用于福特汽車扭力變速卡車齒輪箱中的輸出軸套，由位于依利諾斯洲 Schill Park的芝加哥粉末金屬產(chǎn)品公司制造，在2004年黑色金屬粉末行業(yè)聯(lián)合會(huì)MPIF 際設(shè)計(jì)比賽中得獎(jiǎng)： 零件是由溫?cái)D壓成形技術(shù)制造的，*小密度為7．2g／cm ，*小極限抗拉強(qiáng)度為1 070 MPa：外螺旋齒和直齒漸開線花鍵接近*終形狀。該零件*初設(shè)計(jì)是鍛件，使用粉末冶金溫?cái)D壓技術(shù)后 可以節(jié)約30％的成本。更好的粉末和新的工藝擴(kuò)大了粉末冶金業(yè)的應(yīng)用范圍。
    對(duì)北美粉末冶金行業(yè)的前景持謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度。新的和改進(jìn)的原材料、更*的加工方法和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)使該技術(shù)更接近鍛造材料的機(jī)械性能。 為“三巨頭”車輛提供動(dòng)力的大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)有賴于粉末鍛造(P／F)連桿。P／F 連桿在北美連桿市場(chǎng)的份額占60％ 以上據(jù)估計(jì)，自1986年設(shè)計(jì)首只P／F 漣桿用于福特汽車1．9L發(fā)動(dòng)機(jī)以來，已經(jīng)生產(chǎn)了5億多只P／F連桿。車輛中使用粉末冶金趨勢(shì)仍然在增加，2004年達(dá)到每輛19．5kg，據(jù)估計(jì)在下一個(gè)3 a間，每年每輛車P／M(粉末冶金)件至少增加1磅。
    北美該行業(yè)包括金屬粉末生產(chǎn)商、設(shè)備供應(yīng)商、P／M零件生產(chǎn)商和專用產(chǎn)品制造商，在該行業(yè)中不同的工藝將金屬粉末固化為*的零件和形狀。與P／M競(jìng)爭(zhēng)的主要工藝包括機(jī)械加工、熔模鑄造、灰鐵鑄造和精密沖裁。
金屬粉末的發(fā)展
    2004年金屬粉末特別是鋼鐵粉末的裝運(yùn)量約接近歷史記錄。2004年鋼鐵金屬粉末的裝運(yùn)超過431 205￡。鐵粉制造商正在推進(jìn)這一技術(shù)使P／M 零件具有更高的密度，從而開創(chuàng)可與鍛造材料競(jìng)爭(zhēng)的新的應(yīng)用領(lǐng)域。
    例如：位f新澤西州Cinnaminson市的Hoeganaes公司介紹了1種密度更高的產(chǎn)品ANCORMAX—D，通過2次擠壓、2次燒結(jié)，密度可達(dá)約7．6 g／cm ， 這種產(chǎn)品為自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的高強(qiáng)度P／M齒輪提供了新的市場(chǎng)機(jī)遇?
    表面致密和滲碳使之具有與鍛造齒輪相近的性能。*近該公司介紹了1種新的含鉻高強(qiáng)度合金粉末，這是粘合處理粉米系列產(chǎn)品中的第1種，它能在常規(guī)爐中在1 121℃燒結(jié)30 rain。由這種材料制成的零件，密度范圍在7．0至7．3 g／cm 之間，抗拉強(qiáng)度約為1 103 MPa。開發(fā)這種材料是為了消除通常與鉻有關(guān)的氧化問題。新的合金體系在一次沖壓和一次燒結(jié)條件下具有很好的強(qiáng)度、淬火性、抗疲勞和剛性，是需要二次處理合金的替代材料，成本有效性高。
    位于賓夕法尼亞洲Hollsopple市的北美Hoganas公司和它在瑞典的母公司Hoganas AB已經(jīng)研制了預(yù)合金鉻材料取代銅、鎳、鉬之類的合金元素。通常使用的P／M合金元素與鉻之間不斷增加的成本差，激發(fā)了人們對(duì)鉻預(yù)合金化材料的興趣。通過將高密度、高溫?zé)�結(jié)和燒結(jié)硬化的組合，使性能達(dá)到*佳化。
    例如，隨著工藝的改進(jìn)，抗拉強(qiáng)度的范圍可達(dá)1 200～1 400MPa。此外，彎曲疲勞強(qiáng)度也在300～450 MPa之間。
預(yù)合金化粉末
    預(yù)合金化粉末的表面致密化是能進(jìn)一步擴(kuò)展P／M新的應(yīng)用領(lǐng)域的又一個(gè)趨勢(shì)，例如，高強(qiáng)度傳動(dòng)齒輪，對(duì)彎曲和表面接觸疲勞比磨損更敏感。接觸疲勞試驗(yàn)證實(shí)，表面致密化和表面硬化的材料與普通鍛鋼的性能一致。
    悍馬H2傳動(dòng)箱采用了帶外齒的主動(dòng)齒輪密度達(dá)到7．75 g／cm 。在選擇4輪驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，鏈輪將2 1lOJ的扭矩分配到后驅(qū)動(dòng)輪上。位于加拿大魁北克索瑞爾市的魁北克金屬粉末有限公司(QMP)研制出1種新的擴(kuò)散粘接粉末，具有極高的抗疲勞性能。據(jù)該公司報(bào)道：由于采用了能提高綠色零部件的機(jī)械強(qiáng)度的特種潤(rùn)滑劑，燒結(jié)硬化材料的綠色機(jī)加工成為了工業(yè)現(xiàn)實(shí)。
    位于新澤西州Wyckof市的因科特種產(chǎn)品公司開發(fā)出1種新型的超細(xì)的鎳粉，這種粉末可以通過常規(guī)的混合方法彌散于P／M等級(jí)鐵粉中。由于改善了1—2／zm顆粒的彌散性，使其物理性能優(yōu)于采用標(biāo)準(zhǔn)鎳粉制成的鋼制件。因科公司的研究人員報(bào)道說：由于在常規(guī)燒結(jié)溫度下鎳彌散性的增大，而顯著提高了強(qiáng)度和淬火性。除此之外，混合鎳彌散性的改善降低了性能的變數(shù)。
粉末供應(yīng)商
    金屬粉末市場(chǎng)由5家鐵粉末生產(chǎn)商主宰，他們占北美金屬粉末生產(chǎn)和使用的主要份額鋁、銅、鎳和鎢按產(chǎn)量和發(fā)運(yùn)量依次排列。
與其他原材料供應(yīng)商一樣，在粉末生產(chǎn)中．金屬粉末生產(chǎn)商面臨著用于粉末制造的原材料的金屬成本不斷攀升的事實(shí)，特別是需要廢鋼、銅、鎳和鉬的公司及工藝過程受到?jīng)_擊。由于中國(guó)對(duì)原材料無(wú)限制的進(jìn)口，大大促進(jìn)了北美的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和全球的需求導(dǎo)致商品價(jià)格急劇攀升。大多數(shù)行業(yè)觀察家預(yù)測(cè)2005年高位的價(jià)格不會(huì)回落。
    較高的商品價(jià)格迫使粉末供應(yīng)商在賣給粉末冶金零件制造商時(shí)收取附加費(fèi)。然而，零件制造商將附加費(fèi)轉(zhuǎn)嫁給他們的客戶時(shí)遇到了困難，這些客戶大多數(shù)是汽車原設(shè)備制造商及第1道、第2道供應(yīng)商。這種局面導(dǎo)致利潤(rùn)降低。
加工設(shè)備
    P／M行業(yè)的加工設(shè)備方面，包括生產(chǎn)模具、擠壓機(jī)及燒結(jié)爐的公司。盡管2004年P(guān)／M零件的業(yè)務(wù)量呈上升趨勢(shì)，許多設(shè)備供應(yīng)商因人們不愿意增加P／M零件的生產(chǎn)能力而遭受了損失：公司反對(duì)在額外的生產(chǎn)能力上投資，除非那些超過800t的大型擠壓機(jī)。然而，在P／M行業(yè)呈現(xiàn)出將擠壓機(jī)與燒結(jié)爐連接起來的自動(dòng)化的強(qiáng)勁勢(shì)頭這一趨勢(shì)可提高制造效率．減少勞動(dòng)力．并能幫助制造商與亞洲的生產(chǎn)商競(jìng)爭(zhēng)。
行業(yè)改革
    在過去幾年．通過音并和國(guó)際化，P／M零件行業(yè)發(fā)生了巨大的變化：*近5年來20家公司易手。大的國(guó)際公司如英格蘭的GKN pk和北美的Metaldyne公司、Hawk公司及金屬粉末制品公司，通過收購(gòu)P／M零件生產(chǎn)廠而提高了生產(chǎn)能力例如，自1998年以來，GKN燒結(jié)金屬公司已經(jīng)購(gòu)買了13家P／M零件公司。該集團(tuán)公司擁有7000名雇員其名下還包括鐵粉末生產(chǎn)商Hoeganaes公司。公司報(bào)道：2003年P(guān)/M和金屬粉末銷售達(dá)到6，08億磅(約12億美元)。
    北美P／M零件行業(yè)擁有約110家公司，其總銷售額可接近20億美元。進(jìn)入 2005年大多數(shù)P／M零件制造商前景樂觀。

譯自美刊《ADVANCED MATERIALS＆PROCESSES>>2005．No3

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