Notkun títanblendis í léttum bifreiðaframleiðslu

Títan og títan málmblöndur hafa einkenni lágþéttleika, framúrskarandi vélrænni eiginleika, góða lífsamrýmanleika, tæringarþol, háhitaþol og góða hörku við lágan hita. Þeir hafa verið mikið notaðir á sviði bílaframleiðslu. Þéttleiki títan álfelgur er aðeins 60% af stáli, en styrkurinn getur náð meira en 800MPa. Það heldur enn góðum vélrænni eiginleikum í kringum 500 gráður og hefur góða suðu- og mótunareiginleika. Hann hefur verið notaður við framleiðslu á kappakstursbílum fyrir meira en 20 árum, sem hefur dregið verulega úr þyngd kappaksturshreyfla og bætt afköst vélarinnar.

Sem stendur er hlutum úr títanblendi sem notaðir eru í bílaframleiðslu aðallega dreift í útblásturskerfi bíla, vélarkerfi, gírskiptingar- og titringsjöfnunarkerfi og yfirbyggingargrind.
1. Útblásturskerfi
Efnin í útblásturskerfum bifreiða þurfa að hafa góða vélrænni eiginleika við háan hita og tæringarþol frá S og Cl frumefnum. Hefðbundnir íhlutir útblástursloka eru úr ryðfríu stáli, en fólk hefur komist að því að títan málmblöndur henta betur sem efni fyrir útblástursloka hvað varðar frammistöðu.
Títan endurvarpsrörið sem notað er í nýja Chevrolet Corvette Z206 kemur í veg fyrir gryfju- og suðuryðvandamál sem koma upp á ryðfríu stáli rörum, á sama tíma og það bætir eldsneytisbrunanýtni og hröðunargetu og styttir hemlunarvegalengdir.
Timet, stærsti títanframleiðandi í Bandaríkjunum, hefur skuldbundið sig til rannsókna og þróunar og framleiðslu á útblásturskerfum úr títanblendi. Mörg japönsk fyrirtæki hafa einnig sinnt tengdum rannsóknum og þróunarvinnu. Sem stendur hefur Fuji Heavy Industries, Ltd. takmarkaða framleiðslu á 440 settum af útblástursrörum úr títan álfelgur.
2. Vélkerfi
Bifreiðavélakerfið er sá hluti sem notar mesta títanál á bílasviðinu. Notkun títan álfelgur í vélarkerfinu felur aðallega í sér lokar, tengistangir, sveifarása, lokasæti og aðra hluta.
Honda Motor Corporation í Japan notar falsaðar títan tengistangir í NSX kappaksturs V-6 vélinni; Mitsubishi Motors notar títan ventilsæti í afkastamiklum fjögurra strokka vélum og títan tengistangir eru einnig notaðar í Porsche bíla.
(1) Loki
Hvað varðar lokar úr títanblendi hafa Bandaríkin og Japan framkvæmt mikla rannsóknarvinnu. Bandaríkin nota almennt Ti-6Al-4V málmblöndur til að búa til inntaksventla og Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo álfelgur til að búa til útblástursventla; Toyota í Japan notar Ti-6Al-4V/Ti B álfelgur til að búa til inntaksventla og Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si/Ti B álfelgur til að búa til útblástursventla. Þessar tegundir af títan málmblöndur hafa góða vélrænni eiginleika við háan hita, oxunarþol og skriðþol, sem í raun bæta afköst vélarinnar og auka hraða ökutækisins.
(2) Lokasæti
Lokasæti úr títanblendi hafa verið mikið notuð í kappakstursbíla og sportbíla, með árlegri framleiðslu upp á meira en 250,000 sett. Þau eru aðallega gerð úr Ti-6Al-4V eða Ti-5Al-2Cr-1Fe álfelgur. Þar sem lögun ventilsætisins er tiltölulega einföld þarf það ekki miklar kröfur hvað varðar vinnslu og krefst ekki sérstakrar yfirborðsmeðferðar. Hann er tiltölulega ódýr og hefur veruleg áhrif til að draga úr þyngd bílsins.
(3) Tengistangir
Notkun tengistanga úr títanblendi getur í raun dregið úr þyngd vélarinnar og bætt afköst bílsins. Aðal undirbúningsefnið er Ti-6Al-4V álfelgur. Japanska Daido Co., Ltd. er um þessar mundir að þróa tveggja fasa títan álfelgur Ti-3Al-2V-0.2Si-0.47Ce-0.27La . Þessi málmblöndu hefur góða vinnsluhæfni og er einnig frábær í vélrænni eiginleikum, þreytueiginleikum og tæringarþoli. Gert er ráð fyrir að það verði notað í tengistangarhluta hreyfilsins sem verða fyrir hraðri hröðun og hraðaminnkun.
(4) Sveifarásar
Þrátt fyrir að sveifarásir úr títanblendi hafi ekki verið mikið notaðir um þessar mundir, hefur Ti-3Al-2.5V málmblönduna, sem er sérstaklega þróuð af Japan, verið staðfest á Honda kappakstursbílum. Þó að það hafi í raun dregið úr þyngdinni hefur það aukið vélarhraða um 700r/mín, sem sannar yfirburði sveifarása úr títanblendi. Á sama tíma hefur Japan verið að prufa framleiðslu á Ti-5Al-2Cr-Fe ál sveifarásum í von um að títan málmblöndur verði meira notaðar í sveifarásshluta.

3. Titringsjöfnunarkerfi
Kjarnahluti titringsjöfnunar fjöðrunarkerfisins í bifreiðum er fjöðrunarfjöðrun. Í samanburði við almennt fjöðrunarstál í bifreiðum hefur títan álfelgur hærri sérstyrk og lægri skurðarstuðul og hærri þreytustyrk, sem gerir það hentugra til að framleiða höggdeyfandi gorma fyrir bifreiðar. Þar sem beyging gormsins er í réttu hlutfalli við fjölda snúninga og í öfugu hlutfalli við klippingarstuðul efnisins, þurfa títan álfjaðrir færri snúninga en stálfjaðrir til að ná sömu gormviðbrögðum, sem í raun minnkar gormamassann og sparar pláss.
Á sama tíma geta títan álfjaðrar einnig í raun aukið endurómtíðni vorsins og aukið endingartíma þess. Sem stendur eru flestir títan álfelgur úr einfasa títan ál. Volkswagen hefur notað Lupo FSI gírfjaðrir úr títanblendi á suma bíla, með notkun um 3.500 bíla.

4. Líkamsgrind
Hvað varðar rammahluti líkamans, þá bendir hærri sértækur styrkur títan álfelgur, minni þéttleiki og góð tæringarþol allt til þess að það sé gott efni til að undirbúa yfirbyggingarramma. Sem stendur hafa sum bílafyrirtæki notað títan málmblöndur á hlutum eins og gírfestingum og bremsuklossum. Meðal flutningshluta er Japan nú að þróa ferli til að undirbúa títan álfelgur með háhraða snúningi. Í samanburði við stálskeljar geta títan álfelgur betur dregið úr áhrifum svifhjóla og haft betri stuðpúðaáhrif.
Að auki hafa títan málmblöndur einnig verið notaðar í bílafestingar og aðra hluta. Með stöðugri þróun títan álfelgur undirbúnings tækni og bílaiðnaði, títan málmblöndur verða örugglega notað meira í bílahlutum.

5. Mikilvægi títan málmblöndur fyrir létt ökutæki
Erlendar rannsóknastofnanir hafa reiknað út að þegar eiginþyngd bíls minnkar um 10% megi draga úr eldsneytisnotkun um 6% í 8%. Aðrar rannsóknir hafa sýnt að fyrir hverja 91 kg þyngdarminnkun getur meðalökutæki farið 0,43 km meira á hvern lítra af eldsneyti. Þess vegna, með áframhaldandi þróun efnahagslífs lands míns og stöðugri fjölgun bíla, hefur léttvigt bíla orðið ein mikilvægasta leiðin til að draga úr orkunotkun og draga úr loftmengun.
Títan og títan álefni eru nú mikið notuð í bílahlutum vegna framúrskarandi eðlis- og efnafræðilegra eiginleika þeirra. Notkun títanefna bætir ekki aðeins afköst og öryggisþátt bílsins á áhrifaríkan hátt, heldur gegnir hún einnig mikilvægu hlutverki við að létta bílinn, draga í raun úr eiginþyngd bílsins og draga úr eldsneytisnotkun.
Í samanburði við hefðbundið ryðfrítt stálkerfi getur títantúts-afturpípusamstæðan sem notuð er í útblásturskerfi bifreiða dregið úr þyngdinni um 8,2 kg. Notkun títaníumblendiafurða í stað hefðbundinna stál- og steypujárnsefna í vélarhlutum eins og lokar og tengistangir getur í raun dregið úr þyngd vélarinnar.
Samkvæmt rannsóknum í japanska bílaiðnaðinum jafngildir notkun um 0,8 kg af títanhlutum í aflloka bifreiðar þeim áhrifum sem 20 kg af stálhlutum næst; hvert títan ventilsæti getur dregið úr þyngd um 10g samanborið við stál ventilsæti; notkun títan álfelgur fyrir tengistangir og sveifarása er áhrifaríkust til að draga úr þyngd vélarinnar.

Í titringsjöfnunarkerfinu getur hver títan álfjöður dregið úr þyngdinni um meira en 60% miðað við stálfjöðrun. Reiknað út frá 4 fjöðrunarfjöðrum á hvert ökutæki, eftir að hafa skipt um títan álfjöður, getur hvert ökutæki dregið úr þyngdinni um 9 ~ 13,6 kg. Að auki er þyngd títan ál hljóðdeyfir aðeins 5 ~ 6 kg, sem er 40% léttari en ryðfrítt stál hljóðdeyfir.
Ef venjulegur meðalstór bíll er tekinn sem dæmi, ef núverandi bílahlutir úr títaníumblendi eru notaðir í stað hefðbundinna hluta, mun eiginþyngd ökutækisins minnka úr um 1500 kg í um 1000 kg, með þyngdarminnkun um 30%, og Hægt er að draga úr alhliða eldsneytisnotkun um meira en 20%, sem mun draga verulega úr eldsneytisnotkun heimsins og í raun draga úr vandamálum orkuskorts og umhverfismengunar.

Ofangreind gögn sýna að notkun títan málmblöndur hefur veruleg áhrif á léttvægi bíla. Í nútíma bílaiðnaði ætti stöðugt að þróa notkunartækni títan og títan málmblöndur í bílahlutum til að auka notkunarhlutfall títan málmblöndur í bifreiðum. Þess vegna ætti aðalverkefnið í framtíðinni að vera að lækka verð á títan álhlutum með því að þróa ódýr títan ál efni og draga úr framleiðslukostnaði títan ál hráefna og bæta vinnslu skilvirkni títan ál hluta með því að bæta vinnslu tækni. .