粉锻连杆张光明

1、高效低成本粉末锻造汽车连杆技术高效低成本粉末锻造汽车连杆技术 目目 录录u 粉末锻造技术简介粉末锻造技术简介u 粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆u 粉锻汽车连杆中试生产粉锻汽车连杆中试生产 工艺技术特点工艺技术特点 应用概况应用概况及及市场预测市场预测 成本成本及及产能估算产能估算 中试方案中试方案 技术基础技术基础 中试生产线中试生产线及及投资估算投资估算粉末锻造技术简介粉末锻造技术简介 粉末锻造技术粉末锻造技术是是粉末冶金粉末冶金工艺和工艺和精密锻造精密锻造有机结合而发展起来的一项有机结合而发展起来的一项颇具市场竞争力颇具市场竞争力的的少、无切削少、无切削金属加工方法。金属加工方法。 闭模

2、压制闭模压制+闭式精锻闭式精锻 保持了粉末冶金保持了粉末冶金近净成形近净成形的优的优势，势，节能节能、省材、低成本省材、低成本。 冷冷+热加工致密化热加工致密化 消除粉末冶金残留孔隙的影响，消除粉末冶金残留孔隙的影响，达到甚至超过锻钢达到甚至超过锻钢的性能。的性能。粉末锻造技术简介粉末锻造技术简介 粉末锻造技术粉末锻造技术可实现高强度粉末冶金零件的可实现高强度粉末冶金零件的一次锻压致密化一次锻压致密化成形，成形，主要用于生产复杂形状的高性能粉末冶金主要用于生产复杂形状的高性能粉末冶金汽车零件汽车零件。 连杆连杆 齿轮齿轮 活塞活塞 轴承环轴承环 2020世纪世纪4040年代年代，通用汽车通用汽

3、车利用废钢屑利用废钢屑开始开始粉末锻造研究；粉末锻造研究； 20 20世纪世纪6060年代年代，美国美国建立世界上建立世界上第一条粉锻齿轮生产线第一条粉锻齿轮生产线，每小时生产齿轮，每小时生产齿轮900900个个( (4s/4s/个个) )； 20 20世纪世纪7070年代年代，美、德、日美、德、日等国相继开展粉末锻造研究；等国相继开展粉末锻造研究； 20 20世纪世纪8080年代年代，美、德、日美、德、日等国开始批量生产粉末锻造等国开始批量生产粉末锻造汽车零件汽车零件。粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 锻钢连杆锻钢连杆成形过程成形过程1-5辊锻制坯；辊锻制坯；

4、6-8压扁、预锻、终锻；压扁、预锻、终锻；9切边冲孔切边冲孔 辊锻模具辊锻模具 压扁压扁/预锻预锻/终锻模具终锻模具成形过程成形过程三副模具三副模具(辊锻、锻造、切边模辊锻、锻造、切边模)三台机床三台机床粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻连杆粉锻连杆成形过程成形过程成形过程：成形过程：两副模具两副模具(压制、锻造模压制、锻造模)两台机床两台机床粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻连杆粉锻连杆工艺技术特点工艺技术特点 生产能耗生产能耗 材料利用率材料利用率 产品质量产品质量 生产成本生产成本粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻连杆粉锻连杆工艺技术特点工艺技术特点 生产能耗生产能耗相比锻钢

5、连杆能耗降低相比锻钢连杆能耗降低50%。若每克锻造零件平均能耗以若每克锻造零件平均能耗以55KJ计，计，1万根粉锻连杆取代万根粉锻连杆取代10吨普通模锻件，可节约能耗吨普通模锻件，可节约能耗275x106KJ或节电或节电7.6万度。万度。100万根万根，可节约，可节约763万度万度。粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻连杆粉锻连杆工艺技术特点工艺技术特点 产品质量产品质量汽车主机厂关注：汽车主机厂关注：表面粗糙度低，尺寸和质量偏差为锻钢连杆的表面粗糙度低，尺寸和质量偏差为锻钢连杆的1/7使得发动机中平衡力矩差异降低使得发动机中平衡力矩差异降低2/3，有效提高发动机，有效提高发动机NVH特性特

6、性粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻：杆身截面粉锻：杆身截面 疲劳断裂部位疲劳断裂部位 锻钢：杆身截面锻钢：杆身截面 疲劳断裂部位疲劳断裂部位疲劳极限疲劳极限分散度分散度为为锻钢连杆锻钢连杆的的10-30% 粉锻连杆粉锻连杆工艺技术特点工艺技术特点 材料利用率材料利用率100%粉锻件粉锻件压压制制锻造锻造机械机械 加加 工工？粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻连杆材料利用率粉锻连杆材料利用率粉锻连杆相比锻钢连杆材料利用率提高粉锻连杆相比锻钢连杆材料利用率提高35%。粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆年产年产100万根万根汽车连杆的企业，每根下料按汽车连杆的

7、企业，每根下料按1Kg计，若使用粉锻工艺每年计，若使用粉锻工艺每年可节约优质钢材可节约优质钢材400吨吨。 粉锻连杆粉锻连杆工艺技术特点工艺技术特点 生产成本生产成本 粉锻连杆生产粉锻连杆生产流程短流程短，设备设备和和模具投入少模具投入少，材料利用率高材料利用率高，机械加工机械加工 少少，使得，使得成本低于传统锻钢连杆成本低于传统锻钢连杆。 另外，以粉末冶金方式在材料中加入切屑剂，可另外，以粉末冶金方式在材料中加入切屑剂，可延长机加刀具寿命延长机加刀具寿命，进一步进一步降低生产成本降低生产成本。粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 刀刀具具寿寿命命延延长长3倍倍锻钢连杆钻屑锻钢连杆钻屑粉锻连杆钻屑

8、粉锻连杆钻屑成本降低成本降低20%粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻连杆粉锻连杆应用概况应用概况及及市场预测市场预测 2005年，北美粉锻连杆已占据了年，北美粉锻连杆已占据了60%的连杆市场份额，年产量超过的连杆市场份额，年产量超过6000万根。通用、福万根。通用、福特、克莱斯勒、宝马、奔驰、捷豹、丰田、本田、马自达、现代汽车公司都已大规模装车特、克莱斯勒、宝马、奔驰、捷豹、丰田、本田、马自达、现代汽车公司都已大规模装车使用粉锻连杆。使用粉锻连杆。 2013年我国汽车总产量接近年我国汽车总产量接近2000万万辆辆(自主品牌自主品牌650万万辆辆)，每辆汽车按装配，每辆汽车按装配4根连杆计，

9、加上保有根连杆计，加上保有量，每辆汽车配备量，每辆汽车配备6根连杆，根连杆，2013年总需求量达到年总需求量达到1.2亿根亿根(自主品牌需求自主品牌需求3900万根万根)。目前粉锻连杆尚。目前粉锻连杆尚未实现国产化，国内仅极少数汽车公司进口国外粉锻连杆未实现国产化，国内仅极少数汽车公司进口国外粉锻连杆(奇瑞某型年销售奇瑞某型年销售仅数万量仅数万量的车型使用了进口的车型使用了进口粉锻连杆粉锻连杆)。 自主品牌自主品牌2013年销量：年销量： 长城长城 70万万辆、吉利辆、吉利60万万辆、长安辆、长安55万万辆、奇瑞辆、奇瑞50万万辆辆 长城哈弗长城哈弗30万万辆、吉利帝豪辆、吉利帝豪EC7 20

10、万万辆、长城辆、长城C30 14万万辆、奇瑞辆、奇瑞QQ 11万万粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆 粉锻连杆粉锻连杆成本成本及及产能估算产能估算 产能估算：产能估算： 关键节点：压制关键节点：压制(5-6件件/分钟分钟)、锻造、锻造(7-8件件/分钟分钟) 7小时小时/班，可生产班，可生产2000件件/班班； 3班班/天、天、28天天/月、月、12月月/年，年，一条生产线年产量一条生产线年产量200万件万件，配备，配备35万辆万辆 车或者车或者2-3个车型。个车型。 生产成本：生产成本： 目前粉锻连杆售价目前粉锻连杆售价70-80元元/件，生产成本约件，生产成本

11、约25元元/件。件。 一条生产线一年可实现一条生产线一年可实现销售销售1.5亿亿，毛利润毛利润1亿亿。粉末锻造汽车连杆粉末锻造汽车连杆粉锻汽车连杆中试生产粉锻汽车连杆中试生产 粉锻连杆粉锻连杆中试生产方案中试生产方案粉末制备粉末制备成形成形烧结烧结锻造锻造 (加热加热)热处理热处理喷丸喷丸技术路线技术路线裂解裂解精加工精加工（台架台架+装机试验装机试验）自制自制密度控制密度控制组织控制组织控制密度控制密度控制组织控制组织控制质量控制质量控制通过中试生产，完成批量通过中试生产，完成批量试制试制和和评价评价，获得，获得稳定的粉锻连杆生产工艺稳定的粉锻连杆生产工艺。 粉锻连杆粉锻连杆技术基础技术基础

12、设计模具设计模具 实体模具实体模具 粉末烧结连杆粉末烧结连杆设计模具设计模具 实体模具实体模具 粉末锻件粉末锻件(密度密度7.85g/cm3) 粉锻汽车连杆中试生产粉锻汽车连杆中试生产6.43g/cm37.54g/cm37.76g/cm37.85g/cm3拉伸断口：局部韧性撕裂拉伸断口：局部韧性撕裂穿晶脆性断裂穿晶脆性断裂材料力学性能材料力学性能达到国外同类粉锻连杆水平，达到国外同类粉锻连杆水平，且相同抗拉强度时，且相同抗拉强度时，高高的屈强比的屈强比可延长材料疲劳裂纹起始寿命，可延长材料疲劳裂纹起始寿命，提高零件安全性。提高零件安全性。粉锻汽车连杆中试生产粉锻汽车连杆中试生产保持连杆各部位相同配重情况下，结合粉锻工艺特点和疲劳模拟分析改进连杆结构，保持连杆各部位相同配重情况下，结合粉锻工艺特点和疲劳模拟分析改进连杆结构，安全系数提高安全系数提高30%。