宝马n20发动机转子粉末冶金工艺研究
【摘要】随着汽车在人们的生活中日益增长，人们对汽车的质量、价格等要求也提高了，为满足市场需求量，因此传统的工艺流程已满足不了现在的生产要求，所以新一代的工艺流程为此诞生。本文主要是对宝马N20发动机转子粉末冶金工艺流程进行研究与分析，N2发动机主要技术在于其是双涡管单涡轮增压技术、可变气门升程辅以可变气门正时技术、燃油直接喷射技术。工作原理主要是导流、旋转、排气、压缩。转子的工作离不开定子的配合，所以说转子在发动机的作用是至关重要的，在发动机里旋转从而带动机油、润滑油等正常工作。除粉末冶金外，还有压铸成型后机加工辅助加工成型法。但是其存在很大的缺点：材料的浪费、效率达不到成产要求，较为复杂的零件无法生产，粉末冶金巧妙的避开这些缺点，生产中都是大批量生产所以零件的尺寸、形状非常的一致，从而使用范围广，得到社会的认可。本文中主要是对转子粉末冶金工艺流程的研究分析：选粉、压制、生坯加工、烧结、整形和最后的检测包装。其中制定了完整的生产路线和生产中注意的细节，机床的选择和主要参数设定也是重要的工艺流程。
目录
引言 1
一、粉末冶金概述 2
（一）粉末冶金的发展历程和未来的前景 2
（二）粉末冶金技术在汽车发动机上的应用 2
（三）宝马N20发动机转子功能简介及生产特点 2
二、宝马N20发动机转子的粉末冶金关键工艺 3
（一）选取粉末 3
（二）压制 4
（三）生坯加工 7
（四）烧结 8
（五）整形 13
（六）终检及包装 15
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
粉末冶金是利用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产材料，进过压制和烧结得到成品的工艺流程，因为其生产方法和生产陶瓷很相似，我们也称其为金属陶瓷法。它适合大批量的生产且节约材料、节省能量、切削量少、无环境污染、高效率的金属成型工艺，大大节约了生产成本。它所需要的设备都是非常先进的，在当今生产制造中起到举足轻重的作用。
粉末冶金在现今是一种不可或缺的工艺流程，其主要应用于汽车零部件的生产以及工业领域相关产品，这也是其自身的优点所带来
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的，其方法和压铸相似，但是成产中成本要比压铸低的多，再者压铸出的产品误差大且机加工量也比其大的很，有些材料在高温压铸过程中会发生显微的组织变化和结构受到破坏，所以粉末冶金避免了这样，得到了制造商的认同，
然而粉末冶金制造也会存在着一些问题，例如零件的大小受限，要根据压机的容量来制定模具，尺寸较大的产品及很难生产，刚压制出的生坯很容易遭到破坏，有时在拿取中都会对产品进行损坏及裂纹、磕伤、残缺等以至于造成不易搬运，零件自身也会存在拉伤、裂纹、残粉、掉粉、生锈等一系列风险
一、粉末冶金概述
（一）粉末冶金的发展历程和未来的前景
1.粉末冶金的开端
人类社会的快速发展，离不开铁器时代的出现，起初人们制取铁是利用炭的燃烧从铁矿石里提取铁，因为提炼铁时所需的温度在800~1000℃的温度，主要原料是富铁矿，木炭作为还原剂，铁矿经过烘干、焙烧、磨碎、洗选和筛选等工艺进行选矿，将其与木炭共同放入铁炉中，利用木炭加热，通过还原反应获得炼铁，最后对块铁炼进行加热锻打，排出杂质，提高精度，制成所需要的产物。从人工制铁可以看的出粉末冶金的开端。2.现代粉末冶金
粉末冶金在当今应用的领域越来越广泛，大多数涉及到工业制造的部门都会选择到粉末冶金的产品，这也是其自身的优点所带来的，其方法和压铸相似，但是成产中成本要比压铸低的多，再者压铸出的产品误差大且机加工量也比其大的很，有些材料在高温压铸过程中会发生显微的组织变化和结构受到破坏，所以粉末冶金避免了这样，得到了制造商的认同。
（二）粉末冶金技术在汽车发动机上的应用
随着汽车在人们的生活中日益增长，人们对汽车的质量、价格等要求也提高了，为满足市场需求量，因此传统的工艺流程已满足不了现在的生产要求，所以新一代的工艺流程为此诞生。传统的机加工生产速度慢，材料浪费严重，而且在生产中遇到形状复杂的零件传统工艺是无法生产出来的，然而粉末冶金生产的零件表面光洁度较高，生产中都是大批量生产所以零件的尺寸、形状非常的一致，铁粉的利用率也是非常的高，通常可以达到99.5%以上。所以利用粉末冶金工艺生产转子是目前较为合适的生产方式
图11 宝马N20发动机
（三）宝马N20发动机转子功能简介及生产特点
N20发动机根据功率的大小，一般分为三种情况：高功率、中功率、低功率。高功率最大输出功率可达180Kw，最大扭矩350Nm;中功率最大输出功率可达160Kw，最大扭矩为310Nm;低功率最大输出功率可达135Kw，最大扭矩为320Nm。
宝马N20发动机转子粉末冶金工艺流程进行研究与分析，N2发动机主要技术在于其是双涡管单涡轮增压技术、可变气门升程辅以可变气门正时技术、燃油直接喷射技术。工作原理主要是导流、旋转、排气、压缩。
优点:占用空间小、质量轻、重心低
缺点：时间使用过长，会导致密封性变差产生漏气，从而增加了油耗。
图12是宝马N20发动机转子与定子相配后的结果
图12转子与定子的相配图
二、宝马N20发动机转子的粉末冶金关键工艺
（一）选取粉末
1.粉末的制取
粉末的制取是让金属、合金、或者是非金属物质从原有的固态、气态、液态转变成粉末状。（粉末的粒度从5001000um的粗粉末到粒度小于0。1um的超细粉末）。
2.制取方法
以碳和氢为还原剂的还原法。
雾化法是铁基粉末最佳的物化方法，主要是介质水相比下价格较为便宜，在增压过程中所需的能量也比其他的气体要低，所以生产率被提高了，因此水雾法比雾化法的成本低。但是水雾化的粉末颗粒形状不是很规则，且表面含氧量教高。
电解法顾名思义就是向电解液中通入直流电，使里面产生的正负离子迁移。负离子向阳极流动，从而发生氧化反应析出氧化产物：正离子向阴极流动，从而发生还原反应析出还原物。
3.怎样选择粉末
能否使零件达到我们所需的物理力学性能，主要在于粉材的选择，粉材取决于粉末的形状和粒度。由于金属粉末种类繁多，我们要根据所需来选择合适的粉末，为模具制定出合适的参数、压制时的压力参数和烧结时烧结炉里气氛、温度的调配以及各项后处理参数的设定。
（二）压制
1.压制工艺介绍
压制工艺是指粉末原材料在压机的作用下通过模具压制成型，将细沙般的铁粉在外界压力作用下紧密压实成我们想要的形状、尺寸及必要密度的生坯加工过程。金属铁粉在压制过程中，随着铁粉被填充到模腔中在液压机的压力作用下，铁粉之间的间隙逐渐变小，颗粒在被压缩过程中表面的氧化膜得到破坏从而使得颗粒的接触面积增大，得到一定强度和密度的零件生坯。当今压制工艺一般可分为特殊法成形和普通法成形两类。我所在的公司使用的是普通成形:通过填充器将铁粉填充到设计好形状的模腔中，压机运行，模具上下冲对模腔中的铁粉进行施压，达到设定的压力后进行短时间的保压，而后上下冲上升，生坯形成，从模腔内脱出，压制结束。
图21粉末到坯体的过程
目录
引言 1
一、粉末冶金概述 2
（一）粉末冶金的发展历程和未来的前景 2
（二）粉末冶金技术在汽车发动机上的应用 2
（三）宝马N20发动机转子功能简介及生产特点 2
二、宝马N20发动机转子的粉末冶金关键工艺 3
（一）选取粉末 3
（二）压制 4
（三）生坯加工 7
（四）烧结 8
（五）整形 13
（六）终检及包装 15
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
粉末冶金是利用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产材料，进过压制和烧结得到成品的工艺流程，因为其生产方法和生产陶瓷很相似，我们也称其为金属陶瓷法。它适合大批量的生产且节约材料、节省能量、切削量少、无环境污染、高效率的金属成型工艺，大大节约了生产成本。它所需要的设备都是非常先进的，在当今生产制造中起到举足轻重的作用。
粉末冶金在现今是一种不可或缺的工艺流程，其主要应用于汽车零部件的生产以及工业领域相关产品，这也是其自身的优点所带来
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
的，其方法和压铸相似，但是成产中成本要比压铸低的多，再者压铸出的产品误差大且机加工量也比其大的很，有些材料在高温压铸过程中会发生显微的组织变化和结构受到破坏，所以粉末冶金避免了这样，得到了制造商的认同，
然而粉末冶金制造也会存在着一些问题，例如零件的大小受限，要根据压机的容量来制定模具，尺寸较大的产品及很难生产，刚压制出的生坯很容易遭到破坏，有时在拿取中都会对产品进行损坏及裂纹、磕伤、残缺等以至于造成不易搬运，零件自身也会存在拉伤、裂纹、残粉、掉粉、生锈等一系列风险
一、粉末冶金概述
（一）粉末冶金的发展历程和未来的前景
1.粉末冶金的开端
人类社会的快速发展，离不开铁器时代的出现，起初人们制取铁是利用炭的燃烧从铁矿石里提取铁，因为提炼铁时所需的温度在800~1000℃的温度，主要原料是富铁矿，木炭作为还原剂，铁矿经过烘干、焙烧、磨碎、洗选和筛选等工艺进行选矿，将其与木炭共同放入铁炉中，利用木炭加热，通过还原反应获得炼铁，最后对块铁炼进行加热锻打，排出杂质，提高精度，制成所需要的产物。从人工制铁可以看的出粉末冶金的开端。2.现代粉末冶金
粉末冶金在当今应用的领域越来越广泛，大多数涉及到工业制造的部门都会选择到粉末冶金的产品，这也是其自身的优点所带来的，其方法和压铸相似，但是成产中成本要比压铸低的多，再者压铸出的产品误差大且机加工量也比其大的很，有些材料在高温压铸过程中会发生显微的组织变化和结构受到破坏，所以粉末冶金避免了这样，得到了制造商的认同。
（二）粉末冶金技术在汽车发动机上的应用
随着汽车在人们的生活中日益增长，人们对汽车的质量、价格等要求也提高了，为满足市场需求量，因此传统的工艺流程已满足不了现在的生产要求，所以新一代的工艺流程为此诞生。传统的机加工生产速度慢，材料浪费严重，而且在生产中遇到形状复杂的零件传统工艺是无法生产出来的，然而粉末冶金生产的零件表面光洁度较高，生产中都是大批量生产所以零件的尺寸、形状非常的一致，铁粉的利用率也是非常的高，通常可以达到99.5%以上。所以利用粉末冶金工艺生产转子是目前较为合适的生产方式
图11 宝马N20发动机
（三）宝马N20发动机转子功能简介及生产特点
N20发动机根据功率的大小，一般分为三种情况：高功率、中功率、低功率。高功率最大输出功率可达180Kw，最大扭矩350Nm;中功率最大输出功率可达160Kw，最大扭矩为310Nm;低功率最大输出功率可达135Kw，最大扭矩为320Nm。
宝马N20发动机转子粉末冶金工艺流程进行研究与分析，N2发动机主要技术在于其是双涡管单涡轮增压技术、可变气门升程辅以可变气门正时技术、燃油直接喷射技术。工作原理主要是导流、旋转、排气、压缩。
优点:占用空间小、质量轻、重心低
缺点：时间使用过长，会导致密封性变差产生漏气，从而增加了油耗。
图12是宝马N20发动机转子与定子相配后的结果
图12转子与定子的相配图
二、宝马N20发动机转子的粉末冶金关键工艺
（一）选取粉末
1.粉末的制取
粉末的制取是让金属、合金、或者是非金属物质从原有的固态、气态、液态转变成粉末状。（粉末的粒度从5001000um的粗粉末到粒度小于0。1um的超细粉末）。
2.制取方法
以碳和氢为还原剂的还原法。
雾化法是铁基粉末最佳的物化方法，主要是介质水相比下价格较为便宜，在增压过程中所需的能量也比其他的气体要低，所以生产率被提高了，因此水雾法比雾化法的成本低。但是水雾化的粉末颗粒形状不是很规则，且表面含氧量教高。
电解法顾名思义就是向电解液中通入直流电，使里面产生的正负离子迁移。负离子向阳极流动，从而发生氧化反应析出氧化产物：正离子向阴极流动，从而发生还原反应析出还原物。
3.怎样选择粉末
能否使零件达到我们所需的物理力学性能，主要在于粉材的选择，粉材取决于粉末的形状和粒度。由于金属粉末种类繁多，我们要根据所需来选择合适的粉末，为模具制定出合适的参数、压制时的压力参数和烧结时烧结炉里气氛、温度的调配以及各项后处理参数的设定。
（二）压制
1.压制工艺介绍
压制工艺是指粉末原材料在压机的作用下通过模具压制成型，将细沙般的铁粉在外界压力作用下紧密压实成我们想要的形状、尺寸及必要密度的生坯加工过程。金属铁粉在压制过程中，随着铁粉被填充到模腔中在液压机的压力作用下，铁粉之间的间隙逐渐变小，颗粒在被压缩过程中表面的氧化膜得到破坏从而使得颗粒的接触面积增大，得到一定强度和密度的零件生坯。当今压制工艺一般可分为特殊法成形和普通法成形两类。我所在的公司使用的是普通成形:通过填充器将铁粉填充到设计好形状的模腔中，压机运行，模具上下冲对模腔中的铁粉进行施压，达到设定的压力后进行短时间的保压，而后上下冲上升，生坯形成，从模腔内脱出，压制结束。
图21粉末到坯体的过程
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