Otomobil Hafif İmalatında Titanyum Alaşımının Uygulanması

Titanyum ve titanyum alaşımları, düşük yoğunluk, mükemmel mekanik özellikler, iyi biyouyumluluk, korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci ve iyi düşük sıcaklık tokluğu özelliklerine sahiptir. Şu anda, otomobil üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Titanyum alaşımının yoğunluğu çeliğinkinin sadece %60'ı kadardır ve mukavemet 800MPa'dan fazla olabilir. Yaklaşık 500°C'de hala iyi mekanik özelliklerini korur ve kaynak ve şekillendirme özellikleri iyidir. 20 yıldan fazla bir süre önce yarış arabalarının imalatında kullanılmıştır. Motor performansını artırırken yarış motorunun kalitesini önemli ölçüde azaltın.

Şu anda, otomobil üretiminde kullanılan titanyum alaşımlı bileşenler, esas olarak otomobil egzoz sistemlerinde, motor sistemlerinde, şanzıman ve titreşim azaltma sistemlerinde ve otomobil gövdesi çerçeve parçalarında dağıtılmaktadır.

1. Egzoz sistemi

Otomobil egzoz sistemi malzemelerinin, yüksek sıcaklıkta iyi mekanik özelliklere ve S ve Cl element korozyonuna karşı dirence sahip olması gerekir. Geleneksel egzoz valfi bileşenleri paslanmaz çelikten yapılır, ancak titanyum alaşımlarının performans açısından egzoz valfi malzemeleri için daha uygun olduğu tespit edilmiştir.

Yeni Chevrolet Corvette Z206 otomobilinde kullanılan titanyum dönüş borusu, paslanmaz çelik borudaki oyuk korozyonunu ve kaynak korozyonunu etkili bir şekilde önlerken, aynı zamanda yakıtın yanma verimini ve hızlanma kabiliyetini iyileştirir ve fren mesafesini kısaltır.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en büyük titanyum üreticisi Timet, titanyum alaşımlı egzoz sistemlerinin araştırma ve geliştirme ve üretimine kendini adamıştır ve birçok Japon şirketi de ilgili araştırma ve geliştirme çalışmalarını yürütmüştür. Şu anda, Fuji Heavy Industries Co., Ltd. sınırlı sayıda 440 set titanyum alaşımlı araç egzoz sistemi üretmiştir. trakea.

2. Motor Sistemi

Otomobil motor sistemi, titanyum alaşımının otomobil alanında en çok kullanılan parçasıdır. Titanyum alaşımının motor sisteminde uygulanması esas olarak valf, biyel, krank mili, valf yuvası ve diğer parçaları içerir.

Japonya's Honda Motor Company, NSX yarış V-6 motorunda dövme titanyum bağlantı çubukları kullanıyor; Mitsubishi Motors, yüksek kapasiteli, dört silindirli motorlarda titanyum valf yayı yuvaları kullanır ve Porsche otomobilleri de titanyum bağlantı çubukları kullanır.

(1) Vana

Titanyum alaşımlı valfler açısından Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya çok sayıda araştırma çalışması yürütmüştür. Şu anda, Amerika Birleşik Devletleri genellikle giriş valfleri yapmak için Ti-6Al-4V alaşımı ve egzoz valfleri yapmak için Ti-6Al-2Sn-4Zr-2M o alaşımı kullanır; Japonya'da Toyota, giriş valfi için Ti-6Al-4V/Ti B alaşımı ve egzoz valfi için Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si/Ti B alaşımı kullanıyor. Bu tür titanyum alaşımlarının tümü, motor performansını etkin bir şekilde iyileştiren ve araçları hızlandıran iyi yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine, oksidasyon direncine ve sürünme direncine sahiptir.

(2) Vana yatağı

Titanyum alaşımlı valf yuvaları, yarış ve spor arabalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Her yıl 250.000'den fazla set üretilmektedir. Esas olarak Ti-6Al-4V veya Ti-5Al-2Cr-1Fe alaşımından yapılırlar. Valf yuvasının şekli nispeten basit olduğundan, işleme gereksinimleri yüksek değildir ve özel bir yüzey işlemi gerektirmez, maliyet nispeten ucuzdur ve aracın ağırlığını azaltmadaki etkisi açıktır.

(3) Bağlantı çubuğu

Titanyum alaşımlı bağlantı çubuklarının kullanılması, motorun kalitesini etkili bir şekilde azaltabilir ve arabanın performansını artırabilir. Şu anda ana hazırlama malzemesi Ti-6Al-4V alaşımıdır. Japan Daido Co., Ltd. şu anda iyi işlenebilirlik ve mükemmel mekanik özelliklere, yorulma özelliklerine ve korozyon direncine sahip iki fazlı bir titanyum alaşımı Ti-3Al-2V-0.2Si-0.47Ce-0.27La geliştiriyor. , Motorun ani hızlanan ve yavaşlayan biyel parçalarında kullanılması beklenmektedir.

(4) Krank mili

Titanyum alaşımlı krank milleri şu anda yaygın olarak kullanılmamasına rağmen, Japonya tarafından özel olarak geliştirilen Ti-3Al-2.5V alaşımı Honda yarış arabalarında doğrulanmıştır. Kaliteyi etkili bir şekilde düşürürken, motor hızı 700r/dak artırıldı, bu da titanyumun alaşım krank milinin üstünlüğünü kanıtlıyor. Aynı zamanda Japonya, Ti-5Al-2Cr-Fe alaşımlı krank millerini deneme üretimine sahiptir ve titanyum alaşımlarının krank mili bileşenlerinde daha yaygın olarak kullanılması beklenmektedir.

3. Sönümleme sistemi

Otomobil amortisör süspansiyon sisteminin temel bileşeni süspansiyon yayıdır. Genel otomobil yay çeliği ile karşılaştırıldığında, titanyum alaşımı daha yüksek özgül mukavemete ve daha düşük kesme modülüne ve daha yüksek yorulma mukavemetine sahiptir, bu da onu otomobil sönümleme yaylarının üretimi için daha uygun hale getirir. Yayın sapması, dönüş sayısı ile doğru orantılı ve malzemenin kesme modülü ile ters orantılı olduğundan, titanyum alaşımlı yay, aynı yay tepkisini elde etme koşulu altında çelik bir yaydan daha az dönüş gerektirir, bu da etkili bir şekilde azaltır. yay kalitesi. , Yer aç.

Aynı zamanda, titanyum alaşımlı yay, yayın rezonans frekansını da etkili bir şekilde artırabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir. Şu anda titanyum alaşımlı yayların çoğu, tek fazlı β titanyum alaşımından yapılmıştır. Alman Volkswagen Şirketi, bazı otomobillerinde Lupo FSI titanyum alaşımlı dişli yayları kullandı ve miktar yaklaşık 3.500.

4. Gövde çerçevesi

Araba gövdesi çerçeve bileşenleri açısından, titanyum alaşımının daha yüksek özgül mukavemeti, daha düşük yoğunluğu ve iyi korozyon direnci, otomobil gövdesi çerçeveleri hazırlamak için iyi bir malzeme olduğunu göstermektedir. Şu anda bazı otomobil şirketleri, dişli braketleri ve fren kaliper pistonları gibi parçalarda titanyum alaşımları kullanıyor. Transmisyon bileşenleri arasında Japonya, titanyum alaşımlı kasaların hazırlanması için şu anda yüksek eğirme işlemi geliştiriyor. Çelik mahfazalarla karşılaştırıldığında, titanyum alaşımlı mahfazalar volanın etkisini daha iyi azaltabilir ve daha iyi bir yastıklama etkisine sahip olabilir.

Ayrıca titanyum alaşımları otomotiv bağlantı elemanlarında ve diğer bileşenlerde de kullanılmıştır. Titanyum alaşımı hazırlama teknolojisinin ve otomotiv endüstrisinin sürekli gelişimi ile titanyum alaşımları, otomotiv parçalarında kesinlikle daha yaygın olarak kullanılacaktır.

5. Otomobillerin hafifliği için titanyum alaşımlarının önemi

Yabancı araştırma kurumları, bir arabanın' servis kalitesi %10 düştüğünde, yakıt tüketiminin %6 ila %8 oranında azaltılabileceğini hesaplamış ve bulmuşlardır. Araştırmalar ayrıca her 91 kg kilo kaybı için litre yakıt başına ortalama 0,43 km yol kat edilebileceğini göstermiştir. Bu nedenle, ülkemin' ekonomisinin sürekli gelişmesi ve araba sayısının sürekli artmasıyla birlikte, arabaların hafifliği, enerji tüketimini azaltmanın ve hava kirliliğini azaltmanın önemli yollarından biri haline geldi.

Titanyum ve titanyum alaşımlı malzemeler, mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı şu anda otomobil parçalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum malzemelerin kullanımı yalnızca otomobilin performansını ve güvenlik faktörünü etkin bir şekilde iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda otomobilin hafifliğinde önemli bir rol oynar, otomobilin kalitesini etkili bir şekilde düşürür' servis ve yakıt tüketimini azaltır .

Geleneksel paslanmaz çelik sistemle karşılaştırıldığında, otomobil egzoz sisteminde titanyum egzoz nozulu dönüş borusu tertibatı kullanılır ve bu da ağırlığı yaklaşık 8,2 kg azaltabilir. Valfler ve bağlantı çubukları gibi motor parçalarında geleneksel çelik ve dökme demir malzemelerin yerine titanyum alaşımlı ürünlerin kullanılması, motorun kalitesini etkili bir şekilde azaltabilir.

Japon otomobil endüstrisinin araştırmasına göre, otomotiv güç valfleri için yaklaşık 0,8 kg titanyum malzeme kullanımı, 20 kg çelik parçanın etkisine eşdeğerdir; her titanyum valf yuvası, çelik valf yuvasına kıyasla ağırlığı yaklaşık 10 g azaltabilir; Motor kütlesini azaltmak için en etkili olan titanyum alaşımlarında bile Çubuklar ve krank milleri kullanılır.

Titreşim sönümleme sisteminde, her bir titanyum alaşımlı yay, çelik yaylara kıyasla kütleyi %60'tan fazla azaltabilir. Araç başına 4 süspansiyon yayı temelinde, titanyum alaşımlı yaylara geçtikten sonra her araç ağırlığı 9~13,6 kg azaltabilir. Ayrıca titanyum alaşımlı susturucunun kütlesi, paslanmaz çelik susturucudan %40 daha hafif olan sadece 5~6 kg'dır.

Örnek olarak sıradan bir orta boy araba alınırsa, geleneksel parçaların yerini almak için mevcut titanyum alaşımlı araba parçaları kullanılırsa, arabanın boş ağırlığı yaklaşık 1500 kg'dan yaklaşık 1000 kg'a düşürülecek, ağırlık azalması oranı %30'a ulaşabilir ve toplam yakıt tüketimi %20 oranında azaltılabilir. Yukarıda, bu, dünyanın yakıt tüketimini büyük ölçüde azaltacak ve enerji kıtlığı ve çevre kirliliği sorunlarını etkin bir şekilde hafifletecektir.

Yukarıdaki veriler, titanyum alaşımlarının kullanımının otomobillerin ağırlığını azaltmada önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Modern otomobil endüstrisinde, titanyum alaşımlarının otomobillerdeki oranını artırmak için otomobil parçalarında titanyum ve titanyum alaşımlarının uygulama teknolojisi sürekli olarak geliştirilmelidir.

Şu anda, ülkem's otomobil endüstrisinde titanyum alaşımı uygulaması hala deneme aşamasındadır. Ana sorun, titanyum alaşımlı malzemelerin maliyetinin çok yüksek olması ve parçaların işlenmesinin zor olmasıdır.

Bu nedenle, gelecekteki ana görev, ucuz titanyum alaşımlı malzemeler geliştirerek titanyum alaşımlı parçaların fiyatını düşürmek, titanyum alaşımlı hammaddelerin üretim maliyetini düşürmek ve işleme teknolojisini geliştirerek titanyum alaşımlı parçaların işleme verimliliğini artırmak olmalıdır.

Yabancı deneyim, yalnızca otomobil tasarımı ve üretimi ile titanyum alaşımlı araştırma ve geliştirmenin birleşiminin otomobiller için daha yüksek kaliteli titanyum alaşımlı malzemeler sağlayabileceğini göstermiştir.

Araştırma ve geliştirmenin sürekli derinleşmesiyle, titanyum ve titanyum alaşımlarının ülkem's modern otomobil endüstrisinde giderek daha önemli bir rol oynayacağına ve otomobil endüstrisinin sürekli gelişimini teşvik edeceğine inanılıyor.

Nicole