粉末冶金汽车材料从小型向大型化、从低强度向高强度发展
发布时间:2014/6/16 0:09:56
粉末冶金零件以其节能、节材、环保及适于大批量生产等诸多优点而在制造业中获得高速增长。全世界粉末冶金总产量的60%-70%用于汽车工业。在欧洲,汽车零部件大部分由压铸件、锻件等毛坯切削加工而 成。而在美国和日本,自从汽车工业产生之日起,粉末冶金(PM)技术就伴随着汽车零件的生产。尤其是日本,资源短缺,对粉末冶金汽车零件的发展尤为重视。
1939年,美国开始在汽车中使用铁基粉末冶金油泵齿轮。为了进一步提高粉末冶金零件的强度,粉末锻造技术应运而生。粉末锻造是将粉末冶金与锻造技术有机地结合起来,使零件的力学性能接近或超过普 通锻造的一种粉末冶金技术。20世纪40年代初,美国GM公司就开始了粉末冶金塑性加工技术的研究。1964 年,美国GKC公司采用粉末锻造方法研制出汽车发动机连杆,这对粉末塑性加工技术的发展起了积极的推动 作用。同年,英国GKN公司对粉末锻造材料、工艺及预成型坯的力学、物理性能进行研究,并生产成功 Porsche 928连杆。 20世纪60年代后期,以美国为中心,对这一新兴精密锻造技术进行了研究与开发。20 世纪70年代初,美国GM和法国Federal Mogul公司分别建立各自的生产线,大规模生产粉末锻造齿轮和汽车 自动变速器用轴承内、外圈。进入20世纪80年代,粉末锻造技术得到更大的发展。1981年,日本丰田汽车 公司首先建立了中等尺寸的汽车发动机连杆粉末锻造生产线,影响巨大。1987年,美国Ford公司在Escort 与Linx1.9L发动机中率先使用了粉末冶金锻造连杆。随后,在4.6L的V8发动机中采用了较大的粉末冶金锻 造连杆。Ford公司还在3.0LV6、4.2LV6及5.4LV8载货车发动机中使用粉末冶金锻造连杆。1993年,美国GM 公司把粉末冶金连杆用于CadillacV8发动机。英国汉丁堡大学的J.R.Moon研究组研究了粉末烧结体的摆碾 技术,该技术被认为是目前可以获得大型粉末制品的惟一先进方法。
对上述材料进行分析不难看出,粉末冶金汽车材料是从小型向大型化、从低强度向高强度发展的。20世纪70年代以后,粉末冶金汽车材料逐步由铁基、铜基重金属合金向轻合金、高强度方向发展,特别是铝 基合金发展更为迅速。铝合金作为汽车材料有许多优点,一是密度低;二是铝合金汽车零件不需要作防锈处 理(由于铝合金能形成一种特殊的保护膜,所以一般不需要作表面涂覆等防锈处理);三是铝合金汽车零件具 有较强的吸能性,在碰车时能比钢制零件多吸收50%以上的冲击能,提高了振动的阻尼,从而减少了对人的 伤害,并提高了安全性和乘坐的舒适性。粉末冶金铝合金汽车零件的重大进展是Metal Powder Products公 司成功地开发了用于通用汽车公司的Northsta顶置发动机的粉末冶金铝基凸轮轴轴承盖,这是*个大量 用于美国汽车工业的粉末冶金铝基结构件。从1993年台架试验或现生产应用,迄今己使用2500多万只这种 凸轮轴轴承盖,从未发生过发动机失效。美国GM公司的新式Vortec 4200型4.2LV6发动机中就有14个粉末冶 金铝基凸轮轴轴承盖。此外,Saturn与Chrysler公司也己大量采用这种凸轮轴承盖。
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