60% dell'energia di combustione del combustibile automobilistico viene consumata dalla propria massa. In attesa della direzione di sviluppo futura dell'industria automobilistica, leggero, basso consumo di carburante e basse emissioni sono i temi dello sviluppo. L'emergere di materiali industriali in titanio rende la produzione di automobili una scelta migliore.
Il metallo in titanio ha i vantaggi della bassa densità, Elevata resistenza specifica e buona resistenza alla corrosione. L'uso di materiali in titanio nelle automobili può ridurre notevolmente la massa corporea, ridurre il consumo di carburante, migliorare l'efficienza del motore, Migliorare l'ambiente e ridurre il rumore. Tuttavia, L'alto prezzo rende le leghe di titanio hanno solo alcune applicazioni in modelli di lusso e auto sportive nel settore automobilistico, e raramente usato in auto ordinarie. Perciò, Ricerca e sviluppo di leghe di titanio a basso costo che soddisfano le esigenze del mercato è la chiave per promuovere la loro applicazione nelle normali auto domestiche
Attuale stato dell'applicazione delle leghe di titanio nel settore automobilistico
Sebbene le leghe di titanio siano state ampiamente utilizzate nell'aerospaziale, Industrie petrolchimiche e di costruzione navale, La loro applicazione nel settore automobilistico si è sviluppata lentamente. A partire dal successo dello sviluppo della prima auto in tutto il titanio da parte di General Motors negli Stati Uniti in 1956, Le parti auto in titanio non hanno raggiunto il livello di produzione di massa fino agli anni '80. Negli anni '90, come la domanda di auto di lusso, auto sportive, e le auto da corsa sono aumentate di anno in anno, Parti auto -fabbricate in titanio si sono sviluppate rapidamente. In 1990, La quantità di titanio utilizzato nelle automobili di tutto il mondo era solo 50T. Ha raggiunto il 500 t in 1997, 1,100t in 2002, e 3.000 t in 2009. Si prevede che la quantità di titanio utilizzata nelle automobili in tutto il mondo supererà i 5.000 t in 2015. Attualmente, I seguenti tipi di parti in lega di titanio sono comunemente usati.
1. Asta di collegamento del motore
La lega di titanio è un materiale ideale per le aste di collegamento. Le aste di collegamento del motore realizzate in lega di titanio possono ridurre efficacemente la massa del motore, Migliorare l'efficienza del carburante e ridurre il volume di scarico. Rispetto alle aste di collegamento in acciaio, Le aste di collegamento in titanio possono ridurre la massa di 15% A 20%. L'applicazione delle aste di collegamento in lega di titanio si riflette per la prima volta nella nuova berlina Ferrari italiana 3.5LV8 e nel motore NSX di Acura. I materiali principali utilizzati nella lega di titanio di collegamento sono TI-6Al-4V, Ti-10v-2fe-3al, Ti-3al-2.0v e ti-4al-4mo-sn-0.5E. Altri materiali in lega di titanio come Ti-4al l'applicazione di -2si-4mn e TI-7M-4MO nelle aste di collegamento è anche in fase di sviluppo.
2.Valvola del motore
Le valvole del motore automobilistico realizzate in lega di titanio non possono solo ridurre la massa ed estendere la durata della durata, ma anche ridurre il consumo di carburante e migliorare l'affidabilità dei veicoli. Rispetto alle valvole di acciaio, Le valvole in titanio possono ridurre la massa di 30% A 40%, e la velocità limite del motore può essere aumentata 20%. Per quanto riguarda le applicazioni attuali, Il materiale della valvola di aspirazione è principalmente TI-6Al-4V, e il materiale della valvola di scarico è principalmente TI-6242S. Di solito Sn e Al vengono sommati per ottenere una fragilità più bassa e una maggiore resistenza; L'aggiunta di MO può migliorare le proprietà del trattamento termico delle leghe di titanio, Migliora la forza delle leghe in titanio di spegnimento e invecchiamento, e aumentare la durezza. Altre leghe di titanio con potenziale di sviluppo includono:
1) La valvola di aspirazione può essere fatta di TI-62S, che ha proprietà equivalenti a Ti-6al-4v ed è più economico.
2) La valvola di scarico può essere fatta di Ti-6al-2sn-4.0zr-0.4-Mo-0.45E. A causa del suo contenuto MO inferiore, La sua resistenza al creep è migliore di TI-6242S, e la sua resistenza all'ossidazione può raggiungere i 600 ° C. .
3) La valvola di scarico può essere fatta di γ-Tial, che ha le caratteristiche della resistenza ad alta temperatura e del peso leggero, ma non è adatto per i metodi di forgiatura tradizionali durante l'elaborazione. È adatto solo per la trasmissione e la metallurgia delle polvere.
3. Sedile a molla valvola
La resistenza ad alta resistenza e fatica sono le proprietà necessarie per il sedile a molla della valvola. La lega beta titanio è una lega trattata con calore che può ottenere un trattamento di invecchiamento solido ad alta resistenza attraverso il trattamento con una soluzione solida. I materiali più adatti corrispondenti sono TI-15V-3Cr- 3AL-3SN e TI-15MO-3Al-2.7nb-0.2E. Mitsubishi Motors utilizza sedili a molla in lega di titanio TI-22v-4al nei suoi veicoli di produzione su larga scala, che riduce la massa da 42% Rispetto alle serrature in acciaio originali, riduce la massa inerziale del meccanismo della valvola 6%, e aumenta la massima velocità del motore. 300r/min.
4.Primavera in lega di titanio
Il titanio e le sue leghe hanno un modulo elastico inferiore rispetto ai materiali in acciaio e un grande valore σs/e, rendendoli adatti alla produzione di componenti elastici. Rispetto alle molle automobilistiche in acciaio, sotto la premessa dello stesso lavoro elastico, L'altezza delle molle di titanio è solo 40% di sorgenti d'acciaio, E la massa è solo 30% A 40% di sorgenti d'acciaio, che facilita il design del corpo dell'auto. Inoltre, Le eccellenti proprietà di fatica e la resistenza alla corrosione della lega di titanio possono prolungare la durata della primavera. Attualmente, I materiali in lega di titanio che possono essere utilizzati per produrre molle automobilistiche includono TI-4.5Fe6.8MO-1.5al e TI-13v11c-3al.
5. Turbocompressore
I turbocompressori possono migliorare l'efficienza della combustione del motore e migliorare la potenza e la coppia del motore. Il rotore della turbina del turbocompressore deve funzionare in gas di scarico ad alta temperatura superiore a 850 ° C per lungo tempo, Quindi richiede una buona resistenza al calore. I metalli della luce tradizionali come le leghe di alluminio non possono essere utilizzati a causa dei loro bassi punti di fusione. Sebbene i materiali ceramici siano utilizzati nei rotori della turbina a causa del loro peso leggero e della buona resistenza ad alta temperatura, La loro applicazione è limitata a causa del loro alto costo e incapacità di ottimizzare la loro forma. Per risolvere questi problemi, Tetsui e altri hanno sviluppato il rotore della turbina tiale. Dopo molti test, È stato verificato che non solo ha una buona durata ed efficienza, ma può anche migliorare l'accelerazione del motore. Questo design è stato commercializzato con successo nella serie Mitsubishi Lancer Evolution.
6. Sistema di scarico e silenziatore
Il titanio è ampiamente utilizzato nei sistemi di scarico automobilistico. I sistemi di scarico realizzati in titanio e le sue leghe possono non solo migliorare l'affidabilità, prolungare la vita e migliorare l'aspetto, ma anche ridurre la massa e migliorare l'efficienza della combustione del carburante. Rispetto ai sistemi di scarico in acciaio, I sistemi di scarico in titanio possono ridurre la massa di approssimativamente 40%. Nelle auto della serie da golf, La massa del sistema di scarico in titanio può essere ridotta 7 A 9 kg. Attualmente, Il materiale in titanio utilizzato nel sistema di scarico è principalmente in titanio puro industriale.
7. Parte del telaio del corpo
Al fine di migliorare la sicurezza e l'affidabilità delle automobili, è necessario considerare gli aspetti di progettazione e produzione, Soprattutto i materiali di produzione. Il titanio è un ottimo materiale usato per creare cornici per il corpo dell'auto. Non ha solo una forza specifica elevata, ma ha anche una buona durezza. In Giappone, I produttori di automobili scelgono tubi saldati in titanio puri per creare cornici per il corpo. Questo tipo di cornice può far sentire i conducenti al sicuro durante la guida.
8. Altre parti in lega di titanio
Oltre ai componenti di cui sopra, Il titanio è anche utilizzato in armi da bilanciere del motore, Spension Springs, Pins a pistoni del motore, Distribuzione automobilistica, ara dadi, porta automobilistica sporgente, staffe per ingranaggi automobilistici, pistoni della pinza a frena, bulloni a spillo, Parti auto di pressione come piatti, I pulsanti di spostamento e dischi frizione automobilistica.
Riassumere:
Con lo sviluppo dell'economia e la riduzione del costo del titanio, Più progettisti di ingegneria sceglieranno parti di titanio come parti automobilistiche. Le leghe di titanio alla fine giocheranno un ruolo importante nella produzione del settore automobilistico.