粉末冶金發(fā)展方向

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1粉末冶金技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

1.1粉末冶金技術(shù)特點(diǎn)

粉末冶金技術(shù)作為一種應(yīng)用比較廣泛的精密成形技術(shù),具有少無切削加工、材料利用率高、制造過程清潔高效、生產(chǎn)成本低、可制造形狀復(fù)雜和難以機(jī)械切削加工的特點(diǎn)。一般認(rèn)為,粉末冶金技術(shù)工藝的特點(diǎn)如下:

1)不需要或者只需要極少量的切削加工;

2)材料利用率可高達(dá)97%以上;

3)零件尺寸的制造公差較小且具有再現(xiàn)性,從而產(chǎn)品可獲得很高的尺寸精度和良好的一致性;

4)材料成分、微觀組織及組成可以科學(xué)調(diào)整;

5)零件表面光潔度較好;

6)通過燒結(jié)后處理工藝(如燒結(jié)后熱處理工藝、燒結(jié)后表面處理工藝等),可以靈活改善零件的性能(如提高強(qiáng)度、耐磨性等);

7)在技術(shù)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)上,形狀自由度極高,可以設(shè)計(jì)和制造出其他金屬成形工藝不能制造的形狀復(fù)雜或奇特的零件;

8)對(duì)于自潤(rùn)滑等粉末冶金多孔材料,可通過控制孔隙度來獲得材料或產(chǎn)品的性能;

9)適合中等至大批量的零件生產(chǎn)。

1.2粉末冶金技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前,粉末冶金技術(shù)的發(fā)展日新月異,隨著一系列新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn),如粉末冶金注射成形、溫壓成形、流動(dòng)溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形、微波燒結(jié)、燒結(jié)硬化等,粉末冶金技術(shù)正朝著高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向發(fā)展。

1)粉末冶金零部件的少無缺陷的高強(qiáng)度化趨勢(shì):通過對(duì)材料的組織控制和制造工藝的綜合研究,從粉體粒子的流動(dòng)、燒結(jié)機(jī)理、斷裂力學(xué)等方面找到缺陷形成的原因并提出解決方案。

2)粉末冶金成形技術(shù)的近凈成形和近終成形趨勢(shì):著眼于粉體流動(dòng)、充填成形、燒結(jié)過程粉末特性控制、粘結(jié)劑等角度,大力發(fā)展近凈成形和近終成形的高致密化工藝技術(shù),是降低競(jìng)爭(zhēng)成本、減少制造工序、適應(yīng)國(guó)際化市場(chǎng)的必然要求。

3)粉末冶金零部件的高精度化趨勢(shì):通過對(duì)粉末冶金工模具、粉末冶金設(shè)備、粉末冶金工藝過程的精確設(shè)計(jì)和控制,實(shí)現(xiàn)粉末冶金零部件宏觀尺寸的更高精度;通過對(duì)粉體特性、粉末冶金過程顯微組織、粉末冶金工藝過程的精確設(shè)計(jì)和控制,實(shí)現(xiàn)粉末冶金零部件微觀領(lǐng)域的顯微精度。

4)粉末冶金材料功能復(fù)合化趨勢(shì):針對(duì)國(guó)際化的高端市場(chǎng),研究和開發(fā)出高附加值的新型復(fù)合材料或者復(fù)合有附加性能的新型材料,是各國(guó)粉末冶金工作者努力追求的目標(biāo)。這就要求在諸如復(fù)合材料設(shè)計(jì)、成行固化、復(fù)合材料組織控制、性能評(píng)價(jià)等方面能夠做出開創(chuàng)性的突破。

5)粉末冶金設(shè)計(jì)的微觀化趨勢(shì):由宏觀的尺寸———形狀———性能設(shè)計(jì)層面,結(jié)合到顯微組織———微觀結(jié)構(gòu)———性能的設(shè)計(jì)層面,粉末冶金設(shè)計(jì)也由粉體特性設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、產(chǎn)品形狀設(shè)計(jì)等宏觀設(shè)計(jì)體系向顯微組織和顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的微觀體系深入和發(fā)展。

6)粉末冶金過程控制的數(shù)值模擬化趨勢(shì):利用數(shù)值優(yōu)化技術(shù)、動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),通過對(duì)粉末冶金生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀測(cè)和數(shù)值化的控制,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末冶金產(chǎn)品品質(zhì)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)控制,可以大大提高產(chǎn)品的成品率和生產(chǎn)效率。

7)粉末冶金制造工藝流程集成化和低成本化趨勢(shì):近年來,高速壓制成形、流動(dòng)溫壓成形、微波燒結(jié)、燒結(jié)硬化等流程集成化技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用,極大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生產(chǎn)流程的單位時(shí)間效能,是粉末冶金技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)。

8)粉末冶金制造過程清潔高效和環(huán)保的趨勢(shì):尋求資源的再生利用和減少生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的污染,是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。因此,針對(duì)易再生材料的設(shè)計(jì)、有害物質(zhì)的材質(zhì)控制、潤(rùn)滑劑的煤煙控制、燒結(jié)氣氛再生方法的開發(fā)和燒結(jié)零件的輕量化等,從合金設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的角度,進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,使粉末冶金各項(xiàng)工藝流程符合環(huán)保的強(qiáng)制性法規(guī),從而使粉末冶金產(chǎn)業(yè)更清潔、更環(huán)保。

2我國(guó)粉末冶金工業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

關(guān)于我國(guó)粉末冶金工業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,國(guó)內(nèi)粉末冶金工業(yè)界的人士如韓風(fēng)麟、黃伯云、鄒仿棱等從不同的角度,作過多次精辟的分析和論述,大致而言,包括以下幾個(gè)方面:

1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)布局不合理:我國(guó)現(xiàn)有各類粉末冶金企業(yè)近千家,分布在不同的行業(yè)和區(qū)域。由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史特殊原因以及不同行業(yè)與區(qū)域的多頭管理,出現(xiàn)了低水平重復(fù)建設(shè)、大中小企業(yè)并存、企業(yè)效能和效益較低的產(chǎn)業(yè)格局。大部分中小型企業(yè)的規(guī)模小、條件差、水平低,且存在不同行業(yè)間的條塊分割,而真正能夠形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的企業(yè)還不足十家。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)規(guī)模較大的主要44家硬質(zhì)合金企業(yè)實(shí)現(xiàn)的年銷售收入僅為SANDVSIK公司的21.4%,其平均利潤(rùn)也僅為SANDVSIK公司的44%。

2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)結(jié)構(gòu)不合理:目前,我國(guó)粉末冶金企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)含量與附加值低、高端產(chǎn)品所占份額極少、中低端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)無序、低端產(chǎn)品出現(xiàn)生產(chǎn)過剩、假冒偽劣產(chǎn)品充斥市場(chǎng)等問題嚴(yán)重制約著我國(guó)粉末冶金企業(yè)和市場(chǎng)的健康發(fā)展。

3)工藝技術(shù)和裝備總體水平相對(duì)落后、自動(dòng)化程度不高,先進(jìn)設(shè)備少且不配套,生產(chǎn)效率低。我國(guó)粉末冶金企業(yè)的生產(chǎn)工序仍然是以手工操作或自動(dòng)化操作與手工操作為主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。相反,卻表現(xiàn)出生產(chǎn)過程損耗大、產(chǎn)品精度低、合格率低和產(chǎn)品一致性差等較為突出的問題。部分國(guó)有大中型企業(yè)盡管引進(jìn)了大量國(guó)外的先進(jìn)裝備,但由于耗資巨大,長(zhǎng)期造成企業(yè)贏利包袱,或者設(shè)備使用效率低等原因,事實(shí)上并不能形成相對(duì)于國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手甚至是國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的相對(duì)優(yōu)勢(shì),無法改變市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。

4)科技創(chuàng)新能力薄弱、研發(fā)體制不健全、新技術(shù)和新產(chǎn)品的推出速度過慢。我國(guó)粉末冶金企業(yè)長(zhǎng)期偏重于固定資產(chǎn)的投入,加之企業(yè)自身贏利能力嚴(yán)重不足,在科技方面的實(shí)際投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外先進(jìn)企業(yè)。目前,我國(guó)粉末冶金企業(yè)還沒有建立一家具有國(guó)際先進(jìn)水平的研究機(jī)構(gòu),沒有形成面向全國(guó)乃至全球的科研平臺(tái),資源整合仍然存在嚴(yán)重的不足,總體缺乏技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

5)企業(yè)運(yùn)作流程效率低、企業(yè)管理水平不高、資本運(yùn)營(yíng)和戰(zhàn)略決策能力有限,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力匱乏。