Primjena legure titana u automobilskoj lakoj proizvodnji

Legure titana i titana imaju karakteristike niske gustoće, izvrsna mehanička svojstva, dobru biokompatibilnost, otpornost na koroziju, visoku otpornost na temperaturu i dobru niskotemperaturnu žilavost. Trenutno se široko koriste u proizvodnji automobila. Gustoća legure titana je samo 60% od čelične, a čvrstoća može doseći više od 800 MPa. Još uvijek održava dobra mehanička svojstva na oko 500 °C, a svojstva zavarivanja i oblikovanja su dobra. Koristi se u proizvodnji trkaćih automobila prije više od 20 godina. Značajno smanjite kvalitetu trkaćeg motora, istovremeno poboljšavajući performanse motora.

Trenutno se komponente legure titana koje se koriste u proizvodnji automobila uglavnom distribuiraju u ispušnim sustavima automobila, sustavima motora, sustavima za smanjenje prijenosa i vibracija te dijelovima okvira karoserije automobila.

1. Ispušni sustav

Materijali ispušnog sustava automobila moraju imati dobra visokotemperaturna mehanička svojstva i otpornost na koroziju elemenata S i Cl. Tradicionalne komponente ispušnih ventila izrađene su od nehrđajućeg čelika, ali je utvrđeno da su legure titana prikladnije za materijale ispušnih ventila u smislu performansi.

Povratna cijev od titana koja se koristi u novom automobilu Chevrolet Corvette Z206 učinkovito izbjegava koroziju udubljenja i koroziju zavarivanja na cijevi od nehrđajućeg čelika, istovremeno poboljšavajući učinkovitost izgaranja goriva i sposobnost ubrzanja, te skraćujući put kočenja.

Timet, najveći proizvođač titana u Sjedinjenim Državama, predan je istraživanju i razvoju i proizvodnji ispušnih sustava od legure titana, a mnoge japanske tvrtke također su provele povezane istraživačke i razvojne radove. Trenutno, Fuji Heavy Industries Co, Ltd je proizveo ograničen broj od 440 setova ispušnih sustava vozila od titan legure. dušnik.

2. Sustav motora

Sustav automobilskih motora je najčešće korišteni dio legure titana u automobilskom polju. Primjena legure titana u sustav motora uglavnom uključuje ventil, spojnu šipku, radilicu, sjedalo ventila i druge dijelove.

Japanska honda motorna tvrtka koristi kovane titanske spojne šipke u NSX trkaćem V-6 motoru; Mitsubishi Motors koristi opružna sjedala od titanskog ventila u četverocilindričnim motorima velikog kapaciteta, a Porsche automobili također koriste titanske spojne šipke.

(1) Ventil

Što se tiče ventila od legure titana, Sjedinjene Države i Japan proveli su mnogo istraživačkog rada. Trenutno, Sjedinjene Američke Države općenito koriste Legulu Ti-6Al-4V za izradu usisnih ventila i legule Ti-6Al-2Sn-4Zr-2M za izradu ispušnih ventila; dok u Japanu Toyota koristi Legulu Ti-6Al-4V/Ti B za usisni ventil i Legulu Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si/Ti B za ispušni ventil. Ove vrste legura titana imaju dobra visokotemperaturna mehanička svojstva, otpornost na oksidaciju i otpornost na puzanje, što učinkovito poboljšava performanse motora i ubrzava vozila.

(2) Sjedalo ventila

Sjedala ventila od legure titana naširoko se koriste u trkaćim i sportskim automobilima. Svake se godine proizvede više od 250.000 kompleta. Uglavnom su izrađene od Legura Ti-6Al-4V ili Ti-5Al-2Cr-1Fe. Budući da je oblik sjedala ventila relativno jednostavan, koristi se u Zahtjevima strojne obrade nisu visoki i nije potrebna posebna površinska obrada, cijena je relativno jeftina, a učinak je očigledan u smanjenju težine automobila.

(3) Spojna šipka

Korištenje spojnih šipki od legure titana može učinkovito smanjiti kvalitetu motora i poboljšati performanse automobila. Trenutno je glavni materijal za pripremu legura Ti-6Al-4V. Japan Daido Co, Ltd trenutno razvija dvofaznu leguvu titana Ti-3Al-2V-0.2Si-0.47Ce-0.27La, koja ima dobru obradivost i izvrsna mehanička svojstva, svojstva umora i otpornost na koroziju. , Očekuje se da će se koristiti u dijelovima spojne šipke motora koji brzo ubrzavaju i usporavaju.

(4) Radilica

Iako radilice od titanske legure trenutno nisu široko korištene, legura Ti-3Al-2.5V koju je posebno razvio Japan potvrđena je na Honda trkaćim automobilima. Uz učinkovito smanjenje kvalitete, brzina motora povećana je za 700r / min, što dokazuje da je titan superiornost legure radilice. U isto vrijeme, Japan ima pokusno proizvedene ti-5Al-2Cr-Fe legure radilice, a očekuje se da će se legure titana više koristiti u komponentama radilice.

3. Sustav prigušivanja

Osnovna komponenta sustava ovjesa za prigušivanje automobila je opruga ovjesa. U usporedbi s općim automobilskim opružnim čelikom, legura titana ima veću specifičnu čvrstoću i niži modul smicanja, te veću čvrstoću umora, što ga čini prikladnijim za proizvodnju opruga za prigušivanje automobila. Budući da je otklon opruge izravno proporcionalan broju zavoja i obrnuto proporcionalan modulu smicanja materijala, opruga legure titana zahtijeva manje okretaja od čelične opruge pod uvjetom postizanja istog proljetnog odziva, što učinkovito smanjuje kvalitetu opruge. , Uštedite prostor.

U isto vrijeme, opruga legure titana također može učinkovito povećati rezonantnu frekvenciju proljeća i povećati njegov vijek trajanja. Trenutno je većina opruga od legure titana izrađena od jednofazne legure β titana. Njemačka tvrtka Volkswagen u nekim je automobilima koristila opruge od legure titana Lupo FSI, a iznos je oko 3.500.

4. Okvir tijela

Što se tiče dijelova okvira karoserije automobila, veća specifična čvrstoća, manja gustoća i dobra otpornost na koroziju legure titana ukazuju na to da je dobar materijal za pripremu okvira karoserije automobila. Trenutno su neke automobilske tvrtke koristile legure titana na dijelovima kao što su nosači zupčanika i klipovi kočione čeljusti. Među prijenosnim komponentama, Japan trenutno razvija proces visokog predenja za pripremu kućišta od legure titana. U usporedbi s čeličnim kućištima, kućišta od legure titana mogu bolje smanjiti utjecaj zamašnjaka i imati bolji učinak ublažavanja.

Osim toga, legure titana također su korištene u automobilskim pričvršćivačima i drugim komponentama. Uz kontinuirani razvoj tehnologije pripreme legure titana i automobilske industrije, legure titana zasigurno će se više koristiti u automobilskim dijelovima.

5. Značaj legura titana za laganu kategoriju automobila

Strane istraživačke institucije izračunale su i otkrile da kada kvaliteta servisiranja automobila padne za 10%, potrošnja goriva može se smanjiti za 6% do 8%. Istraživanja su također pokazala da se na svakih 91 kilogram mršavljenja može putovati prosječno 0,43 km po litri goriva. Stoga je kontinuiranim razvojem gospodarstva moje zemlje i stalnim povećanjem broja automobila laganje automobila postalo jedan od važnih načina za smanjenje potrošnje energije i smanjenje onečišćenja zraka.

Materijali od titana i legure titana trenutno se široko koriste u auto dijelovima zbog svojih izvrsnih fizikalnih i kemijskih svojstava. Korištenje titanskih materijala ne samo da učinkovito poboljšava performanse i sigurnosni faktor automobila, već također igra važnu ulogu u laganosti automobila, učinkovito smanjujući kvalitetu servisiranja automobila i smanjujući potrošnju goriva.

U usporedbi s tradicionalnim sustavom nehrđajućeg čelika, u ispušnom sustavu automobila koristi se sklop ispušnih mlaznica-povratne cijevi od titana, koji može smanjiti težinu za oko 8,2 kg. Upotreba proizvoda od legure titana za zamjenu tradicionalnih materijala od čelika i lijevanog željeza u dijelovima motora kao što su ventili i spojne šipke može učinkovito smanjiti kvalitetu motora.

Prema istraživanju japanske automobilske industrije, uporaba oko 0,8 kg titanskog materijala za automobilske ventile jednaka je učinku od 20 kg čeličnih dijelova; svako sjedalo titanskog ventila može smanjiti težinu od oko 10 g u usporedbi s čeličnim sjedalom ventila; čak se i šipke i radilice koriste u legurama titana, koje su najučinkovitije za smanjenje mase motora.

Na sustavu prigušivanja vibracija, svaka opruga od legure titana može smanjiti masu za više od 60% u usporedbi s čeličnim oprugama. Na temelju 4 opruge ovjesa po vozilu, nakon promjene na opruge od legure titana, svako vozilo može smanjiti težinu za 9 ~ 13,6 kg. Osim toga, masa prigušivača legure titana je samo 5 ~ 6 kg, što je 40% lakše od prigušivača od nehrđajućeg čelika.

Uzimajući kao primjer običan automobil srednje veličine, ako se postojeći dijelovi automobila od legure titana koriste za zamjenu tradicionalnih dijelova, težina rubnika automobila smanjit će se s oko 1500 kg na oko 1000 kg, stopa smanjenja težine može doseći 30%, a ukupna potrošnja goriva može se smanjiti za 20%. Iznad, to će uvelike smanjiti potrošnju goriva u svijetu i učinkovito ublažiti probleme nestašice energije i zagađenja okoliša.

Gore navedeni podaci pokazuju da uporaba legura titana ima značajan učinak u smanjenju težine automobila. U suvremenoj automobilskoj industriji, tehnologija primjene legura titana i titana u automobilskim dijelovima trebala bi se kontinuirano razvijati kako bi se povećao udio legura titana u automobilima.

Trenutno je primjena legure titana u automobilskoj industriji moje zemlje još uvijek u fazi ispitivanja. Glavni problem je u tome što je cijena materijala od legure titana previsoka, a dijelove je teško obraditi.

Stoga bi glavni zadatak u budućnosti trebao biti smanjenje cijene dijelova od legure titana razvojem jeftinih materijala od legure titana, smanjenjem troškova proizvodnje sirovina od legure titana i poboljšanjem učinkovitosti obrade dijelova legure titana poboljšanjem tehnologije obrade.

Inozemno iskustvo pokazalo je da samo kombinacija dizajna i proizvodnje automobila te istraživanja i razvoja legure titana može pružiti kvalitetnije materijale od legure titana za automobile.

Vjeruje se da će uz kontinuirano produbljivanje istraživanja i razvoja, legure titana i titana igrati sve važniju ulogu u modernoj automobilskoj industriji moje zemlje i promicati kontinuirani razvoj automobilske industrije.

Nicole