粉末冶金隸屬于機械零件的加工工藝，是一種高新技術，用粉末冶金工藝制造的產品主要應用于汽車、摩托車、工程機械、家電和農機等行業(yè)。從全球范圍來看，粉末冶金產業(yè)與汽車工業(yè)的發(fā)展高度關聯(lián)。歐洲粉末冶金協(xié)會刊發(fā)的《VI-SION 2025--Future Developments for the European PM Industry》中指出，汽車工業(yè)使用的粉末冶金零件占到了粉末冶金結構件總產量的70%～80%。

當前汽車正在向高性價比、節(jié)能、輕量化和電氣化的方向發(fā)展。隨之相適應的是，粉末冶金材料和工藝技術的研發(fā)目標正轉向提高產品力學性能、改善尺寸精度、降低產品價格以及滿足健康和安全法規(guī)要求，以期為汽車產業(yè)的多種發(fā)展趨勢提供有力的支持。下文帶大家看看粉末冶金技術在汽車零件的應用情況。

一、粉末冶金技術在國內外汽車領域的發(fā)展

北美地區(qū)在粉末冶金領域的開放程度很高，研發(fā)、生產及咨詢分工明確，合作密切。美國金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會與美國能源部早在2001年就制訂了短中長期發(fā)展規(guī)劃，爭取到2020年使得與汽車制造業(yè)相關的粉末冶金市場以每年12%的幅度遞增，并使從事全行業(yè)的勞動生產率以每年8%的幅度增長。歐洲地區(qū)的粉末冶金生產技術先進，管理制度也比較完善，每年有大量的新技術、新產品被開發(fā)和應用。北歐地區(qū)尤為發(fā)達，比較典型的是代表原歐洲共同體國家的粉末冶金工業(yè)。日本汽車在1980年使用粉末冶金零件的質量為3g/輛，但應用比率卻以每年6%的幅度遞增。中國汽車的粉末冶金零件總用量平均不到6 kg/輛，與發(fā)達國家的差距較大。

圖示：北美、歐洲和日本1980—2015年期間每輛汽車上的粉末冶金零件用量

圖例：用于福特和通用汽車的自動變速器系統(tǒng)中使用的粉末冶金部件

二、汽車上的粉末冶金零件

1、變速器同步器錐環(huán)

在汽車機械式變速器中，同步器的作用是方便換擋，減少換擋時汽車受到的沖擊。同步器錐環(huán)可以有效應對來自換擋時的各種力矩沖擊，減少對同步器造成的磨損，實現(xiàn)變速器順利換擋。

傳統(tǒng)的同步器錐環(huán)主要是由鋁錳黃銅精心鍛造，雖然效果比較好，但制造成本卻很高。因此，在同步器錐環(huán)制造中采用粉末冶金技術就可以降低成本，提高使用壽命，精度高，抗磨損性能優(yōu)良。

2、正時齒輪和凸輪軸正時齒輪

曲軸正時齒輪和凸輪軸正時齒輪能夠在發(fā)動機進行一系列操作時起到相應的控制作用，目的是降低燃油消耗，確保發(fā)動機順利點火、噴油。

傳統(tǒng)的正時齒輪和凸輪軸正時齒輪主要采用45鋼或40Gr經調質處理，為了進一步降低制造成本，優(yōu)化加工流程，部分汽車生產商開始采用粉末冶金技術制造上述零件，效果良好。制造正時齒輪時，要提高精度，就需要嚴格控制設計環(huán)節(jié)與制造環(huán)節(jié)，借助模具與電火花加工的方式提高齒輪精度。

3、發(fā)動機連桿

發(fā)動機之所以可以正常工作，離不開曲軸與活塞的支持。連接這兩個部位是連桿，活塞在做往復運動時會產生相應的動力，借此就可以傳遞給曲軸，實現(xiàn)曲軸旋轉。在這一過程中，連桿起到很重要的作用，需要承受各種力，還要接受力的多種變化，如果連桿的承受力度有限，剛度與強度不到位，就會直接造成連桿斷裂，產生非常嚴重的事故；此外，剛度不到位的連桿還會出現(xiàn)變形的情況，致使活塞、曲軸等部位不能正常工作，發(fā)生位置上的偏差或磨損。

發(fā)動機連桿的工藝主要以鑄造、鍛造為主，材質為鋼。目前，德國寶馬、美國通

用汽車公司已經開始采用粉末冶金技術制造連桿。

4、凸輪軸

凸輪軸的作用是控制氣門的開啟與關閉，其位于活塞發(fā)動機之中。通常，在設計中要突出凸輪軸的強度與支撐性能，這是因為凸輪軸在旋轉時會承受很大的扭矩，如果強度不夠，支撐力度有限，就會影響發(fā)動機正常運行。凸輪軸與氣門運動有密切關系，與發(fā)動機的動力更是密不可分，因此，要采用合理的方式制造凸輪軸，提高性能。

近幾年來，新型組合式中空凸輪軸被人提出，這一類型的凸輪軸不僅重量輕便，而且能夠起到有效的節(jié)能降耗效果。該類凸輪軸主要是應用粉末冶金技術進行制造，再結合燒結工藝，使凸輪軸的結構保持中空，從而提高其性能。

圖 粉末冶金零件在汽車上的應用實例

如上僅為部分粉末冶金汽車零件的舉例，隨著汽車產銷量的不斷提高，人們對粉末冶金技術與經濟特點的不斷深入，不少優(yōu)異材料、新型工藝、諸多新零件將被開發(fā)，粉末冶金材料在汽車零件上的用量不斷提高，制造的零件產品也更多更廣。研究表明，汽車行業(yè)現(xiàn)在待開發(fā)的粉末冶金零件應用部分，大體上發(fā)動機零件為16~20公斤，變速器零件為15~18公斤，分動器零件為8~10公斤，其它為7~9公斤。

參考文獻：

1、粉末冶金在汽車上的應用與展望；中信戴卡股份有限公司，強國健著。

2、粉末冶金在汽車上的應用與展望；神龍汽車有限公司，高陽，徐岳鋒，田杰平等著。

編輯：Alpha