大多數(shù)粉末冶金結(jié)構(gòu)零件的應(yīng)用都是基于在成本競爭中獲勝,而不是通過其他途徑來形成相同的零件形狀。反過來,粉末冶金相對于其他技術(shù)的成本競爭力基于兩個(gè)主要問題——過程中的低能耗和原材料的高利用率。決定部件應(yīng)用是否是粉末冶金可行目標(biāo)的因素有很多:
一、產(chǎn)品尺寸和重量
盡管粉末冶金中的材料利用率很高,但與許多競爭工藝中使用的鋼棒或鋼坯相比,使用的粉末是相對昂貴的原料。因此,粉末冶金通常在相對較小和較輕的零件上競爭激烈,在這些零件上,材料成本可以控制在總制造成本的相對較小的百分比(可能在20%左右)。此外,在平面圖中零件越大,所需的壓制噸位就越大,粉末冶金壓制機(jī)的噸位容量被限制在不超過1000噸左右。
二、產(chǎn)品幾何
粉末冶金在制造“棱柱”形狀方面效果較佳,在二維(模具的徑向或平面圖)中具有幾乎沒有限的形狀復(fù)雜性,但在第三維(軸向或貫穿厚度方向)中具有更有限的復(fù)雜性。
三、生產(chǎn)數(shù)量要求
為了可行,粉末冶金需要大規(guī)模生產(chǎn)。首先,所需的成形工具通常復(fù)雜且相對昂貴,并且工具成本需要分?jǐn)偟酱罅慨a(chǎn)品上。同樣,粉末冶金加工設(shè)備(壓機(jī)、熔爐)的資本成本很高,需要在大量產(chǎn)品中攤銷。與設(shè)備資本成本相關(guān)的一個(gè)問題是,生產(chǎn)作業(yè)之間的停機(jī)時(shí)間需要較小化,因此批量運(yùn)行需要相對較長,以便工具更換/設(shè)置周期不會(huì)太頻繁。
在材料利用率和能源消耗率方面,粉末冶金相對于其他技術(shù)的競爭地位如圖所示。如圖所示,原始原材料95%的典型粉末冶金材料利用率優(yōu)于任何競爭工藝。
對于滿足上述要求作為粉末冶金可行目標(biāo)的應(yīng)用,該技術(shù)在過程節(jié)能方面的優(yōu)勢可以通過引用一些案例研究實(shí)例來說明。