Titaani ja titaanisulamite olek ja väljavaated autodele

Praegu tundub, et autod on meie elus asendamatuks transpordivahendiks olnud juba enam kui 100 aastat. Titaani omadused, nagu kerge kaal ja kõrge tugevus, on olnud autotootjate tähelepanu keskpunktis.

Titaani on autodes kasutatud juba aastaid ja sel aastal on peaaegu kõik autod ära kasutatud. Tuleviku teemaks on aga keskmise auto maksumuse tähtsus titaani kasutamisel. Autod (sealhulgas mootorrattad ja soodushinnaga autod) on titaani arenev turg.

Titaani kasutamise eelised autoosade materjalina: kõrge tugevus, madal tihedus, elastsusmoodul, mis on umbes poole väiksem terasel, madal soojuspaisumistegur, umbes poole väiksem roostevaba terase ja alumiiniumi puhul, mittemagnetiline, madal soojusjuhtivus ja ei saasta keskkonda. Lisaks võib titaani kasutamine autotööstuses oluliselt vähendada auto kaalu, vähendada selle kütusekulu, parandada auto efektiivsust ja vähendada müra. Andmed näitavad, et iga 10% autokere kaalu vähendamisega saate vähendada 10% heitgaaside heitkoguseid ja säästa 7% kütusekulu, nii et autode kergekaalustamine mängib "energiasäästu ja keskkonnakaitset". kahe kärbe ühe hoobiga efekt. Titaan on kaalulanguse saavutamiseks kõige ideaalsem metall.

1 titaanisulam autorakendustes

Titaanisulamist autoosad on peamiselt: valmistatud TiAl turbiini rootori labadest, Ti{0}}Al-4V sulamist ja muudest kepsudest, ventiilidest ja nii edasi. Madalate kulude saavutamiseks kasutatakse titaanisulami lisamiseks pulbermetallurgia meetodit. TiB osakesed olid dispergeeritud titaanipõhises MMC-s Ti-6Al-4Sn-4Zr-1Nb-1Mo-0.2Si{{10 }}.3C sulamist maatriksit ja materjali kasutati mootoriventiilide valmistamiseks.

See on näide materjali kasutamisest uue titaanipõhise materjalina autode mootoriventiilide jaoks. Lisaks kepsudele ja mootoriklappidele kasutati vedrustusvedrude valmistamisel esmakordselt ka originaalset odavat titaanisulamist LCB TIMETAL. Hiljutised edusammud odavate titaanisulamite väljatöötamisel mootori ventiilide ja väljalaskeklappide jaoks. Eelkõige on suurenenud nõudlus mootorrataste väljalaskesüsteemide (summutite) titaanisulamite järele, mistõttu on väljalaskesüsteemid muutunud populaarsemaks odava sulamite väljatöötamisega...

1.1 ventiilid

Titaanisulamitest autoventiilide tootmine mitte ainult ei vähenda kaalu, pikendab kasutusiga ja on väga töökindel, vaid säästab ka kütust. Väljalaskeventiilid peavad lisaks kuumus- ja kulumiskindlusele sisaldama ka pliid ja koobaltit. USA tootjad kasutavad titaanisulameid, väljalaskeklapid on levinumad, sisselaskeklapid on valmistatud Ti-6Al-4V sulamist, väljalaskeklapid aga Ti-6Al-2 Sn-4Zn-2Mo sulam. Jaapanis Hitachi toodetud paagutatud sisselaskeklapid on tarnitud Jaapani autotööstuse turule.

USA Howmet Foundry kasutab ventiilide tootmiseks pideva valamise meetodeid, iga klapi kaal on 1/4 titaanist ja eeldatavasti tuuakse igal aastal potentsiaalsele turule 200 miljonit uut autot ning klapivahetusturg on 80. miljonit.

1.2 Klapipesad

Mootorsõidukites ja mootorsõidukites kõige laialdasemalt kasutatav titaankomponent on klapipesa, mille aastane toodang on üle 250000 ühiku, mida tavaliselt toodetakse Ti-6Al-4 V-sulamist ja Jaapanis ka Ti-5Al-2Cr-1Fe-sulamist. Lihtsa kuju ja väikese suuruse tõttu on mehaanilisi lisandeid, mida on lihtne teha ja mis on suhteliselt odavad. Ei vaja tingimata spetsiaalset pinnatöötlust, terasest klapipesa saab vähendada 10 kuni 12 võrra.

1.3 Titaanist keps

Mootori kaalu vähendamiseks titaanisulamit kasutav ühendusvarras on kõige tõhusam, võib jõudlust oluliselt parandada. Ühendusvarda materjal on peamiselt Ti-6Al-4V, muu, näiteks Ti-7Al-4Mo, Ti-4Al-2Sn -4Arendamisel on ka Mn jne.

1.4 Väntvõll ja muud mootoriosad

Jaapanis katsetatakse Ti-5Al-2Cr-Fe sulamist väntvõlli ja see kõver ei ole kleepumisvastase töötluse vajaduse tõttu veel praktiline. Muud mootoriosad, nagu klapihoovad, klapivedrud, alumise poldi ühendusvarras, võivad samuti olla valmistatud Ti-6Al-4V sulamist.

Jaapani spetsiaalselt välja töötatud kergesti lõigatavat Ti-3Al-2,5 V sulamist väntvõlli on kasutatud Honda 280 hj 30-liitrises V6NSX-tüüpi limusiinis ning terasest väntvõlliga sama väsimustugevus, kaalulangus 30%, mootori pöörlemiskiirus tõusis 700R /. Nende uurimistulemuste rakendamine näitab, et titaan on heaks kiidetud ja seda on kasutatud autodes.

1.5 Tagasivoolutoru

Titaanisulamist otsiku / tagasivoolutoru komplekti kasutamine ei allu väävelkloriidi ja heitgaaside tekitatud korrosioonile, väljalaskesüsteem ei tekita täkkeid, isegi keevitamisel ei ole see söövitav, võrreldes traditsiooniliste väljalaskesüsteemi materjalide ja roostevaba terasega. saab vähendada 40%, et vähendada materjali kaalu ja parandada kütusesäästu, kiirendada kiiremini, lühemaks pidurdusteekonnaks. Titaani kõrge hinna tõttu on Titanium Metals Corporation of America (Timet) välja töötanud spetsiaalse pinnatöötluse, mis võimaldab toota osi, mis aitavad täita autotootjate kulustandardeid. Uuele Chevrolet Corvette Z06 sedaanile on paigaldatud titaantorud.

1.6 Vedrustusvedrud

Võrreldes üldotstarbelistes sõidukites kasutatavate terasvedrudega pakuvad titaanvedrud kerget kaalu, korrosioonikindlust ja madalat nihkemoodulit. Timeti eesmärk on vastata autode vedrustusvedrude tootjate kuludele ja osade kokkupanemise nõuetele, säilitades kosmosetööstuse suurepärased omadused. titaanisulamist vedrud oluliselt madalama hinnaga. Volkswagen Europe'i uute FSI Lupo käigukastiga vedrustusvedrude esialgsed tootmismahud olid väikesed.Timet ja Volkswagen teatasid 2001. aasta jaanuaris titaanist vedrustusvedrustuste kasutuselevõtust FSI Lupo 2001 sõidukis, mille tootmist on oodata 3500.

Titaanist valmistatud vedrud võivad vähendada terase kaalu 70–60 protsenti. Tüüpilises USA-s toodetud kuuest kuni viiest sõidukist koosneva pereauto puhul saab nelja vedrustusvedru kasutamisega saavutada kaalusäästu 9–13,6 kg sõiduki kohta.

Titaanist 1.7 summutiga summuti kaalub vaid 5–6 kg, palju vähem kui roostevabast terasest summuti, ja seda on lihtne kasutada. Titaani nõudlus Jaapani autotööstuses (tegelik nõudlus 1999. aastal oli 457 t) on põhiliselt summutite järele, mida kasutatakse peamiselt suurtes autodes (üle 900cc). Jaapani neli suuremat tootjat, sealhulgas Honda ja Suzuki, on kasutusele võtnud titaanisulamist summutid. Titaani kasutatakse peamiselt suurte autode summutite ja üksikute keskmise suurusega autode jaoks. See on titaani korrosioonikindluse, tugevuse ja pinnakujunduse jne hindamine.