粉末冶金發(fā)展方向

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1粉末冶金技術(shù)特點與發(fā)展趨勢

1.1粉末冶金技術(shù)特點

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、可制造形狀復雜和難以機械切削加工的特點。一般認為,粉末冶金技術(shù)工藝的特點如下:

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(如提高強度、耐磨性等);

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

8)對于自潤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

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度化趨勢:通過對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、燒結(jié)機理、斷裂力學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:著眼于粉體流動、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),是降低競爭成本、減少制造工序、適應(yīng)國際化市場的必然要求。

3)粉末冶金零部件的高精度化趨勢:通過對粉末冶金工模具、粉末冶金設(shè)備、粉末冶金工藝過程的精確設(shè)計和控制,實現(xiàn)粉末冶金零部件宏觀尺寸的更高精度;通過對粉體特性、粉末冶金過程顯微組織、粉末冶金工藝過程的精確設(shè)計和控制,實現(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合化趨勢:針對國際化的高端市場,研究和開發(fā)出高附加值的新型復合材料或者復合有附加性能的新型材料,是各國粉末冶金工作者努力追求的目標。這就要求在諸如復合材料設(shè)計、成行固化、復合材料組織控制、性能評價等方面能夠做出開創(chuàng)性的突破。

5)粉末冶金設(shè)計的微觀化趨勢:由宏觀的尺寸———形狀———性能設(shè)計層面,結(jié)合到顯微組織———微觀結(jié)構(gòu)———性能的設(shè)計層面,粉末冶金設(shè)計也由粉體特性設(shè)計、模具設(shè)計、產(chǎn)品形狀設(shè)計等宏觀設(shè)計體系向顯微組織和顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計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:利用數(shù)值優(yōu)化技術(shù)、動態(tài)測試技術(shù)和計算機模擬技術(shù),通過對粉末冶金生產(chǎn)過程進行動態(tài)的觀測和數(shù)值化的控制,可以實現(xiàn)對粉末冶金產(chǎn)品品質(zhì)的動態(tài)檢測控制,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:近年來,高速壓制成形、流動溫壓成形、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)流程的單位時間效能,是粉末冶金技術(shù)的最新發(fā)展趨勢。

8)粉末冶金制造過程清潔高效和環(huán)保的趨勢:尋求資源的再生利用和減少生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染,是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。因此,針對易再生材料的設(shè)計、有害物質(zhì)的材質(zhì)控制、潤滑劑的煤煙控制、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)計和工藝設(shè)計的角度,進行技術(shù)創(chuàng)新,使粉末冶金各項工藝流程符合環(huán)保的強制性法規(guī),從而使粉末冶金產(chǎn)業(yè)更清潔、更環(huán)保。

2我國粉末冶金工業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

關(guān)于我國粉末冶金工業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,國內(nèi)粉末冶金工業(yè)界的人士如韓風麟、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,包括以下幾個方面:

1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)布局不合理:我國現(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,我國規(guī)模較大的主要44家硬質(zhì)合金企業(yè)實現(xiàn)的年銷售收入僅為SANDVSIK公司的21.4%,其平均利潤也僅為SANDVSIK公司的44%。

2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和市場結(jié)構(gòu)不合理:目前,我國粉末冶金企業(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)品競爭無序、低端產(chǎn)品出現(xiàn)生產(chǎn)過剩、假冒偽劣產(chǎn)品充斥市場等問題嚴重制約著我國粉末冶金企業(yè)和市場的健康發(fā)展。

3)工藝技術(shù)和裝備總體水平相對落后、自動化程度不高,先進設(shè)備少且不配套,生產(chǎn)效率低。我國粉末冶金企業(yè)的生產(chǎn)工序仍然是以手工操作或自動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爭優(yōu)勢。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。部分國有大中型企業(yè)盡管引進了大量國外的先進裝備,但由于耗資巨大,長期造成企業(yè)贏利包袱,或者設(shè)備使用效率低等原因,事實上并不能形成相對于國外競爭對手甚至是國內(nèi)競爭對手的相對優(yōu)勢,無法改變市場競爭格局。

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。我國粉末冶金企業(yè)長期偏重于固定資產(chǎn)的投入,加之企業(yè)自身贏利能力嚴重不足,在科技方面的實際投入遠遠低于國外先進企業(yè)。目前,我國粉末冶金企業(yè)還沒有建立一家具有國際先進水平的研究機構(gòu),沒有形成面向全國乃至全球的科研平臺,資源整合仍然存在嚴重的不足,總體缺乏技術(shù)競爭優(yōu)勢。

5)企業(yè)運作流程效率低、企業(yè)管理水平不高、資本運營和戰(zhàn)略決策能力有限,行業(yè)競爭能力匱乏。