Cymwysiadau Titaniwm yn y Diwydiant Ceir

Er bod aloion titaniwm wedi'u defnyddio'n helaeth mewn diwydiannau awyrofod, petrocemegol ac adeiladu llongau, mae eu cymhwysiad yn y diwydiant modurol wedi datblygu'n araf. Gan ddechrau o ddatblygiad llwyddiannus y car holl-titaniwm cyntaf gan General Motors yn yr Unol Daleithiau ym 1956, ni chyrhaeddodd rhannau auto titaniwm lefel y cynhyrchiad màs tan yr 1980au. Yn y 1990au, wrth i'r galw am geir moethus, ceir chwaraeon, a cheir rasio gynyddu o flwyddyn i flwyddyn, rhannau auto titaniwm Mae rhannau gweithgynhyrchu wedi datblygu'n gyflym. Ym 1990, dim ond 50t oedd swm y titaniwm a ddefnyddiwyd mewn automobiles ledled y byd. Ym 1997, cyrhaeddodd 500t. Yn 2002, cyrhaeddodd 1,100t. Yn 2009, cyrhaeddodd 3,000t. Disgwylir y bydd swm y titaniwm a ddefnyddir mewn automobiles ledled y byd yn fwy na 5,000t yn 2015. Ar hyn o bryd, defnyddir y mathau canlynol o rannau aloi titaniwm yn gyffredin.

1. gwialen cysylltu injan
Mae aloi titaniwm yn ddeunydd delfrydol ar gyfer gwiail cysylltu. Gall rhodenni cysylltu injan wedi'u gwneud o aloi titaniwm leihau màs injan yn effeithiol, gwella effeithlonrwydd tanwydd a lleihau cyfaint gwacáu. O'i gymharu â gwiail cysylltu dur, gall rhodenni cysylltu titaniwm leihau'r màs 15% i 20%. Adlewyrchwyd cymhwyso gwiail cysylltu aloi titaniwm yn gyntaf yn sedan Ferrari 3.5LV8 newydd yr Eidal ac injan NSX Acura. Y prif ddeunyddiau a ddefnyddir mewn rhodenni cysylltu aloi titaniwm yw Ti-6Al-4V,-10V-2Fe-3Al,Ti-3} Al-2.0V a Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si. Deunyddiau aloi titaniwm eraill megis Ti-4Al Mae cymhwyso -2Si-4Mn a Ti-7M-4Mo mewn rhodiau cysylltu hefyd yn cael ei ddatblygu.
Falf 2.Engine
Gall falfiau injan modurol wedi'u gwneud o aloi titaniwm nid yn unig leihau màs ac ymestyn bywyd y gwasanaeth, ond hefyd lleihau'r defnydd o danwydd a gwella dibynadwyedd cerbydau. O'i gymharu â falfiau dur, gall falfiau titaniwm leihau màs 30% i 40%, a gellir cynyddu cyflymder terfyn yr injan 20%. O ran cymwysiadau cyfredol, Ti-6Al-4V yw deunydd y falf cymeriant yn bennaf, a deunydd y falf wacáu yw Ti-6242S yn bennaf. Fel arfer mae Sn ac Al yn cael eu hadio at ei gilydd i gael brau is a Nerth uwch; gall ychwanegu Mo wella priodweddau trin gwres aloion titaniwm, gwella cryfder aloion titaniwm sy'n diffodd a heneiddio, a chynyddu'r caledwch. Mae aloion titaniwm eraill sydd â photensial datblygu yn cynnwys:
1) Gellir gwneud y falf cymeriant o Ti-62S, sydd â phriodweddau sy'n cyfateb i Ti-6Al{-4V ac mae'n rhatach.
2) Gellir gwneud y falf wacáu o Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.{6}}Mo{{7} }.45Si. Oherwydd ei gynnwys Mo is, mae ei wrthwynebiad ymgripiad yn well na Ti-6242S, a gall ei wrthiant ocsideiddio gyrraedd 600 gradd. .
3) Gellir gwneud y falf wacáu o -TiAl, sydd â nodweddion ymwrthedd tymheredd uchel a phwysau ysgafn, ond nid yw'n addas ar gyfer dulliau ffugio traddodiadol wrth brosesu. Dim ond ar gyfer castio a phrosesu meteleg powdwr y mae'n addas.
3. sedd gwanwyn falf
Mae cryfder uchel a gwrthsefyll blinder yn eiddo angenrheidiol ar gyfer sedd y gwanwyn falf. Mae aloi titaniwm beta yn aloi wedi'i drin â gwres a all gael cryfder uchel trwy driniaeth heneiddio datrysiad solet. Y deunyddiau cyfatebol mwy addas yw Ti-15V-3Cr- 3Al-3Sn a Ti-15Mo-3Al-2). .7Nb-0.2Si. Mae Mitsubishi Motors yn defnyddio seddi gwanwyn falf aloi titaniwm Ti{-22V-4 Al titaniwm falf yn ei gerbydau cynhyrchu ar raddfa fawr, sy'n lleihau'r màs 42% o'i gymharu â'r cloeon dur gwreiddiol, yn lleihau màs anadweithiol y falf mecanwaith gan 6%, ac yn cynyddu'r cyflymder injan uchaf. 300r/munud.
Gwanwyn aloi 4.Titanium
Mae gan ditaniwm a'i aloion fodwlws elastig is a gwerth σs/E mwy na deunyddiau dur, gan eu gwneud yn addas ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau elastig. O'i gymharu â ffynhonnau dur automobile, o dan gynsail yr un gwaith elastig, dim ond 40% o ffynhonnau dur yw uchder ffynhonnau titaniwm, a dim ond 30% i 40% o ffynhonnau dur yw'r màs, sy'n hwyluso dyluniad corff ceir. Yn ogystal, gall priodweddau blinder rhagorol a gwrthiant cyrydiad aloi titaniwm ymestyn oes gwasanaeth y gwanwyn. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau aloi titaniwm y gellir eu defnyddio i wneud ffynhonnau ceir yn cynnwys Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al a Ti-13V11C-3Al.
5. Turbocharger
Gall turbochargers wella effeithlonrwydd hylosgi injan a gwella pŵer a torque injan. Mae angen i rotor tyrbin y turbocharger weithio mewn nwy gwacáu tymheredd uchel uwchlaw 850 gradd am amser hir, felly mae angen ymwrthedd gwres da. Ni ellir defnyddio metelau ysgafn traddodiadol fel aloion alwminiwm oherwydd eu pwyntiau toddi isel. Er bod deunyddiau ceramig yn cael eu defnyddio mewn rotorau tyrbin oherwydd eu pwysau ysgafn a'u gwrthiant tymheredd uchel da, mae eu cymhwysiad yn gyfyngedig oherwydd eu cost uchel a'u hanallu i wneud y gorau o'u siâp. Er mwyn datrys y problemau hyn, datblygodd Tetsui ac eraill y rotor tyrbin TiAl. Ar ôl llawer o brofion, mae wedi'i wirio nid yn unig bod ganddo wydnwch ac effeithlonrwydd da, ond gall hefyd wella cyflymiad yr injan. Mae'r dyluniad hwn wedi'i fasnacheiddio'n llwyddiannus ar gyfres Mitsubishi Lancer Evolution.
6. System wacáu a muffler
Defnyddir titaniwm yn helaeth mewn systemau gwacáu ceir. Gall systemau gwacáu a wneir o ditaniwm a'i aloion nid yn unig wella dibynadwyedd, ymestyn bywyd a gwella ymddangosiad, ond hefyd leihau màs a gwella effeithlonrwydd hylosgi tanwydd. O'i gymharu â systemau gwacáu dur, gall systemau gwacáu titaniwm leihau màs tua 40%. Mewn ceir cyfres Golff, gellir lleihau màs y system wacáu titaniwm 7 i 9 kg. Ar hyn o bryd, mae'r deunydd titaniwm a ddefnyddir yn y system wacáu yn titaniwm pur diwydiannol yn bennaf.
Mae'r muffler titaniwm yn pwyso dim ond 5 i 6 kg, sy'n ysgafnach na dur di-staen a mufflers eraill. Mae'r Chevrolet Corvette Z06 2000 yn defnyddio system muffler titaniwm a phibell wacáu 11.8kg yn lle'r system ddur di-staen 20kg wreiddiol, gan leihau'r màs 41%. Mae'r system newydd yn cynnal ei chryfder ac yn gwneud y car yn gyflymach, yn fwy hyblyg ac yn fwy effeithlon o ran tanwydd. Mae'r deunydd titaniwm a ddefnyddir yn y muffler hefyd yn titaniwm pur diwydiannol yn bennaf.
7. rhan ffrâm y corff
Er mwyn gwella diogelwch a dibynadwyedd automobiles, mae angen ystyried yr agweddau dylunio a gweithgynhyrchu, yn enwedig y deunyddiau gweithgynhyrchu. Mae titaniwm yn ddeunydd da iawn a ddefnyddir i wneud fframiau corff ceir. Mae ganddo nid yn unig gryfder penodol uchel, ond mae ganddo galedwch da hefyd. Yn Japan, mae gweithgynhyrchwyr ceir yn dewis pibellau wedi'u weldio â thitaniwm pur i wneud fframiau corff. Gall y math hwn o ffrâm wneud i yrwyr deimlo'n ddiogel wrth yrru.
8. rhannau aloi titaniwm eraill
Yn ogystal â'r cydrannau uchod, defnyddir titaniwm hefyd mewn breichiau siglo injan, ffynhonnau atal, pinnau piston injan, caewyr modurol, cnau lug, trawstiau ymwthio allan drws modurol, cromfachau gêr modurol, pistons caliper brêc, bolltau pin, pwysau rhannau Auto megis platiau, botymau shifft a disgiau cydiwr ceir.

1.Advantages

Mae gan aloion titaniwm fanteision pwysau ysgafn, cryfder penodol uchel, a gwrthiant cyrydiad da, felly fe'u defnyddir yn eang yn y diwydiant ceir. Mae'r defnydd mwyaf cyffredin o aloion titaniwm mewn systemau injan ceir. Mae llawer o fanteision i ddefnyddio aloion titaniwm i gynhyrchu rhannau injan, yn bennaf yn:
1) Gall dwysedd isel aloi titaniwm leihau màs anadweithiol y rhannau symudol. Ar yr un pryd, gall ffynhonnau falf titaniwm gynyddu dirgryniad am ddim, gwanhau dirgryniad corff y car, a chynyddu cyflymder yr injan a'r pŵer allbwn.
2) Lleihau màs anadweithiol y rhannau symudol, a thrwy hynny leihau ffrithiant a gwella effeithlonrwydd tanwydd injan.
3) Gall dewis aloi titaniwm leihau straen llwyth rhannau cysylltiedig a lleihau maint y rhannau, a thrwy hynny leihau pwysau'r injan a'r cerbyd cyfan.
4) Mae lleihau màs anadweithiol y cydrannau yn lleihau dirgryniad a sŵn ac yn gwella perfformiad injan.
Gall cymhwyso aloion titaniwm mewn cydrannau eraill wella cysur personél ac estheteg ceir. Mewn ceisiadau yn y diwydiant modurol, mae aloion titaniwm wedi chwarae rhan anfesuradwy mewn arbed ynni a lleihau defnydd.
2. Cyfyngiadau cais
Er bod gan rannau aloi titaniwm briodweddau uwchraddol o'r fath, mae llawer o waith i'w wneud eto cyn bod titaniwm a'i aloion yn cael eu defnyddio'n helaeth yn y diwydiant modurol. Mae'r rhesymau'n cynnwys pris uchel, ffurfadwyedd gwael a pherfformiad weldio gwael.
Gyda datblygiad technoleg aloi titaniwm ger siâp net a thechnolegau weldio modern megis weldio trawst electron, weldio arc plasma, a weldio laser yn y blynyddoedd diwethaf, nid problemau ffurfio a weldio aloion titaniwm yw'r ffactorau allweddol sy'n cyfyngu ar gymhwyso titaniwm mwyach. aloion. Y prif reswm pam y caiff ei ddefnyddio'n helaeth yn y diwydiant modurol yw'r gost uchel.
P'un a yw'n fwyndoddi cychwynnol y metel neu brosesu dilynol, mae pris aloion titaniwm yn llawer uwch na phris metelau eraill. Cost rhannau titaniwm y gall y diwydiant ceir eu derbyn yw 8 i 13 doler yr Unol Daleithiau / kg ar gyfer gwiail cysylltu, 13 i 20 doler yr Unol Daleithiau ar gyfer falfiau, ac 8 ar gyfer ffynhonnau, systemau gwacáu injan, a chaewyr. Islaw USD/kg. Mae cost bresennol rhannau a gynhyrchir gyda deunyddiau titaniwm yn llawer uwch na'r prisiau hyn. Mae cost cynhyrchu platiau titaniwm yn bennaf yn uwch na 33 doler yr UD / kg, sydd 6 i 15 gwaith yn fwy na phlatiau alwminiwm a 45 i 83 gwaith yn fwy na phlatiau dur.