粉末冶金的起源与发展均与汽车产业密不可分,由于粉末冶金巨大的潜力,美国汽车三巨头早在1941年就建立了粉末冶金部门用于研发自身需要的粉末冶金零部件。汽车产业使用的粉末冶金制品主要有两类,一种是自润滑轴承,另一种是粉末冶金结构零件,前者主要是由90Cu-10Sn青铜生产的,后者基本上是由铁粉为基本原料制造的,下面就由贤集网小编我来给大家简单的讲解一下!
从粉末冶金的发展史上看,粉末冶金结构零件在一定程度上是有粉末冶金自润滑轴承发展起来的。粉末冶金自润滑轴承,又称为烧结金属含油轴承,构造简单但因其多孔性自行供油特性所以必须才有粉末冶金制造。铁基自润滑轴承经济实用,已经被汽车行业广泛采用。而粉末冶金结构零件的产生之初就是为了替代已有的齿轮、链轮、凸轮及各种形状的铸件,锻造件以及需要切削加工的零件和开发新种类的零件。
同步器作为汽车机械式变速器的重要部件起到使换挡迅速方便,减轻换挡冲击的作用。而同步器锥环作为同步器的核心部件,经常受到换挡拨环力矩、摩擦力矩的冲击以及磨损,一旦其失效,变速器将不能换挡。过去同步器锥环多采用耐磨的铝锰黄铜精锻而成,而现在国内外汽车企业为降低成本、提高寿命,往往采用粉末冶金制造该零件。同步器锥环需要搞得尺寸精度及良好的耐磨损性能,目前国内外已经有成品面世。日本Aichi Machine Industry Co.制造的粉末冶金钢同步器锥环获得了美国MPIF(金属粉末工业联合会)组织的粉末冶金零件设计大赛优秀奖,该零件比拉削的钢零件可节约成本25%。
曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮是用于发动机控制点火、喷油、气门开闭等动作的关键部件,对于发动机最大功率、最大扭矩、燃油消耗率起重要作用。过去汽车采用45钢或40Gr经调质处理作为曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮使用,现在从降低成本和减少切削加工两方面考虑,许多新型发动机已经采用粉末冶金材料制造以上两类零件。正时齿轮的主要制造要求是尺寸精度,这就需要模具在设计和制造过程中严格,国外有采用电火花加工的工艺,能够比较精确地将模具加工出来,然后研磨降低粗糙度。
发动机连杆是连接曲轴和活塞的连接件,将活塞产生的动力传递给曲轴,将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,工作中承受活塞销的作用力和活塞的往复惯性力,这些力大小、方向随时间快速变化,所以连杆承受压缩、拉伸等交变载荷的作用,故连杆必须有足够的刚度和疲劳强度。疲劳强度不足,往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂,进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足,则会造成杆体弯曲变形及连杆大头的失圆变形,导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。汽车发动机连杆多采用锻造或铸造工艺,锻造生产的连杆分为调质钢和非调质钢。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,该项应用前景广阔。
凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半,不过通常它的转速依然很高,而且需要承受很大的扭矩,因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性,因此凸轮轴在发动机中占据着十分重要的地位。近年来,研究人员提出了新型组合式中空凸轮轴,具有重量轻、能耗低、中空结构可做润滑油路的优点。首先把粉末冶金凸轮压坯套入中空管,然后进行烧结工艺,巧妙地利用了烧结后粉末冶金收缩的特性。该工艺具有广泛的应用前景。
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