浅谈粉末冶金材料在汽车上的应用

浅谈粉末冶金材料在汽车上的应用

作者：赵生莲

来源：《北极光》2016年第12期

摘要：粉末冶金具有密度可调可使质量减轻，孔隙的阻尼作用可使振动和噪音降低，通过组成调节可实现耐热和耐磨，模具化的量产可保证性能和尺寸的一致性，特殊工艺的采用可使复杂零件的生产成为可能的优点，在汽车制造业广泛应用粉末冶金零件。

关键词：粉末冶金；汽车

1引言

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，經过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金作为一种独特的零件制造技术，因其具有无切削、成本低、效率高的优点，越来越受到重视。随着全球工业化的蓬勃发展，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航天、航空等领域。

汽车制造业中使用的粉末冶金零件非常多，粉末冶金零件在汽车制造业广泛被应用的原因除了其节材、省能、低成本之外，还在于粉末冶金工艺和其生产的零部件具有以下优势：密度可调可使质量减轻，孔隙的阻尼作用可使振动和噪音降低，通过组成调节可实现耐热和耐磨，模具化的量产可保证性能和尺寸的一致性，特殊工艺的采用可使复杂零件的生产成为可能。

2粉末冶金汽车零件的特点及其在汽车上的应用

2.1品种多，产量大

近年平均每辆轿车使用的粉末冶金件质量大幅上升，按用途构成为：发动机41.1%、传动部31.2%、底盘16.7%、电器4.2%、燃料3.1%、车身2.2%、其他1.4%。

粉末冶金结构件在汽车中的应用，常见的有带轮、链轮、齿毂、凸轮、连杆、阀座等。

2.2精度高、性能好

最高精度可达0.01mm，且表面光滑，与传统研磨工艺精度相仿。

用粉末冶金材料做同步器锥环，目前国内外已经有成品面世。同步器，是使在换挡中相互接合的齿轮实现同步的装置。在换挡过程中，应当使准备啮合的那一对齿轮的接合齿圈的圆周速度达到相等（即同步），才能平顺地挂上挡。否则，两齿轮齿圈间会发出冲击和噪音，影响齿轮的寿命。为了便于换挡，汽车变速器在常用的各挡间都装有同步器，使相啮合的一对齿轮先同步，而后啮合。而同步器锥环作为同步器的核心部件，是需要有高的精度和耐磨性。

许多新型发动机用粉末冶金材料来做曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮。四冲程的发动机活塞运动时气门的动作必须得受控，也就说气门的动作的时刻和状态必须是和活塞运动的状态和时刻是一致的，而曲轴与凸轮轴并不是在一个轴线上，他们之间必须得有传动系统来连接，（当然，有一部分是下置凸轮轴的，这种形式的发动机目前比较少，但是同样也要正时齿轮的。）这个传动系统是由两个齿轮和一条链条或者是皮带来完成的，那么这两个齿轮就叫做正时齿轮，因此正时齿轮也是需要有高的尺寸精度和良好的使用性能。

美国通用公司、德国宝马公司等企业已经在其生产的发动机中采用粉末冶金连杆。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。因此，连杆应具有以下性能：一、为了防止连杆在工作中发生弯曲变形，连杆应具有足够的刚度；二、连杆工作时，会受到交变载荷和冲击载荷作用，所以应具有足够的疲劳强度和冲击韧性；三、连杆作为高速运动件，为了减少惯性力，降低能耗和噪声，重量应该轻。而粉末冶金结构件密度小、性能好，能满足上述性能要求。

2.3节材、省能

粉末冶金零件的材料利用率、以铁基为例，其能耗分别为95%和28.5kJ/kg，而其它生产的方式数据则落在50-90%，38-82kJ/kg之间。

2.4结构复杂

适于生产结构较为复杂、传统工艺无法生产的产品，并能大批量地生产。

3结束语

我国汽车工业的快速发展，为高新能铁基粉末冶金件的生产发展提供了良好的机遇；而作为一种新材料技术的粉末冶金的发展，也会促进汽车工业的发展。

（作者单位：攀枝花学院）