粉末冶金工藝在無人機(jī)結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用

1、 粉末冶金工藝在無人機(jī)結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用 摘 要：隨著科技與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，無人機(jī)產(chǎn)品正逐步走向通用化、量產(chǎn)化的發(fā)展道路，航空工業(yè)過度依賴機(jī)械加工的問題正在限制無人機(jī)的發(fā)展，粉末冶金工藝已成為解決新材料、新工藝問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。文章將粉末冶金工藝與軍用無人靶機(jī)的需求相結(jié)合，對粉末冶金工藝在軍用無人機(jī)結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析研究。關(guān)鍵詞：粉末冶金；無人機(jī)；材料性能；結(jié)構(gòu)零件；齒輪；改革開放40年來，我國科技與綜合國力的不斷提升，軍隊(duì)的軍事訓(xùn)練水平已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)全新的高度，軍用無人靶機(jī)的發(fā)展也站上了一個(gè)新的時(shí)代，靶機(jī)的定位從重要的訓(xùn)練器材轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｒ?guī)的訓(xùn)練消耗品，實(shí)戰(zhàn)化

2、的軍事訓(xùn)練要求產(chǎn)量更大、價(jià)格更低的靶機(jī)。粉末冶金工藝可以應(yīng)用在靶機(jī)的高難度、高精度、高成本的零件上，解決傳統(tǒng)切削加工中工藝過程復(fù)雜、制造成本高的問題。粉末冶金工藝正在應(yīng)用于汽車行業(yè)、裝備制造業(yè)、金屬行業(yè)、航空航天、軍事工業(yè)、儀器儀表、五金工具、電子家電等領(lǐng)域。1. 粉末冶金概述粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)成型的工藝技術(shù)。粉末冶金具有熔鑄工藝無法獲得的獨(dú)特的化學(xué)組成及機(jī)械、力學(xué)性能。可減少合金成分偏聚，消除鑄造形成的粗大、不均勻組織；可制備準(zhǔn)晶、非晶、納米晶、微晶和超飽和固溶體等非平衡材料；可實(shí)現(xiàn)多類材料的復(fù)合，發(fā)揮各類元素的特性；可制備熔煉法無法生產(chǎn)的特殊結(jié)構(gòu)和性

3、能的材料；可實(shí)現(xiàn)凈形成和大批量生產(chǎn)；可以利用廢舊金屬作原料，是再生和綜合利用的新技術(shù)。1. 粉末冶金的工藝制程粉末冶金的工藝制一般為粉末調(diào)配、粉末混合、壓制、燒結(jié)、二次加工、熱處理、表面處理、檢測等工序，其中最關(guān)鍵性工序是坯塊的燒結(jié)，成型后的壓坯通過燒結(jié)使其得到所需的物理、機(jī)械性能。燒結(jié)后可以根據(jù)產(chǎn)品要求采取多種方式，如精整、浸油、機(jī)加工、熱處理及電鍍等。2. 粉末冶金與傳統(tǒng)金屬的性能分析1. 鐵基粉末冶金的性能對比分析燒結(jié)低碳鋼ftg30-20經(jīng)過滲碳淬火后抗拉強(qiáng)度450mpa，硬度hrc55，其塑性、韌性、焊接性能較好，適用于受力較小要求滲碳淬火的零件，如端蓋、底座等。燒結(jié)中碳鋼ftg60

4、-20經(jīng)過淬火處理后抗拉強(qiáng)度450mpa，硬度hrc45，其強(qiáng)度較高，適用于輕載機(jī)構(gòu)件，如隔套、傳動小齒輪等。這兩種材料與最常用的結(jié)構(gòu)鋼對比分析后發(fā)現(xiàn)，其性能略低于45鋼，優(yōu)于40cr，可用于替代強(qiáng)度要求不高的鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)件。鐵基粉末冶金結(jié)構(gòu)鋼類別燒結(jié)低碳鋼燒結(jié)中碳鋼中碳結(jié)構(gòu)鋼中碳合金結(jié)構(gòu)鋼牌號ftg30-20ftg60-204540cr熱處理滲碳淬火淬火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)抗拉強(qiáng)度mpa450450633549硬度hrc55455728表1 鐵基粉末冶金與結(jié)構(gòu)鋼性能對比分析表1. 銅基粉末冶金的性能對比分析燒結(jié)銅鋼材料f0203j的抗拉強(qiáng)度500mpa，表面硬度hbs110，強(qiáng)度與硬度高，耐磨性好，抗大氣氧

5、化性好。適用于制造受力較大或耐磨的零件，如鏈輪、齒輪等。燒結(jié)銅鋁鋼f0212j抗拉強(qiáng)度550，表面硬度hbs130，強(qiáng)度與硬度高，耐磨性好，熱穩(wěn)定性好，高溫回火脆性低。適用于制造受力高，要求耐磨或調(diào)質(zhì)的零件，如活塞環(huán)、齒輪等。與之相比較的傳統(tǒng)h62與qsn4-3的力學(xué)性能則比粉末冶金低的多，各類產(chǎn)品特別是飛機(jī)中的銅質(zhì)結(jié)構(gòu)件可以更換為粉末冶金材料。銅基粉末冶金銅合金類別燒結(jié)銅鋼燒結(jié)銅鋁鋼黃銅錫青銅牌號f0203jf0212jh62qsn4-3抗拉強(qiáng)度mpa500550370430硬度hbs110130140160表2 銅基粉末冶金與銅合金性能對比分析表3. 粉末冶金在靶機(jī)上的應(yīng)用粉末冶金工藝可以

6、應(yīng)用在無人靶機(jī)的各類常規(guī)結(jié)構(gòu)件上。靶機(jī)的機(jī)身、動力、控制、傳動等系統(tǒng)內(nèi)均有數(shù)量較大、成本高昂、制造周期長的零件，如機(jī)身內(nèi)的各類固定座、壓線塊；動力系統(tǒng)內(nèi)的油泵齒輪、發(fā)動機(jī)葉片；控制系統(tǒng)內(nèi)的散熱塊、盒體、墊柱；傳動系統(tǒng)內(nèi)的齒輪、傳動桿等。粉末冶金工藝的應(yīng)用有助于提升質(zhì)量穩(wěn)定性、縮短周期、控制成本?？梢砸来蔚七M(jìn)，逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件粉末冶金化改進(jìn)。1. 粉末冶金在靶機(jī)上的應(yīng)用實(shí)例本文以某遙控模擬飛機(jī)中基本型飛機(jī)的副翼舵機(jī)為基礎(chǔ)平臺，通過鐵基粉末冶金齒輪替代機(jī)械加工的銅齒輪，粉末冶金工藝齒輪可以滿足舵機(jī)的7級精度要求。將原先的8個(gè)單獨(dú)的齒輪改進(jìn)成5組齒輪，從而提高成型精度，降低嚙合噪音。圖1 在某型

7、遙控模擬飛機(jī)中改進(jìn)的粉末冶金齒輪1. 粉末冶金齒輪的效益分析改進(jìn)前的舵機(jī)齒輪由機(jī)械加工成型，每套齒輪組的制造成本為117元、工時(shí)2.7小時(shí)；鐵基粉末市場價(jià)為3分錢一克，銅基粉末市場價(jià)1毛錢一克，以一套模具3000元，制造10000件計(jì)算，一套齒輪的綜合制造成本為16.5元，運(yùn)用粉末冶金的齒輪組成本下降86%。改進(jìn)后舵機(jī)的制造周期也大幅度縮短。4. 結(jié)束語要不斷提高無人機(jī)的質(zhì)量穩(wěn)定性，降低成本，縮短周期，就要不斷探索粉末冶金在無人機(jī)上的應(yīng)用空間，通過進(jìn)一步研究不同元素對應(yīng)的力學(xué)特點(diǎn)，逐步替換傳統(tǒng)零件，以更快的響應(yīng)速度，更高的技術(shù)水準(zhǔn)，更低的訓(xùn)練成本支持軍隊(duì)的現(xiàn)代化軍事訓(xùn)練，同時(shí)也促進(jìn)粉末冶金工業(yè)更好的發(fā)展。參考文