Согласно «Перспективе передового производства», порошковая металлургия - это технология, которая выполняет процессы формовки металлов путем нагревания и уплотнения металлических порошков до температуры ниже плавления. Эта технология существует уже более 100 лет и была признана в качестве производственного ассортимента в течение последних 25 лет. Высококачественная технология для высококачественных деталей. По сравнению с другими технологиями формовки металлов, такими как ковка и литье, эта технология имеет преимущества с точки зрения использования материалов, сложности формы и контроля чистой формы, поскольку она способствует устойчивому развитию. Природа порошковой металлургии признана зеленой технологией.
1 Порошковая металлургия - предпочтительный процесс формования для экономичных деталей
В соответствии с различными рецептурами предел прочности на разрыв порошковой металлургии составляет от 170 до 1200 МПа. По сравнению с традиционной технологией изготовления деталей достигаются следующие преимущества: 1) детали близки к окончательному размеру, имеют хорошую отделку и уменьшают последующую стоимость обработки. Уменьшить потерю лом; 2) Уметь изготавливать сложные или уникальные детали, которые не могут быть изготовлены другими процессами; 3) Уметь контролировать пористость изделия в соответствии с требованиями самосмазывания, износостойкости и т. Д. По сравнению с традиционной обработкой резки Процесс, порошковая металлургия энергосбережения 60%, использование материала до 95%, является отличным выбором экономичных деталей. Также как важный процесс формирования присадок, становится важной частью производства Китая 2025 года.
2 Мировой размер рынка составляет 8 млрд. Долларов США, а ведущая выручка металлургической компании GKN составляет более 10 млрд. Юаней.
По данным мировой металлургической порошковой металлургии, ведущей компании GKN, в 2016 году мировая продукция порошковой металлургии имела объем продаж около 8 млрд. Долл. США. GKN является ведущей компанией в области порошковой металлургии. Продукты включают автомобильные двигатели, коробки передач, насосы, кузова, шасси и Компрессоры, литье под давлением металла и другие компоненты. Операционная выручка от производства порошковой металлургии GKN поддерживалась на уровне около 1,4 млрд. Долларов США за последние пять лет, а операционная прибыль также стабилизировалась примерно на 10%. Согласно использованию, 72% от общего объема продаж автозапчастей. , на долю которых приходится 85% продаж порошковой металлургии.
3 Внутренняя автомобильная промышленность относительно невелика, и более 20 миллиардов рыночных площадей еще предстоит разработать
В настоящее время среднее количество порошковой металлургической продукции на одно транспортное средство в Китае составляет всего около 5 кг, что намного ниже, чем 14 кг в Европе и 19,5 кг в Соединенных Штатах. С другой стороны, в 2016 году доля отечественных продуктов автомобильной порошковой металлургии в общем объеме продукции порошковой металлургии увеличилась примерно до 60%, но все же намного ниже 80% развитых стран. В то же время типы продукции автомобильной порошковой металлургии в Китае не являются завершенными. В настоящее время они в основном используются для изготовления шатунов, прокладок и других низкотехнологичных продуктов, а технические требования - Высокие VVT, VCT, планетарные передачи и т. Д. Из-за высоких технических барьеров большинство предприятий в Китае не могут производить массовую продукцию. Порошковая металлургия в основном применяется к двум областям двигателя и трансмиссии в автомобилях, предполагая 3000 продаж легковых автомобилей в 2020 году. Миллион, размер рынка деталей и компонентов для порошковой металлургии составляет около 4 млрд. Юаней, а размер рынка компонентов и компонентов порошковой металлургии составляет около 15 млрд. Юаней. Вместе с частицами порошковой металлургии, используемыми в автомобильных шасси, отечественный рынок порошковой металлургии имеет 20 млрд. Юаней. ,
- Процесс нанесения порошковой металлургии
Порошковая металлургия включает в себя традиционные методы, литье под давлением металла (MIM), металлическую трехмерную печать (AM) и изостатическое прессование (IP). Среди них наиболее распространенными в автомобильной и других областях являются традиционный метод и метод MIM. Необходимые исходные материалы, порошковая металлургия, смешанные порошки, выпускаются в двух вариантах: порошковые порошки, поставляемые производителями деталей и поставщиками порошка.
- Литье под давлением металла (MIM)
Этот процесс предлагает возможность изготовления сложных фасонных деталей с использованием тонкодисперсных металлических порошков (обычно менее 20 мкм) и адгезивов (различных термопластов, восков и т. Д.), Приготовленных в виде сырья, в полость (или многополость) ) для литья под давлением.
Процесс MIM очень похож на пластиковую литьевую формовку и литье под давлением под давлением. Он может иметь одинаковую форму и структурные характеристики. Однако это ограничивается относительно небольшими (обычно менее 250 г) очень сложными деталями, в противном случае для этого требуется много операций отделки или сборки ,
Части, изготовленные методом литья под давлением металла, имеют почти такие же механические свойства, как и кованые материалы, обеспечивающие практически неограниченную форму и геометрические характеристики, а также очень высокую производительность.
- Изостатическое давление (IP)
Подходит для компактных деталей порошка с равным давлением во всех направлениях для достижения максимальной плотности и равномерной микроструктуры и без одноосной геометрии сжатия. Используется для изготовления плотных высокопроизводительных деталей.
Изостатическое давление классифицируется на холодное и горячее изостатическое прессование, холодное изостатическое прессование (CIP) уплотняет «зеленые части» при комнатной температуре, а горячее изостатическое прессование (HIP) проходит через твердую диффузию для уплотнения деталей при высоких температурах, нагревании и т. Д. Статическое давление также может быть использовано для устранения остаточной пористости деталей из спеченной порошковой металлургии.
- 3D-печать
Металлическая трехмерная печать включает в себя прямую металлическую трехмерную печать и косвенную металлическую трехмерную печать.
Пластина металлического порошкового слоя (PBF) в настоящее время является наиболее широко используемой технологией 3D-печати для металла. В том числе в прошлом году GE инвестировала 1,4 миллиарда долларов США в приобретение Concept Laser и Arcam, что еще больше укрепило внимание рынка металлического порошкового покрытия. PBF считается В настоящее время широко используется технология прямого металлического 3D-печати, включая лазерное плавление и электронно-лучевое плавление. В этой области многие бренды активны, в том числе приобретение Concept Laser и Arcam компанией GE, в том числе Оригинальные решения для металлической 3D-печати включают EOS в Германии, SLM Solutions в Германии, Renishaw в Великобритании и TRUMPF, производителя станков, которые вошли в поле PBF и Demagensin Seiki.
Существует также технология прямого металлического 3D-печати (LENS - технология направленного энергетического осаждения) - это еще одно применение технологии металлургических порошков.
Технология косвенного 3D-3D-печати, как следует из названия, означает, что металлические детали, полученные в процессе металлической 3D-печати, не являются конечными частями, но химические вещества в металлических деталях необходимо удалить в процессе термообработки в высокотемпературной печи, чтобы получить плотную Металлические детали.
Конечно, текущая технология косвенных 3D-3D-печати включает в себя множество различных технологий. Согласно исследованиям на рынке 3D Science Valley, большой класс - это технология связывания струй, представленная Desktop Metal, 3DEO, Markforged, а другая - NanoParticle, представленная Xjet. Технология струйной обработки, третья категория - косвенное тело из технологии 3D-печати Prodways, четвертая категория - Hewlett-Packard, которая запустит технологию металлической 3D-печати. GE также запустит металлические части оборудования для 3D-печати с адгезивным покрытием.
- Подготовка порошковой металлургии
Измельчающее оборудование применяется для процесса измельчения сырья. Методы измельчения можно разделить на три основные категории: механическое фрезерование, физическое фрезерование и химическое фрезерование. Общеупотребительные методы измельчения включают в себя метод восстановления оксидов, распыление и вращающийся электрод. , Методы электролиза и механического дробления и т. Д. Оборудование, используемое для разных способов измельчения, также отличается. В соответствии с различными методами измельчения основное оборудование включает в себя восстановительную печь, электролизер ионной мембраны, шаровую мельницу и т. Д.
- Рынок приложений для порошковой металлургии
Применение деталей из порошковой металлургии очень обширно и может быть разделено на две основные категории: первая - это части, которые трудно изготовить другими способами, такими как вольфрам, молибден или карбид вольфрама. Кроме того, подшипники масляного фильтра, фильтры и многие типы твердых Мягкие магнитные компоненты изготавливаются с использованием технологии порошковой металлургии. Вторая категория - это экономичная альтернатива для отливок и поковки, таких как автомобильные пластины сцепления, шатуны, распределительные валы, планетарные редукторы и т. Д.
Продукция порошковой металлургии широко используется в автомобильной промышленности, аэрокосмической промышленности, индустрии бытовой техники и индустрии бытовой электроники, среди которых автомобильная промышленность и аэрокосмическая промышленность - это высокотехнологичные рынки с высокой добавленной стоимостью. В настоящее время отечественные предприятия по производству порошковой металлургии в основном производят бытовую технику. Продукция порошковой металлургии в индустрии бытовой электроники включает в себя холодильники, компрессоры, используемые в кондиционировании воздуха, стиральные машины, пористые самосмазывающиеся подшипники, используемые в электрических вентиляторах, кондиционеры, шестерни и магниты в пылесосах и т. Д., Бытовая электроника, Многие металлические металлические марки металлических телефонов, кнопки регулировки громкости, подставки для ног, держатели SIM-карт и другие части являются продуктами порошковой металлургии. Однако, бытовая техника и потребительская электроника, порог порошковой металлургии низкий, всевозможные малые и средние производители конкурируют, Низкий рынок порошковой металлургии является очень конкурентоспособным.
Автомобильная промышленность является основной областью применения, на которую приходится около 70%. Другие важные рынки включают развлекательную, бытовую технику, промышленные двигатели и средства управления, аппаратные и бизнес-машины и т. Д. В 2016 году в отечественных автомобильных продуктах порошковой металлургии приходилось долю от всей продукции порошковой металлургии. До 60%, но все еще ниже, чем доля 80% в развитых странах. В то же время типы продукции автомобильной порошковой металлургии в нашей стране не являются завершенными. В настоящее время в основном это касается стержней, прокладок, звездочек и т. Д. С низким технологическим содержанием. Подавляющее большинство компаний не могут производить массовое производство VVT, VCT, планетарных передач и других продуктов, требующих более высоких технологий.
Порошковая металлургия автомобильных деталей в основном используется в двух основных категориях транспортных средств: двигатели, коробки передач / коробки передач. Согласно статистике MPIF (Федерация порошковой металлургии), части порошковой металлургии используются в более чем 300 отдельных автомобильных деталях. , Общее количество деталей превышает 750. Учитывая факторы экономии энергии и сокращения выбросов и затрат, отечественные компании будут в дальнейшем использовать процесс порошковой металлургии для производства автозапчастей в будущем.
Автомобильные двигатели и редукторы являются двумя наиболее широко используемыми полями для деталей порошковой металлургии. В этих двух областях размер рынка компонентов и компонентов порошковой металлургии составляет около 4 млрд. Юаней, а размер рынка деталей и компонентов порошковой металлургии составляет около 15 млрд. Юаней. В сочетании с частицами порошковой металлургии, используемыми в автомобильном шасси, отечественный рынок порошковой металлургии имеет площадь 20 млрд. Юаней.
- Масштаб рынка металлургической порошковой металлургии составляет около 4 миллиардов
В области автомобильных двигателей на пассажирском вагоне используется среднее число двух клапанов с переменной частотой вращения двигателя (VVT), а его цена за единицу составляет около 70 юаней, то есть стоимость каждого автомобиля составляет 140 юаней / автомобиль, который выдается Zhiyan Consulting. «2017-2022 Китайский отчет по операционным ситуациям и инвестиционным стратегическим рынкам Китая» предсказывает, что к 2020 году продажи легковых автомобилей Китая достигнут 30 миллионов единиц, а VVT, произведенный с использованием технологии порошковой металлургии, будет иметь площадь разработки около 4,2 млрд. Юаней.
- Шкала порошковой металлургии коробки передач составляет около 15 миллиардов
В области автомобильной трансмиссии автомобильные трансмиссии делятся на четыре категории: ручные передачи (MT), на которые приходится около 45% рынка, автоматические трансмиссии (AT), на которые приходится 30% рынка, и непрерывно изменяемые передачи (CVT), на которые приходится 15% доли рынка. На долю клатча (DCT) приходилось 10% доли рынка, из которых рынки AT и DCT быстро развиваются с большим количеством возможностей. Рынок CVT имеет меньше возможностей для порошковой металлургии.
Цены на части порошковой металлургии, используемые в единичных коробках передач MT, AT, CVT и DCT, составляют около 500 юаней, 600 юаней, 200 юаней и 500 юаней соответственно. К 2020 году объем продаж легковых автомобилей в Китае, как ожидается, достигнет 30 миллионов, предполагая различные типы рынка передачи. С той же долей количество редукторов MT, AT, CVT и DCT составило 13,5 млн., 9 млн., 4,5 млн. И 3 млн. Соответственно. Общая рыночная площадь компонентов порошковой металлургии в трансмиссиях составляет около 15 млрд. Юаней.
Если индустрия порошковой металлургии может достичь технологических прорывов, а также прочность, износостойкость и другие показатели для дальнейшего повышения, то ожидается, что комбинация передач, передаточных механизмов и других традиционных кузнечных деталей будет заменена деталями порошковой металлургии, рыночная шкала еще больше расширит расширение.
- Рынок порошковой металлургии
Согласно расчетам GKN, в 2016 году глобальные продажи продукции порошковой металлургии составили около 8 млрд. Долл. Среди них общий объем продаж компании в первой десятке составил около 4,5 млрд. Долл. США, а ее доля на рынке составила около 60%. Среди них пять компаний - европейские компании, четыре компании - японские компании, а одна компания - американская компания. GKN является лидером отрасли. В 2016 году объем продаж порошкового оборудования составил 1,03 миллиарда фунтов (1,4 миллиарда долларов США), доля рынка. Около 18%, что намного выше, чем вторые 9% от доли рынка Sumitomo Electric.
Согласно статистическим данным Китайской ассоциации порошков, подразделение по производству порошковой металлургии в Китае в 2016 году произвело 480 000 тонн деталей порошковой металлургии, объем продаж которых составил 6,4 млрд. Юаней, из которых объем продаж автомобильной промышленности составил 4 млрд. Юаней, что составляет 62% от общего объема продаж. В 2017 году рынок порошковой металлургии Ожидается, что масштаб достигнет 6,9 миллиарда, достигнув стабильного роста.
GKN - ведущая компания в области порошковой металлургии, имеет самую крупную шкалу продаж и самый полный ассортимент продукции, имеет хорошую справочную информацию в области порошковой металлургии. Порошковая металлургия GKN состоит из двух частей: GKN Sinter Metals и Hoeganaes. GKN Sinter Metals Продукция включает в себя части порошковой металлургии для автомобильных двигателей, редукторов, насосов, кузовов, шасси, компрессоров и порошковой металлургии подшипников и фильтров. Металлоинжекционные компоненты для литья под давлением, компоненты порошковой металлургии для других промышленных применений и мягкие магнитные компоненты для электродвигателей.Hoeganaes - это компания, которая GKN специализируется на производстве высококачественных металлических порошков. В ее состав входят железный порошок, медный порошок, порошок вольфрама, титановый порошок. Такие металлические порошки широко используются в промышленности порошковой металлургии, химической и сварочной промышленности. Его доля на рынке занимает второе место в мире.
В 2016 году сектор порошковой металлургии GKN получил выручку в размере 1,4 млрд. Долл. Из них Sinter Metals предоставил 1,17 млрд. Долл. США дохода, что составило 83,6% от общей выручки, а Hoeganaes предоставил выручку в размере 230 млн. Долл. США, что составляет 16,4% от общей выручки. Основными заказчиками являются Ford, General Motors, Schaeffler, BorgWarner и многие другие известные автомобильные компании и компании автозапчастей.
