Titaanist väljalasketorude rakendused mootorispordis ja autosüsteemides

Miks titaani kasutatakse väljalaskesüsteemides?

Titaanist väljalasketorust ja -torust on saanud suure jõudlusega mootorrataste ja autode väljalaskesüsteemide{0}}vaikevalik. Põhjuseks on omaduste kombinatsioon, mida ükski roostevaba teras ei suuda sama kaaluga taastoota. Titaani tihedus on umbes 4,51 g/cm3, seega kaalub titaanist väljalaskesüsteem tavaliselt 40-50% vähem kui samaväärne roostevabast terasest süsteem. Materjal talub ka pidevaid heitgaaside temperatuure vahemikus 600-800 kraadi ilma katlakivi ja rabeduseta, mis mõjutavad kaetud pehmet terast ning selle looduslikult moodustuv oksiidikiht annab suurepärase vastupidavuse teesoolale, kondensaathapetele ja kloriidirikkale keskkonnale.

Väiksem mass ei ole ainult kaalunumber spetsifikatsioonilehel. Mootorratta või auto tagaosa vähendatud mass alandab raskuskeset, võimaldab vedrustusel kiiremini reageerida ning vähendab heitgaasirippude ja kronsteinide poolt kantavat koormust. Toru sisemuses parandavad siledam läbimõõduga viimistlus ja õhemad seinad gaasi kiirust, mistõttu kasutatakse titaani mootorispordis laialdaselt päistel, kesk{2}torudel ja summutitel.

Peamised rakendused mootorispordis ja autotööstuses

Väljalasketorud ja summuti kestad:õhukese-seinaga keevitatud ja õmblusteta toru seinapaksusega 0,8-2,0 mm, painutatud ja keevitatud päisteks, kesktorudeks ja summuti korpusteks.

Paindliigendid ja lõõtsad:gofreeritud titaanist lõõtsad neelavad soojuspaisumist ja mootori liikumist, kaitstes kollektoreid pragunemise eest.

Heitgaaside riidepuud ja kronsteinid:GR1, GR2 ja GR5 ümarlatt ja varras, mis on töödeldud riidepuudeks, vahepukside ja ühendusvarrasteks.

Pirukate lõike- ja liitmiskollektorid:laseriga-lõigatud segmendid, mis on keevitatud kollektoritesse, kus täitetraadi kvaliteet määrab liigendi väsimise kestuse.

Turboülelaaduri ja heitgaasi torustik:kerge-mõõturtoru, mis talub moonutusteta kõrge termilise tsükli.

Mootorratta libisemis{0}}ja täissüsteemid:suurim üksikrakendus, mis ühendab kaalusäästu erilise heli ja ühtlase värviga pärast kuumatsüklit.

Titaani klassid ja tootevormid

Kaubanduslikult puhtaid marke kasutatakse torude ja lõõtsade jaoks, kus vormitavus ja keevitatavus on kõige olulisemad; legeeritud marke kasutatakse seal, kus on vaja suuremat tugevust. Allolev tabel võtab kokku väljalasketööde jaoks tavaliselt ette nähtud vormid ja neid hõlmavad standardid.

ASTM B337 keevitatud toru ja ASTM B338 õmblusteta toru on kaks kõige sagedamini väljalasketoru spetsifikatsiooni, samas kui ASTM B265 plaati kasutatakse summuti otsakorkide ja lehest lõigatud äärikute jaoks. Vardad ja vardad ASTM B348 katteriidete, keermestatud varda ja töödeldud liitmike jaoks ning on saadaval ümmarguse, ruudukujulise ja kuusnurkse sektsioonina, kohandatud läbimõõdu ja pikkusega, mis on lõigatud vastavalt joonisele.

Titaanist väljalasketoru Flex lõõts

Titaanlõõts on gofreeritud akordioni{0}}stiilis element, mis neelab väljalaskesüsteemi soojuspaisumisest tekkiva lineaarse kasvu. Ilma selleta surub kuuma heedri paisumine vastu kollektori äärikut ja lõhub lõpuks keevisõmbluse. GR1 ja GR2 lõõts on kõige levinum valik, kuna nende suurem elastsus võimaldab sügavamat lainetamist ilma vormimise käigus pragunemata. Nende eeliste hulka kuuluvad mitte-magnetiline käitumine, hea soojuskiirgus ja elektromagnetiline varjestus, väike kaal, suur liikumistundlikkus ja tugev korrosioonikindlus.

Lõõtsa pikkus, kihtide arv ja keerdude arv valitakse aksiaalse liikumise ja eeldatava termilise tsükli arvu järgi, mitte ainult ava suuruse järgi.

Titaanist väljalasketorude keevitamine ja valmistamine

Titaani tuleb keevitada inertses atmosfääris, sest umbes 400 kraadi juures neelab pind hapnikku, lämmastikku ja vesinikku ning muutub rabedaks. TIG-keevitus on tavaline väljalasketööde protsess ja ERTi-1 või ERTi-2 täitetraati (vastab 1. ja 2. klassile) kasutatakse kaubanduslikult puhta mitteväärismetalli jaoks; titaani ja titaanisulamite kaarkeevitamiseks tarnitakse sama tüüpi traate kui MIG- ja TIG-täiteaineid. Puhastusgaas peab jõudma toru sisemusse ja iga liigendi jaoks, mis jääb pärast kaare möödumist kuumaks, on vajalik tagakilp.

Sobitage täitetraadi kvaliteet mitteväärismetalliga, et keevisõmblus oleks sama plastiline kui põhitoru.

Puhastage liitekoht spetsiaalse roostevabast terasest või karbiidist harja ja atsetoonilapiga vahetult enne keevitamist; titaani saastumine on nähtamatu, kuni liigend ebaõnnestub.

Hoidke läbipääsudevaheline temperatuur madal ja kasutage väikseimat soojussisendit, mis tagab täieliku läbitungimise.

Keevitage piruka lõikeid ja ühendage kollektoreid puhastatud kambris või kindalaekas, kus geomeetria seda võimaldab.

Kontrollige värvi pärast keevitamist: hele põhutoon on vastuvõetav puhastus-tagaühendusel, samas kui hallid või valged helbed viitavad saastumisele ja nõuavad ümbertöötamist.

Kaubanduslikult puhta väljalasketoru puhul pole keevitusjärgset kuumtöötlust- tavaliselt vaja, kuid pinge leevendamist rakendatakse siis, kui süsteem on keevitatud tihedate tasapinnaliste piiridega või kui koost töötab kõrgel temperatuuril vibratsiooni all.

Korrosioon, termiline käitumine ja jõudluskäitumine

Titaanile tekkiv kaitsev oksiidikiht on enamikus heitgaaside keskkondades stabiilne ja muutub pinna kriimustamisel koheselt ümber, mistõttu säilitavad titaansüsteemid oma välimust palju kauem kui värvitud või aluminiseeritud teras. Titaani soojuspaisumine on umbes 8,6 × 10-6 /K, mis on madalam kui austeniitse roostevaba terase oma, seega vajab titaanist süsteem väiksemat paisumisvaru -, kuid kuna toru sein on õhem, on kollektori kaitsmiseks siiski vaja lõõtsa või libisemisliigendi paindlikkust. Kaalu vähendamine, kiirem gaasi kiirus ja jahedam kapotialune temperatuur annavad koos mõõdetava hobujõu kasvu ja gaasipedaali reaktsiooni, mida motospordimeeskonnad ootavad.

Korduma kippuvad küsimused

K: Milline titaani klass on mootorratta väljalaskesüsteemi jaoks parim?
Klassi 2 keevitatud toru ASTM B337 järgi on standardvalik väljalasketorude ja summuti kestade jaoks, samas kui klassi 1 eelistatakse sügavalt-vormitud lõõtsade jaoks. Klassi 5 kasutatakse pigem suure-tugevate varraste, äärikute ja kinnitusdetailide kui toru enda jaoks.

K: Kui palju kergem on titaanist väljalasketoru roostevabast terasest?
Titaani tihedus on umbes 4,51 g/cm3, võrreldes umbes 7,9 g/cm3 roostevaba terase puhul, seega on titaanisüsteem sama seinapaksuse ja geomeetriaga tavaliselt 40–50% kergem.

K: Millist täitetraati tuleks kasutada titaanist väljalasketoru TIG-keevitamiseks?
ERTi-1 või ERTi-2 traat, mis sobib 1. või 2. klassi mitteväärismetalliga, on standardne. Täiteaine klass peab vastama toru kvaliteedile, et keevisõmbluse tsoon säilitaks võrreldava elastsuse ja korrosioonikindluse.

K: Millised avasuurused on titaanist painduvate lõõtsade jaoks saadaval?
Levinud suurused on 38,1 mm, 44,5 mm, 47,6 mm, 60 mm, 63,5 mm, 70 mm, 76,2 mm, 89 mm, 101,6 mm ja 127 mm. Pikkus, kihtide arv ja keerdude arv määratakse vastavalt aksiaalsele liikumisele ja soojustsüklitele.

K: Kas titaanist väljalaskesüsteem vajab keevisõmbluse{0}}järgset kuumtöötlust?
Mitte tavalise kaubanduslikult puhta väljalasketoru jaoks. Pinge leevendamine rakendatakse siis, kui tasasuse piirid on ranged või kui koost näeb püsivat kõrgel temperatuuril{1}}vibratsiooni.

K: Miks muudab titaanist väljalasketoru pärast kasutamist värvi?
Kuumuse tsükkel paksendab looduslikku oksiidikihti ja tekitab titaanist heitgaasidega seotud põhu, sinise ja lilla varjundi. See on pinnaoksiid, mitte korrosioon ja ei vähenda seina tugevust.