粉末冶金發(fā)展方向論文
1粉末冶金技術特點與發(fā)展趨勢
1.1粉末冶金技術特點
粉末冶金技術作為一種應用比較廣泛的精密成形技術,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)通過燒結后處理工藝(如燒結后熱處理工藝、燒結后表面處理工藝等),可以靈活改善零件的性能(如提高強度、耐磨性等);
7)在技術設計和工藝設計上,形狀自由度極高,可以設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粉末冶金技術發(fā)展趨勢
目前,粉末冶金技術的發(fā)展日新月異,隨著一系列新技術、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、燒結硬化等,粉末冶金技術正朝著高致密化、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、燒結過程粉末特性控制、粘結劑等角度,大力發(fā)展近凈成形和近終成形的高致密化工藝技術,是降低競爭成本、減少制造工序、適應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、粉末冶金設備、粉末冶金工藝過程的精確設計和控制,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計和控制,實現(xiàn)粉末冶金零部件微觀領域的顯微精度。
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)粉末冶金設計的微觀化趨勢:由宏觀的尺寸———形狀———性能設計層面,結合到顯微組織———微觀結構———性能的設計層面,粉末冶金設計也由粉體特性設計、模具設計、產(chǎn)品形狀設計等宏觀設計體系向顯微組織和顯微結構設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、動態(tài)測試技術和計算機模擬技術,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、燒結硬化等流程集成化技術的產(chǎn)生和應用,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計、有害物質(zhì)的材質(zhì)控制、潤滑劑的煤煙控制、燒結氣氛再生方法的開發(fā)和燒結零件的輕量化等,從合金設計和工藝設計的角度,進行技術創(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)結構和行業(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、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)品結構和市場結構不合理:目前,我國粉末冶金企業(yè)的產(chǎn)品技術含量與附加值低、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)工藝技術和裝備總體水平相對落后、自動化程度不高,先進設備少且不配套,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,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。
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