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      【數據】近200億的廣闊市場空間,粉末冶金行業迎來快速增長
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      【數據】近200億的廣闊市場空間,粉末冶金行業迎來快速增長

      【摘要】:
      粉末冶金產業概況簡介及優勢:粉末冶金是一種通過加熱壓實金屬粉末至低于其熔點進行金屬成型過程的技術。該技術已經存在超過100年,在過去的25年成為了公認的生產各種高質量零件的優質技術。粉末冶金相較于其他金屬成型技術,如鍛造、鑄造等,在材料利用率、形狀復雜度和近凈形尺寸控制等方面均具有優勢,由于其具有促進可持續發展的性質,粉末冶金被公認為綠色技術。根據配方不同,粉末冶金零件的抗拉強度在170~1200
      粉末冶金產業概況
      簡介及優勢:
      粉末冶金是一種通過加熱壓實金屬粉末至低于其熔點進行金屬成型過程的技術。該技術已經存在超過100年,在過去的25年成為了公認的生產各種高質量零件的優質技術。
      粉末冶金相較于其他金屬成型技術,如鍛造、鑄造等,在材料利用率、形狀復雜度和近凈形尺寸控制等方面均具有優勢,由于其具有促進可持續發展的性質,粉末冶金被公認為綠色技術。
      根據配方不同,粉末冶金零件的抗拉強度在170~1200MPa之間,相比傳統零件制造工藝,其強度比傳統鍛件要低20~30%,但顯著高于普通鑄件。
       
      與傳統工藝相比,粉末冶金零件在成本、尺寸上有著得天獨厚的優勢,具有非常高的性價比:
      1)零件接近最終尺寸,具有良好的光潔度,減少后續加工成本,并能最大限度地減少廢品損失;
      2)能夠生產別的工藝無法制造的復雜或獨特形狀的零件;
      3)能夠控制產品的孔隙率,以此滿足產品自潤滑、耐磨性等方面的需求。
      4)根據Economic Advantages of Powder Metallurgy測算,粉末冶金工藝比傳統機加工工藝節能60%,材料利用率高達95%,生產過程綠色,生產成本經濟,性價比極高。
       
      工藝分類
      粉末冶金主要有傳統法、金屬注射成型(MIM)、金屬添加劑制造(MAM)、等靜壓(IP)四種工藝,其中,目前在汽車等領域應用最為廣泛的,是傳統法與MIM法。
       
      傳統粉末冶金工藝
      即壓制和燒結,由混合元素或合金粉末,在模具中壓實混合物,然后燒結或加熱,在一個可控環境的爐中粘結顆粒冶金。該工藝生產的粉末冶金零件大多數重量小于5磅(2.27公斤),部分重達35磅(15.89公斤)的零件也可以在傳統粉末冶金設備中制造。
       
      金屬注射成型(MIM)
      該工藝為生產制造復雜形狀的零件提供了可能,利用細金屬粉末(通常小于20微米),與粘合劑(各種熱塑性塑料、蠟等材料)配制定制為原料,送入腔(或多腔)的進行注射成型。
      MIM工藝與塑料注射成型和高壓壓鑄非常相似,它可以產生相同的形狀和結構特點。然而,這僅限于相對?。ㄒ话阈∮?50克),高度復雜的零件,否則需要大量的精加工或裝配操作。
      金屬注射成型工藝生產的零件,其機械性能幾乎相當于鍛造材料,提供了幾乎無限的形狀和幾何特征的能力,具有很高的生產速率。
       
      金屬添加劑制造(MAM)
      即金屬3D打印技術,不同于傳統的消減制造工藝,如鉆孔,通過去除材料的一部分,添加劑制造工藝采用逐層過程直接從數字模型生產,無需模具,充分利用廢棄材料,減少制造時間和費用,深刻地改變了生產潛力。
       
      等靜壓(IP)
      適用于所有方向上壓力均等的粉末致密部件,從而達到最大密度和微觀結構均勻和無單軸壓的幾何限制。用于生產致密的高性能零部件。
       
      等靜壓分為冷和熱等靜壓,冷等靜壓(CIP)是在常溫下壓實“綠色部件”,而熱等靜壓(HIP)則在高溫下通過固態擴散鞏固部件,熱等靜壓也可以用來消除燒結粉末冶金零件殘余氣孔率。
       
      核心設備概況
      傳統粉末冶金工藝有主要的三大工序:制粉,成型,燒結,各個環節均需使用其專用設備。主要應用的設備可分為為制粉設備、成型設備、燒結設備。
       
      制粉設備
      制粉設備應用于原料制粉過程。制粉方法可劃分為三大類:機械制粉,物理制粉,化學制粉,常用的制粉方法有氧化物還原法、霧化法、旋轉電極法、電解法和機械破碎法等,不同制粉方法所使用的設備也是不同的。根據不同的制粉方法,主要使用的設備包括還原爐、離子膜電解槽、球磨機等。
       
      成型設備
      成型是將混合均勻的混料,裝入壓模重壓制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯的過程。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型,加壓成型中應用最多的是模壓成型。使用的設備主要包括油壓機、冷等靜壓機、熱等靜壓機等設備等。
       
      燒結設備
      燒結過程中粉末顆粒間通過擴散、再結晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程,成為具有一定孔隙度的冶金產品。該過程所使用的設備有電阻爐、氣氛燒結爐、網帶式燒結爐等。
       
       
      國內市場格局分析
       
      低端產品門檻低,競爭激烈
      粉末冶金產品廣泛用于汽車行業、航空航天行業、家電行業以及消費電子行業。其中,汽車行業、航空航天行業屬于高端的市場,產品附加值很高;目前,我國國內粉末冶金企業主要生產家電、消費電子行業的粉末冶金產品。
       
      家電行業的粉末冶金產品主要有冰箱、空調使用的壓縮機,洗衣機、電風扇中使用的多孔自潤滑軸承,空調、吸塵器中的齒輪與磁體等;消費電子領域,眾多手機品牌的金屬外殼、音量按鍵、墊腳、SIM卡托等零部件均為粉末冶金產品。然而,家電與消費電子行業粉末冶金件技術門檻較低,各類中小廠商爭相進入,導致我國國內低端粉末冶金市場競爭十分激烈。
       
      汽車領域技術相對落后
      在發達國家如美國、歐洲、日本,粉末冶金產品主要應用于汽車領域,汽車粉末冶金產品占粉末冶金總產品的比例高達80%以上。
       
      2016年,我國國內汽車粉末冶金制品占粉末冶金總產品的比例提升至約60%,但仍然低于發達國家80%的比例。與此同時,我國汽車粉末冶金產品的種類并不齊全,目前主要是一些技術含量較低的連桿、墊片、鏈輪等產品,而絕大多數企業無法批量生產技術要求更高的VVT、VCT、行星齒輪等產品。
       
      國內汽車粉末冶金空間廣闊
      歐洲平均每輛汽車的粉末冶金制品使用量是14kg,日本9kg,美國達19.5kg以上,而我國目前平均每輛汽車粉末冶金制品用量僅5-6kg,與發達國家仍有較大差距。
       
      未來,隨著國內粉末冶金技術的不斷提高,以及其成本優勢,汽車主機廠將會選擇成本更低的粉末冶金零件來代替鍛造、機加工零件。與此同時,粉末冶金產品制作工藝比傳統的金屬成型工藝節能約60%,其材料利用率更是能夠高達95%以上,符合節能減排與可持續發展的觀念。由此可見,國內企業未來會更多使用粉末冶金工藝生產汽車零部件。
       
      國內企業成本優勢顯著
      目前,國內涉足中高端汽車粉末冶金零部件的企業較少,國內高端汽車粉末冶金零部件仍然主要依靠進口。國內企業的生產技術、質量控制以及研發能力較國外企業仍有較大差距。而隨著國內粉末冶金產業的快速發展,業內公司的質量控制與研發水準均在快速提高。
       
      目前,發動機內的VVT、VCT粉末冶金零件國內已經能夠大規模的生產,同步環、行星齒輪架等高難度粉末冶金零部件也逐漸迎來技術突破。與國外公司相比,國內企業在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有優勢。同時,國內企業交貨周期短,售后服務快速、及時,能夠為國內主機廠提供更優質的服務。因此,國內粉末冶金產品進口替代空間十分廣闊。
       
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