粉鍛連桿張光明

1、高效低成本粉末鍛造汽車連桿技術(shù)高效低成本粉末鍛造汽車連桿技術(shù) 目目 錄錄u 粉末鍛造技術(shù)簡介粉末鍛造技術(shù)簡介u 粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿u 粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn)粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn) 工藝技術(shù)特點(diǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn) 應(yīng)用概況應(yīng)用概況及及市場預(yù)測市場預(yù)測 成本成本及及產(chǎn)能估算產(chǎn)能估算 中試方案中試方案 技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ) 中試生產(chǎn)線中試生產(chǎn)線及及投資估算投資估算粉末鍛造技術(shù)簡介粉末鍛造技術(shù)簡介 粉末鍛造技術(shù)粉末鍛造技術(shù)是是粉末冶金粉末冶金工藝和工藝和精密鍛造精密鍛造有機(jī)結(jié)合而發(fā)展起來的一項(xiàng)有機(jī)結(jié)合而發(fā)展起來的一項(xiàng)頗具市場競爭力頗具市場競爭力的的少、無切削少、無切削金屬加工方法。金屬加工方法。 閉模

2、壓制閉模壓制+閉式精鍛閉式精鍛 保持了粉末冶金保持了粉末冶金近凈成形近凈成形的優(yōu)的優(yōu)勢，勢，節(jié)能節(jié)能、省材、低成本省材、低成本。 冷冷+熱加工致密化熱加工致密化 消除粉末冶金殘留孔隙的影響，消除粉末冶金殘留孔隙的影響，達(dá)到甚至超過鍛鋼達(dá)到甚至超過鍛鋼的性能。的性能。粉末鍛造技術(shù)簡介粉末鍛造技術(shù)簡介 粉末鍛造技術(shù)粉末鍛造技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度粉末冶金零件的可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度粉末冶金零件的一次鍛壓致密化一次鍛壓致密化成形，成形，主要用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀的高性能粉末冶金主要用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀的高性能粉末冶金汽車零件汽車零件。 連桿連桿 齒輪齒輪 活塞活塞 軸承環(huán)軸承環(huán) 2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代年代，通用汽車通用汽

3、車?yán)脧U鋼屑利用廢鋼屑開始開始粉末鍛造研究；粉末鍛造研究； 20 20世紀(jì)世紀(jì)6060年代年代，美國美國建立世界上建立世界上第一條粉鍛齒輪生產(chǎn)線第一條粉鍛齒輪生產(chǎn)線，每小時生產(chǎn)齒輪，每小時生產(chǎn)齒輪900900個個( (4s/4s/個個) )； 20 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代年代，美、德、日美、德、日等國相繼開展粉末鍛造研究；等國相繼開展粉末鍛造研究； 20 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代年代，美、德、日美、德、日等國開始批量生產(chǎn)粉末鍛造等國開始批量生產(chǎn)粉末鍛造汽車零件汽車零件。粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 鍛鋼連桿鍛鋼連桿成形過程成形過程1-5輥鍛制坯；輥鍛制坯；

4、6-8壓扁、預(yù)鍛、終鍛；壓扁、預(yù)鍛、終鍛；9切邊沖孔切邊沖孔 輥鍛模具輥鍛模具 壓扁壓扁/預(yù)鍛預(yù)鍛/終鍛模具終鍛模具成形過程成形過程三副模具三副模具(輥鍛、鍛造、切邊模輥鍛、鍛造、切邊模)三臺機(jī)床三臺機(jī)床粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛連桿粉鍛連桿成形過程成形過程成形過程：成形過程：兩副模具兩副模具(壓制、鍛造模壓制、鍛造模)兩臺機(jī)床兩臺機(jī)床粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛連桿粉鍛連桿工藝技術(shù)特點(diǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn) 生產(chǎn)能耗生產(chǎn)能耗 材料利用率材料利用率 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量 生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛連桿粉鍛連桿工藝技術(shù)特點(diǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn) 生產(chǎn)能耗生產(chǎn)能耗相比鍛鋼

5、連桿能耗降低相比鍛鋼連桿能耗降低50%。若每克鍛造零件平均能耗以若每克鍛造零件平均能耗以55KJ計(jì)，計(jì)，1萬根粉鍛連桿取代萬根粉鍛連桿取代10噸普通模鍛件，可節(jié)約能耗噸普通模鍛件，可節(jié)約能耗275x106KJ或節(jié)電或節(jié)電7.6萬度。萬度。100萬根萬根，可節(jié)約，可節(jié)約763萬度萬度。粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛連桿粉鍛連桿工藝技術(shù)特點(diǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn) 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量汽車主機(jī)廠關(guān)注：汽車主機(jī)廠關(guān)注：表面粗糙度低，尺寸和質(zhì)量偏差為鍛鋼連桿的表面粗糙度低，尺寸和質(zhì)量偏差為鍛鋼連桿的1/7使得發(fā)動機(jī)中平衡力矩差異降低使得發(fā)動機(jī)中平衡力矩差異降低2/3，有效提高發(fā)動機(jī)，有效提高發(fā)動機(jī)NVH特性特

6、性粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛：桿身截面粉鍛：桿身截面 疲勞斷裂部位疲勞斷裂部位 鍛鋼：桿身截面鍛鋼：桿身截面 疲勞斷裂部位疲勞斷裂部位疲勞極限疲勞極限分散度分散度為為鍛鋼連桿鍛鋼連桿的的10-30% 粉鍛連桿粉鍛連桿工藝技術(shù)特點(diǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn) 材料利用率材料利用率100%粉鍛件粉鍛件壓壓制制鍛造鍛造機(jī)械機(jī)械 加加 工工？粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛連桿材料利用率粉鍛連桿材料利用率粉鍛連桿相比鍛鋼連桿材料利用率提高粉鍛連桿相比鍛鋼連桿材料利用率提高35%。粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿年產(chǎn)年產(chǎn)100萬根萬根汽車連桿的企業(yè)，每根下料按汽車連桿的

7、企業(yè)，每根下料按1Kg計(jì)，若使用粉鍛工藝每年計(jì)，若使用粉鍛工藝每年可節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材可節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材400噸噸。 粉鍛連桿粉鍛連桿工藝技術(shù)特點(diǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn) 生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本 粉鍛連桿生產(chǎn)粉鍛連桿生產(chǎn)流程短流程短，設(shè)備設(shè)備和和模具投入少模具投入少，材料利用率高材料利用率高，機(jī)械加工機(jī)械加工 少少，使得，使得成本低于傳統(tǒng)鍛鋼連桿成本低于傳統(tǒng)鍛鋼連桿。 另外，以粉末冶金方式在材料中加入切屑劑，可另外，以粉末冶金方式在材料中加入切屑劑，可延長機(jī)加刀具壽命延長機(jī)加刀具壽命，進(jìn)一步進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本降低生產(chǎn)成本。粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 刀刀具具壽壽命命延延長長3倍倍鍛鋼連桿鉆屑鍛鋼連桿鉆屑粉鍛連桿鉆屑

8、粉鍛連桿鉆屑成本降低成本降低20%粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛連桿粉鍛連桿應(yīng)用概況應(yīng)用概況及及市場預(yù)測市場預(yù)測 2005年，北美粉鍛連桿已占據(jù)了年，北美粉鍛連桿已占據(jù)了60%的連桿市場份額，年產(chǎn)量超過的連桿市場份額，年產(chǎn)量超過6000萬根。通用、福萬根。通用、福特、克萊斯勒、寶馬、奔馳、捷豹、豐田、本田、馬自達(dá)、現(xiàn)代汽車公司都已大規(guī)模裝車特、克萊斯勒、寶馬、奔馳、捷豹、豐田、本田、馬自達(dá)、現(xiàn)代汽車公司都已大規(guī)模裝車使用粉鍛連桿。使用粉鍛連桿。 2013年我國汽車總產(chǎn)量接近年我國汽車總產(chǎn)量接近2000萬萬輛輛(自主品牌自主品牌650萬萬輛輛)，每輛汽車按裝配，每輛汽車按裝配4根連桿計(jì)，

9、加上保有根連桿計(jì)，加上保有量，每輛汽車配備量，每輛汽車配備6根連桿，根連桿，2013年總需求量達(dá)到年總需求量達(dá)到1.2億根億根(自主品牌需求自主品牌需求3900萬根萬根)。目前粉鍛連桿尚。目前粉鍛連桿尚未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，國內(nèi)僅極少數(shù)汽車公司進(jìn)口國外粉鍛連桿未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，國內(nèi)僅極少數(shù)汽車公司進(jìn)口國外粉鍛連桿(奇瑞某型年銷售奇瑞某型年銷售僅數(shù)萬量僅數(shù)萬量的車型使用了進(jìn)口的車型使用了進(jìn)口粉鍛連桿粉鍛連桿)。 自主品牌自主品牌2013年銷量：年銷量： 長城長城 70萬萬輛、吉利輛、吉利60萬萬輛、長安輛、長安55萬萬輛、奇瑞輛、奇瑞50萬萬輛輛 長城哈弗長城哈弗30萬萬輛、吉利帝豪輛、吉利帝豪EC7 20

10、萬萬輛、長城輛、長城C30 14萬萬輛、奇瑞輛、奇瑞QQ 11萬萬粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿 粉鍛連桿粉鍛連桿成本成本及及產(chǎn)能估算產(chǎn)能估算 產(chǎn)能估算：產(chǎn)能估算： 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：壓制關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：壓制(5-6件件/分鐘分鐘)、鍛造、鍛造(7-8件件/分鐘分鐘) 7小時小時/班，可生產(chǎn)班，可生產(chǎn)2000件件/班班； 3班班/天、天、28天天/月、月、12月月/年，年，一條生產(chǎn)線年產(chǎn)量一條生產(chǎn)線年產(chǎn)量200萬件萬件，配備，配備35萬輛萬輛 車或者車或者2-3個車型。個車型。 生產(chǎn)成本：生產(chǎn)成本： 目前粉鍛連桿售價目前粉鍛連桿售價70-80元元/件，生產(chǎn)成本約件，生產(chǎn)成本

11、約25元元/件。件。 一條生產(chǎn)線一年可實(shí)現(xiàn)一條生產(chǎn)線一年可實(shí)現(xiàn)銷售銷售1.5億億，毛利潤毛利潤1億億。粉末鍛造汽車連桿粉末鍛造汽車連桿粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn)粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn) 粉鍛連桿粉鍛連桿中試生產(chǎn)方案中試生產(chǎn)方案粉末制備粉末制備成形成形燒結(jié)燒結(jié)鍛造鍛造 (加熱加熱)熱處理熱處理噴丸噴丸技術(shù)路線技術(shù)路線裂解裂解精加工精加工（臺架臺架+裝機(jī)試驗(yàn)裝機(jī)試驗(yàn)）自制自制密度控制密度控制組織控制組織控制密度控制密度控制組織控制組織控制質(zhì)量控制質(zhì)量控制通過中試生產(chǎn)，完成批量通過中試生產(chǎn)，完成批量試制試制和和評價評價，獲得，獲得穩(wěn)定的粉鍛連桿生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的粉鍛連桿生產(chǎn)工藝。 粉鍛連桿粉鍛連桿技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)

12、設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)模具 實(shí)體模具實(shí)體模具 粉末燒結(jié)連桿粉末燒結(jié)連桿設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)模具 實(shí)體模具實(shí)體模具 粉末鍛件粉末鍛件(密度密度7.85g/cm3) 粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn)粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn)6.43g/cm37.54g/cm37.76g/cm37.85g/cm3拉伸斷口：局部韌性撕裂拉伸斷口：局部韌性撕裂穿晶脆性斷裂穿晶脆性斷裂材料力學(xué)性能材料力學(xué)性能達(dá)到國外同類粉鍛連桿水平，達(dá)到國外同類粉鍛連桿水平，且相同抗拉強(qiáng)度時，且相同抗拉強(qiáng)度時，高高的屈強(qiáng)比的屈強(qiáng)比可延長材料疲勞裂紋起始壽命，可延長材料疲勞裂紋起始壽命，提高零件安全性。提高零件安全性。粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn)粉鍛汽車連桿中試生產(chǎn)保持連桿各部位相同配重情況下，結(jié)合粉鍛工藝特點(diǎn)和疲勞模擬分析改進(jìn)連桿結(jié)構(gòu)，保持連桿各部位相同配重情況下，結(jié)合粉鍛工藝特點(diǎn)和疲勞模擬分析改進(jìn)連桿結(jié)構(gòu)，安全系數(shù)提高安全系數(shù)提高30%。