Състояние и перспективи на титан и титанови сплави за автомобили

Сега изглежда, че автомобилите са били незаменимо транспортно средство в живота ни повече от 100 години. Свойствата на титана като леко тегло и висока якост отдавна са в центъра на вниманието на автомобилните производители.

Титанът се използва в автомобилите от много години и почти всички коли са използвани тази година. Въпреки това значението на цената на средния автомобил за използването на титан ще бъде предмет на бъдещето. Автомобилите (включително мотоциклети и автомобили с намалени цени) са нововъзникващ пазар за титан.

Предимства от използването на титан като материал за автомобилни части: висока якост, ниска плътност, модул на еластичност около половината от този на стоманата, нисък коефициент на топлинно разширение, около половината от този на неръждаема стомана и алуминий, немагнитен, ниска топлопроводимост и незамърсяващи околната среда. В допълнение, използването на титан в автомобилната индустрия може значително да намали теглото на автомобила, да намали разхода на гориво, да подобри ефективността на автомобила и да намали шума. Според данните показват, че всеки 10% намаление на теглото на каросерията на автомобила, можете да намалите 10% от емисиите на отработени газове и да спестите 7% от разхода на гориво, така че автомобилното олекотяване ще играе ролята на "спестяване на енергия, опазване на околната среда", ефект на два заека с един камък. Титанът е най-идеалният метал за постигане на загуба на тегло.

1 титанова сплав в автомобилни приложения

Авточастите от титаниева сплав са основно: направени от TiAl роторни лопатки на турбината, с Ti-6Al-4V сплав и други свързващи пръти, клапани и т.н. За да се постигне ниска цена, използването на метод на прахова металургия за добавяне на титанова сплав. TiB частиците бяха диспергирани на базата на титан MMC в Ti-6Al-4Sn-4Zr-1Nb-1Mo-0.2Si{{10 }}.3C матрица от сплав и материалът е използван за производството на двигателни клапани.

Това е пример за приложението на материала като нов материал на базата на титан за клапани на автомобилни двигатели. В допълнение към биелите и клапаните на двигателя, оригиналната евтина титаниева сплав LCB TIMETAL беше използвана за производство на пружини за окачване за първи път. Скорошен напредък в разработването на евтини титанови сплави за двигателни клапани и изпускателни клапани. По-специално, търсенето на титанови сплави за изпускателните системи на мотоциклети (заглушители) се увеличи, така че изпускателните системи станаха по-популярни с развитието на евтини сплави...

1.1 Клапани

Производството на автомобилни клапани от титанови сплави не само намалява теглото, удължава експлоатационния живот и е много надеждно, но и спестява гориво. Изпускателните клапани трябва да съдържат олово и кобалт в допълнение към устойчивостта на топлина и износване. Американските производители използват титанови сплави, изпускателните клапани са по-често срещани, всмукателните клапани са направени от Ti-6Al-4V сплав, докато изпускателните клапани са направени от Ti-6Al-2 Sn-4Zn-2Mo сплав. Спечени всмукателни клапани, произведени от Hitachi в Япония, са доставени на пазара на японската автомобилна индустрия.

Howmet Foundry в САЩ използва методи за непрекъснато леене за производство на клапани, всеки клапан има 1/4 тегло титан и се очаква 200 милиона нови коли да бъдат пуснати на потенциалния пазар всяка година и има пазар за подмяна на клапани от 80 милиона.

1.2 Клапанни легла

Най-широко използваният титанов компонент в моторни превозни средства и моторизирани превозни средства е седлото на клапана, с годишно производство от повече от 250,000 единици, което обикновено се произвежда от Ti-6Al-4 V сплав, а също и в Япония в Ti-5Al-2Cr-1Fe сплав. Поради простата форма и малкия размер има механични добавки, които са лесни за правене и са сравнително евтини. Не е задължително да се нуждаете от специална повърхностна обработка, стоманеното седло на клапана може да бъде намалено с 10 до 12.

1.3 Титаниева биела

Свързващият прът, използващ титанова сплав за намаляване на теглото на двигателя, е най-ефективен, може значително да подобри производителността. Материалът на свързващия прът е основно Ti-6Al-4V, друг като Ti-7Al-4Mo, Ti-4Al-2Sn -4Mn и др. също са в процес на разработка.

1.4 Колянов вал и други части на двигателя

Колянови валове от сплав Ti-5Al-2Cr-Fe се произвеждат пробно в Япония и тази крива все още не е практична поради необходимостта от обработка против залепване. Други части на двигателя, като кобилици, пружини на клапани, свързващ прът на долния болт, също могат да бъдат направени от Ti-6Al-4V сплав.

Специално разработеният от Япония лесен за рязане колянов вал от Ti-3Al-2.5V алуминиева сплав е използван в лимузина тип V6NSX на Honda 280 к.с. същата якост на умора, намаляване на теглото с 30%, скоростта на двигателя се увеличава със 700R /. Прилагането на резултатите от тези изследвания показва, че титанът е приет и разширен за употреба в автомобилите.

1.5 Възвратен въздуховод

Използването на дюза от титаниева сплав / въздушна тръба за връщане не е обект на корозия, причинена от емисии на серен хлорид и отработени газове, изпускателната система не се образува, дори при заваряване не е корозивна, в сравнение с традиционните материали за изпускателната система и неръждаема стомана може да се намали с 40%, за да се намали теглото на материала и да се подобри икономията на гориво, да се ускори по-бързо, по-къс спирачен път. Поради високата цена на титана, Titanium Metals Corporation of America (Timet) разработи специална обработка на повърхността, която позволява производството на части, които помагат да се изпълнят разходните стандарти на автомобилните производители. Титаниеви тръби са приложени към новия седан Chevrolet Corvette Z06.

1.6 Окачване Пружини

В сравнение със стоманените пружини, използвани в превозни средства с общо предназначение, титаниевите пружини предлагат предимствата на леко тегло, устойчивост на корозия и нисък модул на срязване. Timet е проектиран да отговори на изискванията за цена и сглобяване на части на производителите на пружини за автомобилно окачване, като запази отличните свойства на аерокосмическите пружини от титаниева сплав на значително намалена цена. Първоначалните производствени количества бяха малки за новите FSI Lupo пружини за окачване от Volkswagen Europe. Timet и Volkswagen обявиха през януари 2001 г. въвеждането на титаниеви пружини за окачване в автомобила FSI Lupo 2001, от които се очаква да бъдат произведени 3500 екземпляра.

Пружините, изработени от титан, могат да намалят теглото на стоманата със 70 до 60 процента. В типичен семеен автомобил, произведен в САЩ от шест до пет превозни средства, спестяване на тегло от 9 кг до 13,6 кг на превозно средство може да се постигне чрез използването на четири пружини на окачването.

Титановият ауспух 1.7 тежи само 5 до 6 кг, много по-малко от ауспух от неръждаема стомана, и е лесен за работа. Търсенето на титан в японската автомобилна сфера (действителното търсене през 1999 г. беше 457 тона) е основно за ауспуси, които се използват главно в големи автомобили (над 900cc). Четирите големи японски производителя, включително Honda и Suzuki, са приели шумозаглушители от титаниева сплав. Титанът се използва главно за големи автомобилни шумозаглушители и отделни средни автомобили. Това е оценката на устойчивостта на корозия на титана, здравината и повърхностния дизайн и т.н.