燒結(jié)零件

據(jù)中國鋼協(xié)粉末冶金分會對國內(nèi)35 家企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年度市場總銷售鋼鐵粉末48.43萬t，比2015 年（43.50 萬t）增長11.3%，其中還原鐵粉18.77 萬t，霧化鐵粉21.78 萬t；3 家外企統(tǒng)計的進口鋼鐵粉末7.65 萬t，比2015 年增長12.9%，其中還原鐵粉7 235 t，霧化鋼鐵粉末69 265 t，合計國內(nèi)總銷量為56.08 萬t，比美國多26%，比歐洲多1.63 倍，比日本多5.20 倍。2016 年國產(chǎn)還原鐵粉產(chǎn)量比2015年增長8.4%，國產(chǎn)霧化鐵粉較2015 年增長15.2%；9家年產(chǎn)1萬t 以上的生產(chǎn)企業(yè)鐵粉產(chǎn)量36.38萬t，占總產(chǎn)量的86.4%。

此外，中國機協(xié)粉末冶金分會對45 家鋼鐵粉末用戶企業(yè)進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016 年鋼鐵粉末總用量為180 535.2 t，總金額為616 999.9 萬元，其中汽車零件用粉金額占總金額比例為64.77%，汽車零件用粉量占總用量的比例為55.90%，即100925.0 t。統(tǒng)計外的國內(nèi)合資、獨資企業(yè)和民營企業(yè)的鋼鐵粉末用量約為10.0萬t，因此2016 年國內(nèi)合計用粉量約為28.0萬t，占國內(nèi)鋼鐵粉末總銷量的50%左右。

汽車零件占總銷量的55.90%。如果以28.0萬t 的55.90%計算，則汽車零件總量在15.7萬t左右，因此，汽車市場是粉末冶金零件的主要市場。2016 年中國車市產(chǎn)銷量雙雙突破2800 萬輛，這是繼2009 年以來，中國汽車產(chǎn)銷量連續(xù)8 年蟬聯(lián)全球第一。2016 年的汽車銷量為2802.82 萬輛，如果以汽車類粉末冶金用量15.7 萬t 計算，則2016 年中國汽車的用粉量為5.6 kg/輛 。

1.在新形勢新常態(tài)下，知己才能知彼，學(xué)習(xí)才能取勝

粉末冶金是一個龐大的家族，傳統(tǒng)鐵基粉末冶金僅僅是其中的一個分支，而這個分支鏈上又有各個上下游環(huán)節(jié)，燒結(jié)零件制造是其中的一環(huán)。在當(dāng)前的形勢下，需要對其上下游熟悉和了解，知己才能知彼，有很多知識需要去學(xué)習(xí)、去研究、去探討、去模擬，只有這樣才能取勝。例如，赫格納斯是全球最大的專業(yè)生產(chǎn)制造金屬粉末的廠家，可是在其技術(shù)中心中卻有非常完整而先進的全套燒結(jié)零件制造設(shè)備。

2.廠校聯(lián)合、廠廠聯(lián)合、上下游聯(lián)合是一種發(fā)展必然趨勢

近年來說的較多的是“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合，可是有一部分項目卻是實效頗少、架子頗多，申報的科研經(jīng)費部分沒有真正用在實處。但是這種合作是一種發(fā)展趨勢，關(guān)鍵是要真正實現(xiàn)其目標(biāo)，使廠校、廠廠、上下游的聯(lián)合能夠最大限度發(fā)揮各自的能動性，使組合體的作用大于單兵單體的作戰(zhàn)能力。在材料領(lǐng)域的多方聯(lián)合、創(chuàng)新研發(fā)新型的材料是當(dāng)務(wù)之急，需要面子工程，更需要起關(guān)鍵作用、推動PM行業(yè)快速發(fā)展的新型材料。聯(lián)合是組合體受益，單體更受益，有實實在在的經(jīng)濟效益 。

鐵基燒結(jié)零件的主要原材料是鐵粉，從1797 年Hoganas 創(chuàng)建、1911 年用隧道窯生產(chǎn)還原海綿鐵粉起，發(fā)展至2015年，全球有眾多的鐵粉制造廠家生產(chǎn)各種類型的鐵粉，銷量約85萬t/a（不包括中國大陸）。

根據(jù)可得到的統(tǒng)計，北美地區(qū)2015年年產(chǎn)約42.0 萬t鐵粉（包括焊條粉2.0 萬t、其他應(yīng)用3.0 萬t），從2006年到2015 的10 年間是兩頭高中間低，主要是2009年最低，為金融危機所造成；歐洲地區(qū)2015 年年產(chǎn)約18.4萬（t 其中鐵基結(jié)構(gòu)件占81%，約 14.9萬t），從2004年到2015的12年間是高低起伏，而2009年依然是最低點，只有12.5 萬t；日本市場在2015 年年產(chǎn)約9.3萬（t 其中汽車業(yè)用量占71%），2009年為最低，僅為7.5 萬t；2015 年其他亞洲地區(qū)的鐵粉產(chǎn)量為：韓國7.0 萬t，印度4.0 萬t，中國臺灣3.0 萬t，其他國家2.0萬t，亞洲地區(qū)（不包括中國大陸）合計約25.3萬t 。

采用鐵粉為主要原材料，添加不同的合金元素，利用不同制備工藝，可以得到力學(xué)性能各異、滿足用戶需要、有廣泛市場應(yīng)用的不同類型燒結(jié)零件。從2016 年獲得中國機械零部件工業(yè)協(xié)會的粉末冶金獲獎產(chǎn)品中，可以看到優(yōu)異的燒結(jié)零件性能是以原輔材料的性能為基礎(chǔ)的。2016 中國機械零部件優(yōu)秀新產(chǎn)品的獲獎產(chǎn)品中，較為有代表性的有以下11 個零件。

（1）EA888 鏈輪組。該項目包含曲軸鏈輪、油泵鏈輪、中間軸鏈輪和平衡軸鏈輪。4 個鏈輪都要求表面致密化，表面密度大于7.5 g/cm³，致密層深度大于0.3 mm。采用表面致密化技術(shù)，在零件表面形成一層全致密層，可提高零件的硬度、耐磨性及使用壽命。其所用原材料為Fe-Mo、Ni、Mn、C。

（2）T5D 變速箱同步器齒轂。該產(chǎn)品熱處理表面硬度達(dá)到500～950 HV0.1，致密層深度0.5～2.0 mm（450 HV0.1），基本硬度大于220 HV10；材料成分標(biāo)準(zhǔn)為QJ/GAC 1110.025；密度7.0 g/cm³ 以上；腰型槽不能有拔模斜度；抗拉強度590 MPa。其所用原材料為：Fe-Ni-C。

（3）凸輪軸正時鏈輪。該產(chǎn)品為VVT領(lǐng)域的徑高比大的薄板類鏈輪，外齒和鎖銷孔均需要高頻淬火，端面加工精度高。主要性能指標(biāo)為：鎖銷孔位置度?0.1 mm，由模具保證；車削鎖銷孔所在的?89.0 mm 面的平面度0.04 mm，粗糙度Ra為1.25 mm。其所用原材料為Fe-Mo、Cu、C。

（4）VVT 定子。該產(chǎn)品熱處理表面硬度為500～950 HV0.1，致密層深度0.5～2.0 mm（450 HV0.1），基本硬度大于220 HV10；材料成分標(biāo)準(zhǔn)為QJ/GAC 1110.025；密度7.0 g/cm³以上；腰型槽不能有拔模斜度；抗拉強度590 MPa。其所用原材料為Fe-Mo、Ni。

（5）變速箱油泵轉(zhuǎn)子。內(nèi)轉(zhuǎn)子密度6.8～7.2 g/cm³，硬度70 HRB，輪廓度0.025 mm，高度公差0.005 mm；外轉(zhuǎn)子密度6.7～7.1 g/cm³，硬度70 HRB，齒頂輪廓度0.025 mm，高度公差0.005 mm。通過對成形、燒結(jié)、精整的控制和巧妙模具設(shè)計，使內(nèi)外轉(zhuǎn)子齒形輪廓度均達(dá)到0.025 mm要求；同時對清洗工序進行改進，達(dá)到高的清潔度要求。所用原材料為：內(nèi)轉(zhuǎn)子FN-0208-30，外轉(zhuǎn)子FC-0205-40。

（6）手動變速箱互鎖塊。該產(chǎn)品密度6.8 g/cm³以上，開口寬度?(8.165 ± 0.075) mm，利用DORST設(shè)備以及粉末位移功能成形。采用粉末冶金成形→燒結(jié)硬化直接完成，不依靠機加工銑削保證開口寬度等尺寸的要求。所用原材料為SINT C32。

（7）正時排氣凸輪軸皮帶輪。該產(chǎn)品密度6.6 g/cm³以上，垂直度0.025 mm以內(nèi)，正時角度(217.38 ± 0.25)° ，齒外徑全跳動0.15 mm 以內(nèi)，錐度0.15%，不平衡度（58±7）（g·cm）/kg。所用原材料為FC-0205。

（8）VVT 高精度轉(zhuǎn)子。該產(chǎn)品密度6.8 g/cm³以上，清潔度2 mg以下，外徑±0.02 mm與定子配合，全長（27.000±0.008）mm，利用粉末冶金不完全燒結(jié)的特性，進行生坯加工側(cè)孔和交叉孔，產(chǎn)品精整后再加工精度高的孔。

（9）發(fā)動機VVT 定子。該產(chǎn)品為可變氣門正時系統(tǒng)的零件，采用CNC粉末成形技術(shù)、獨特的燒結(jié)工藝、不同的整形余量，保證整形后的尺寸精度和圓度。采用的原材料為Sint-D11。

（10）曲軸雙排鏈輪。該產(chǎn)品是首次實現(xiàn)上、下層齒形交錯結(jié)構(gòu)的雙排鏈輪，密度7.0～7.1 g/cm³，清潔度0.92 mg，齒部硬度大于68 HRA，顯微硬度為680～820 HV0.1。

（11）平衡軸從動齒輪總成。該產(chǎn)品由兩個不同的粉末冶金產(chǎn)品通過橡膠粘合為一體，產(chǎn)品具有一定彈性，可以有效減緩整車震動，提高駕駛的舒適性。密度6.8 g/cm³以上，熱處理硬度65～75 HRA，齒輪精度6級。采用原輔料為Fe-Cu-C、橡膠。

從上述11 個獲獎燒結(jié)零件來看，原輔料的性能將直接影響最終零件的總體性能 。

燒結(jié)作業(yè)是間歇進行的。燒結(jié)完畢后，將燒結(jié)盤翻轉(zhuǎn)180°，燒結(jié)塊即被倒出，然后重新裝料進行燒結(jié)。燒結(jié)盤較平地吹燒結(jié)的機械化程度高，設(shè)備易于制造、漏風(fēng)率低、動力消耗不大，生產(chǎn)過程比較簡單，比帶式燒結(jié)機投資省，因此適用于小型工廠的需要。其缺點是間歇作業(yè)，每盤燒結(jié)時間長，有效面積的利用系數(shù)不高；其次，燒結(jié)礦的卸礦是采用傾翻燒結(jié)盤的方式進行的，因此，卸料時揚塵很大，造成環(huán)境污染 。2100433B

移動式燒結(jié)盤是依次排列在一條中心線上的燒結(jié)盤所組成。燒結(jié)料的裝料及點火與固定式燒結(jié)盤的作業(yè)相同，由于抽風(fēng)箱及燒結(jié)盤均在地下，而且是固定的，漏風(fēng)較低。當(dāng)某一燒結(jié)盤燒結(jié)達(dá)到終點時，用橋式吊車把燒結(jié)盤連同燒結(jié)礦一起吊起來，送往破碎及篩分處 。

燒結(jié)盤燒結(jié)是一種簡單的鐵礦石燒結(jié)工藝，所使用的燒結(jié)盤有固定式及移動式兩種。均由裝料小車、點火小車、燒結(jié)盤、抽風(fēng)系統(tǒng)所組成 。