大、工期长，对于大而长的薄壁制品，由于其不易充满模具型腔而不太适宜。

（2） 挤压成形

将粉料、粘结剂、剂等与水均匀混合，然后将塑性物料挤压出刚性模具即可得到管状、柱状、板状以及多孔柱状成形体。其缺点主要是物料强度低容易变形，并可能产生表面凹坑和起泡、开裂以及内部裂纹等缺陷。挤压成形用的物料以粘结剂和水做塑性载体，尤其需用粘土以提高物料相容性，故其广泛应用于传统耐火材料，如炉管以及一些电子材料的成形生产。

（3） 流延成形

流延成形是将粉料与塑化剂混合得到流动的粘稠浆料，然后将浆料均匀地涂到转动着的基带上，或用刀片均匀地刷到支撑面上，形成浆膜，干燥后得到一层薄膜，薄膜厚度一般为0.01～1mm。流延法用于铁电材料的浇注成形。此外，它还被广泛用于多层陶瓷、电子电路基板、压电陶瓷等器件的生产中。

（4） 凝胶注模成形

凝胶注模成形是一种胶态成形工艺，它将传统陶瓷工艺和化学理论有机结合起来，将高分子化学单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷的成形工艺中，通过将有机聚合物单体及陶瓷粉末颗粒分散在介质中制成低粘度，高固相体积分数的浓悬浮体，并加入引发剂和催化剂，然后将浓悬浮体（浆料）注入非多孔模具中，通过引发剂和催化剂的作用使有机物聚合物单体交联聚合成三维网状聚合物凝胶，并将陶瓷颗粒原位粘结而固化成坯体。凝胶注模成形作为一种新型的胶态成形方法，可净尺寸成形形状复杂、强度高、微观结构均匀、密度高的坯体，烧结成瓷的部件较干压成形的陶瓷部件有更好的电性能。目前已广泛应用于电子、光学、汽车等领域。

（5） 气相成形

利用气相反应生成纳米颗粒，如能使颗粒有效而且致密地沉积到模具表面，累积到一定厚度即成为制品，或者先使用其它方法制成一个具有开口气孔的坯体，再通过气相沉积工艺将气孔填充致密，用这种方法可以制造各种复合材料。由于固相颗粒的生成与成形过程同时进行，因此可以避免一般超细粉料中的团聚问题。在成形过程中不存在排除液相的问题，从而避免了湿法工艺带来的种种弊端。

（6） 轧模成形

将准备好的坯料伴以一定量的有机粘结剂置于两辊之间进行辊轧，然后将轧好的坯片经冲切工序制成所需的坯件。轧辊成形时坯料只是在厚度和前进方向上受到碾压，宽度方向受力较小。因此，坯料和粘结剂会出现定向排列。干燥烧结时横向收缩大易出现变形和开裂，坯体性能会出现各向异性。另外，对厚度小于0.08mm的超薄片，轧模成形是难以轧制的，质量也不易控制。

（7） 注浆成形

根据所需陶瓷的组成进行配料计算，选择适当的方法制备陶瓷粉体进行混合、塑化、造粒等，才能应用于成形。注浆成形适用于制造大型的、形状复杂的、薄壁的陶瓷产品。对料浆性能也有一定的要求，如：流动性好、粘度小，利于料浆充型，稳定性好。料浆能长时间保持稳定，不易沉淀和分层，含水量和含气量尽可能小等。注浆成形的方法有：空心注浆和实心注浆。为提高注浆速度和坯体质量，可采用压力注浆、离心注浆和真空注浆等新方法。注浆成形工艺成本低、过程简单、易于操作和控制，但成形形状粗糙，注浆时间较长、坯体密度、强度也不高。在传统注浆成形的基础上，相继发展产生了新的压滤成形和离心注浆成形工艺，借助于外加压力和离心力的作用，来提高素坯的密度和强度，避免了注射成形中复杂的脱脂过程，但由于坯体均匀性差，因而不能满足制备高性能、高可靠性陶瓷材料的要求。

（8） 注射成形

陶瓷注射成形是借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成形的，成形之后再把高聚物脱除。注射成形的优点是可成形形状复杂的部件，并且具有高尺寸精度和均匀的显微结构。缺点是模具设计加工和有机物排除过程中的成本较高。在克服传统注射成形缺点的基础上，水溶液注射成形和气相辅助注射成形工艺便发展起来。水溶液注射成形采用水溶性的聚合物作为有机载体，较好地解决了脱脂问题。水溶液注射成形技术可以很容易地实现自动控制，比起传统的注射成形成本低。气体辅助注射成形是把气体引入聚合物熔体中而使成形更容易进行。陶瓷胶态注射成形是将低粘度、高固相体积分数的水基陶瓷浓悬浮体注射到非孔模具中，并使之原位快速固化，再经烧结，制得显微结构均匀、无缺陷和净尺寸的高性能、高可靠性的陶瓷部件，并大大降低陶瓷制造成本。陶瓷胶态注射成形解决了两个重要的关键技术：陶瓷浓悬浮体的快速原位固化和注射过程的可控性。通过深入研究发现压力可以快速诱导陶瓷浓悬浮体的原位固化，从而开发出压力诱导陶瓷成形技术。通过胶态注射成形技术可以获得高密度、高均匀性和高强度的陶瓷坯体。这种成形技术可以消除陶瓷粉体颗粒的团聚体，减少烧结过程中复杂形状部件的变形、开裂，从而减少最终部件的机加工量，获得高可靠性的陶瓷材料与部件。避免了传统陶瓷注射成形使用大量有机物所导致的排胶困难的问题，实现了胶态成形的注射过程，适合于规模化的生产，是高技术陶瓷产业化的核心技术。

（9） 粉末注射成形

金属、陶瓷粉末注射成形（PIM）是一种新的金属、陶瓷零部件制备技术。它是将聚合物注射成形技术引入粉末冶金领域而生成的一种全新零部件加工技术。该技术应用塑料工业中注射成形的原理，将金属、陶瓷粉末和聚合物粘结剂混炼成均匀的具有粘塑性的流体，经注射机注入模具成形，再脱除粘结剂后烧结全致密化而制得各种零部件。PIM作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有比常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势。PIM能制造许多具有复杂形状特征的零件：如各种外部切槽、外螺纹、锥形外表面、交叉通孔、盲孔、凹台与键销、加强筋板、表面滚花等，这些零件都是无法用常规粉末冶金方法制得。由于通过PIM制造的零件几乎不需要再进行机加工，所以减少了材料的消耗，因此在所要求生产的复杂形状零件数量高于一定值时，PIM比机加工方法更经济。PIM工艺的优势为：能一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零部件。产品成本低、光洁度好、精度高（0.3%～0.1%），一般无需后续加工。产品强度、硬度、延伸率等力学性能高、耐磨性好、耐疲劳、组织均匀。原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产。无污染，生产过程为清洁工艺生产。

坯体除以上成形方法之外，还有模压成形、等静压成形等方法，当配方、混合、成形等工序完成后，还必须进行烧结才能使材料获得预期的显微结构，赋予材料各种性能。

4 特种陶瓷的烧结方法

烧结是将成形后的坯体加热到高温并保持一定时间，通过固相或部分液相扩散物质迁移，而消除孔隙。将颗粒状陶瓷坯体置于高温炉中，使其致密化形成强固体材料过程。烧结开始于坯料颗粒间空隙排除，使相邻粒子结合成紧密体。但烧结过程必须具备两个基本条件：应该存在物质迁移机理；必须有一种能量（热能）促进和维持物质迁移。现在精细陶瓷烧结机理已出现了气相烧结、固相烧结、液相烧结及反应液体烧结等四种烧结模式。它们材料结构机理与烧结驱动力方式各不相同，尤其传统陶瓷和大部分电子陶瓷烧结依赖于液相形成、粘滞流动和溶解再沉淀过程，而对于高纯、高强结构陶瓷烧结，则以固相烧结为主，它们通过晶界扩散或点阵扩散来达到物质迁移。烧结是陶瓷材料制备工艺过程中的一个十分重要的最终环节。近年来也开始对陶瓷材料进行热处理，以改善其性能。

（1） 常压烧结（或称无压烧结）

常压烧结是使用最广泛的一种方法。它在大气中烧结，即不抽真空，也不加任何保护气体在电阻炉中进行烧结。这种方法适用于烧结氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷有时也采用常压烧结。陶瓷器、耐火材料最先采用这种方法。后来，氧化铝、铁氧体等许多新的陶瓷也采用了这一方法。与其它方法相比经济有效，但也有不利之处。为了使物质所具的功能充分发挥出来，也有采用其它方法进行烧结的情况。常压烧结用电阻炉的关键部件是发热体元件。通常生产中应根据不同材料的烧结温度，而选择不同加热体的电阻炉。

（2） 热压烧结(HP)

热压烧结即是将粉末填充于模型内，在高温下一边加压一边进行烧结的方法，同时进行加温、加压(机械压力而不是气压)的烧结。加压方式一般都是单向加压，热压时的压力不能太高，一般为50MPa。而冷压成形的压力可达200 MPa，甚至更高。热压烧结的加热方式仍为电阻加热，加压方式为液压传动加载。热压烧结使用的模具多为石墨模具。它制造简单、成本低。热压烧结的主要优点是加快致密化进程，减少气孔隙，提高致密度，同时，可降低烧结温度。Si3N4、SiC、Al2O3陶瓷等使用该法烧结，然而因成本较高，故其应用受到限制。

（3） 热等静压(HIP)

热等静压一般是沿单轴方向进行加压烧结，相对而言，这种方法是借助于气体压力而施加等静压的方法。除SiC、Si3N4使用该法外，Al2O3、超硬合金等也使用该法。尽管热压烧结有许多优点，但由于是单轴向加压，故只能制得形状简单如片状或环状的样品。另外，对非等轴晶系的样品热压后片状或柱状晶粒严重择优取向而产生各向异性。热等静压与热压和无压烧结一样，已成功地用于多种结构陶瓷的烧结或后处理。此外，热等静压还可以用于金属铸件、金属基复合材料、喷射沉积成形材料、机械合金化与粉末冶金材料和产品零部件的致密化等。

（4） 气氛烧结

气氛烧结是采用各种气氛作保护或反应参与物，进行烧结。常用的有真空、氢、氧、氮和惰性气体（如氩）等各种气氛。例如透明氧化铝陶瓷可用氢气氛烧结，透明铁电陶瓷宜用氧气氛烧结，氮化物陶瓷如氮化铝等宜用氮气氛烧结。

5 特种陶瓷技术的未来发展趋势

特种陶瓷成形技术未来的发展将集中于以下几个发面：进一步开发已提出的各种无模成形技术在制备不同陶瓷材料中的应用；性能更加复杂的结构层以及在层内的穿插、交织、连接结构和成分三维变化的设计；大型异形件的结构设计与制造；陶瓷微结构的制造及实际应用；进一步开发无污染和环境协调的新技术。

在烧结方面，特种陶瓷制品因其特殊的性能要求，需要用不同于传统陶瓷制品的烧成工艺与烧结技术。随着特种陶瓷工业的发展，其烧成机理、烧结技术及特殊的窑炉设施的研究均取得突破性的进展。在特种陶瓷的精密加工方面：特种陶瓷属于脆性材料，硬度高、脆性大，其物理机械性能(尤其是韧性和强度)与金属材料有较大差异，加工性能差、加工难度大。因此，研究特种陶瓷材料的磨削机理，选择最佳的磨削方法是当前要解决的主要问题。

6 结 语

特种陶瓷由于拥有众多优异性能，因而用途广泛。现按材料的性能及种类简要说明。耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等；隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等；导热性优良的特种陶瓷可用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片；耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛，目前的工作主要集中在轴承、切削刀具方面；高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。

参考文献

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社,2005.

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北京:化学工业出版社,2007.

[3] 于思远.工程陶瓷材料的加工技术及其应用[M].北京:机械工业

出版社,2008.

Preparation and Trends of Special Ceramics

XIAO Yan

（Jiangmen Chemical Materials， Jiangmen 529100)

Abstract:Metal-ceramic as an important structural materials， high strength， high hardness， high temperature， corrosion， etc.both in traditional industries or in emerging high-tech fields have a wide range of applications. However， inherent in metal-ceramic high strength， high hardness， etc. but also to the ceramic pieces of molding and processing brings many difficulties， so a variety of ceramic forming technology research have became critical. Metal ceramic materials for development of the emerging trends in powder metallurgy technology， introduced the ceramic powder raw materials preparation techniques; describes special ceramic forming process; of the special ceramic sintering method; proposed future development of special ceramic technology.