Posljednjih godina, s brzim razvojem automobilske industrije, pitanja poput potrošnje goriva, zaštita okoliša i sigurnost sve su privukla pažnju javnosti. Gledajući unaprijed, budući smjer automobilske industrije fokusirat će se na laganu, smanjenu potrošnju goriva i niže emisije. Prema statističkim podacima autoritativnih međunarodnih organizacija, 60% energije iz sagorijevanja goriva u automobilima troši se vlastitim težinom vozila. Iako su visoke čvrstoće tanke čelične ploče, aluminij, magnezij, metalni kompoziti matrice i plastične smole već su igrali ulogu u smanjenju težine vozila, pojavu industrijskih titanijskih materijala pružio je bolju opciju za automobilsku proizvodnju.
Titanijum metal nudi prednosti poput niske gustoće, visoke specifične snage i odlične otpornosti na koroziju. Korištenje titanijuma u automobilima može značajno smanjiti težinu vozila, manju potrošnju goriva, poboljšati efikasnost motora i poboljšati performanse u okolišu uz smanjenje buke. Međutim, visoki troškovi legura titana ograničili su svoju prijavu prvenstveno na luksuzne i sportske automobile, s rijetkom upotrebom u običnim vozilima. Stoga, istraživanje i razvoj jeftinih legura titana koji ispunjavaju tržišne potrebe ključno je promocije njihove primjene u glavnim potrošačkim vozilima.
Trenutno primjene legura titana u automobilskoj industriji
Iako se legure titana široko koriste u zrakoplovnoj, petrohemijskoj i brodograđevoj industriji, njihova primjena u automobilskoj industriji je spora. Počevši od prvog čitavog automobila koji su sve-titanium razvili General Motors 1956. godine, Titanium Automotive komponente nisu dosegle nivo masovne proizvodnje do 1980-ih. Devedesetih godina, sa sve većom potražnjom za luksuzne automobile, sportske automobile i trkačke automobile, titanijumske komponente su vidjeli brzi razvoj. Global Automotive Titanium upotreba 1990. godine, povećana je na 500 tona u 2007. godini, a 3, 000 tona u 2009. godini. Trenutno se prelazi 5, 000 do 2015. godine.
Povezivanje motora:
Legure titana idealan su izbor za povezivanje šipki. Titanijum spojni štapovi mogu efikasno smanjiti težinu motora, poboljšati efikasnost goriva i smanjiti emisiju. U odnosu na čelične šipke, titanijumske šipke mogu smanjiti težinu za 15% -2 0%. Aplikacije uključuju Ferrari-ove N8 i Acura NSX motore. Uobičajeni materijali uključuju ti -6, ti -10 al, ti -3 al {-2. 0v, a ti -4 al -0. 5Si.
Ventili motora:
Titanijski ventili smanjuju težinu, proširuju servisni vijek, niže potrošnju goriva i poboljšavaju pouzdanost. U usporedbi s čeličnim ventilima, titanijski ventili mogu smanjiti težinu za 30% -40% i povećavaju brzinu motora za 20%. Uobičajeni materijali uključuju ti -6 al {-4 v za usisne ventile i ti -6242 s za izduvne ventile. Ostale obećavajuće legure uključuju Ti -62 s i -tial.
Spremni nosači ventila:
Visoka čvrstoća i otpornost na umora su neophodni za nosače opruge ventila. Beta titanijum legure, poput ti {{{{4}) i -3 SN i ti -15 je {{{-0. 2Si, pogodni su zbog velike čvrstoće nakon toplotnog tretmana. Mitsubishi je koristio Ti -22 v -4 Al Reteire, smanjujući težinu za 42%.
Titanium opruge:
Legure titana imaju niži elastični modul od čelika, čineći ih prikladnim za elastične komponente. Titanijumske opruge su 30% -40% lakši od čelika izvori i nude bolji umor i otpor korozijom. Uobičajeni materijali uključuju ti -4. 5Fe -6 8Mo -1. 5al i ti {8}} v -11 CR -3 al.
Turbopunjači:
Turbopunjači poboljšavaju efikasnost i moć motora. Rotori turbine zahtijevaju visoku otpornost na toplinu, koje legure titana pružaju titan. Modeli Mitsubishi Lancer Evolution uspješno su komercijalizirali rotore za tialnu turbinu.
Ispušni sustavi i prigušivači:
Titanijum se široko koristi u ispušnim sistemima za poboljšanje pouzdanosti, produžiti životni vijek, smanjiti težinu i poboljšati efikasnost goriva. Titanium izduvni sustavi su 40% lakši od čeličnih sustava. Obično se koristi industrijski čist titanijum.
Okviri za tijelo:
Visoka specifična snaga i žilavost Titanium-a čine je pogodnim za okvire tijela. U Japanu se čiste titanove zavarene cijevi koriste za poboljšanje sigurnosti i pouzdanosti.
Ostale komponente:
Titanijum se koristi i u motoru Rocker Arms, ovjes, klipni igle, pričvršćivači, grede vrata, klipovi kočionih čeljusti i pločice kvačila.
Prednosti legura titana
Lagan: Smanjuje težinu vozila i poboljšava efikasnost goriva.
Visoka specifična snaga: Poboljšava performanse i sigurnost.
Otpornost na koroziju: Produžava životni vijek komponenata.
Smanjenje buke i vibracija: Poboljšava udobnost vožnje.
Ograničenja legura titana
Visoki trošak: Primarna prepreka širokoj upotrebi u automobilskoj industriji.
POVRATljivost i zavarivost: Izazovi u proizvodnji i preradi.
Istraživanje o legurima automobila automobile
Trenutna istraživanja fokusirana su na smanjenje troškova putem:
Sistemi legure sa jeftinim troškovima: Razvoj legura sa jeftinim elementima poput Fe, Cr, Si i Al.
Napredne tehnologije obrade: Hladno kovanje i metalurgija u prahu (npr., Metalno ubrizgavanje) za smanjenje troškova proizvodnje.
Zaključak
Sljedeća generacija automobilskog dizajna naglašava laganu, smanjenu potrošnju goriva, niže buku i minimizirano vibracije za ispunjavanje strožih ekoloških zahtjeva. U tom kontekstu, titanijum je spreman da postane glavni materijalni izbor za buduća vozila. Daljnje smanjenje troškova, istraživanje bi se trebale usredotočiti na:
Razvijanje sustava legure sa niskim cijenama s minimalnim korištenjem skupih elemenata.
Unapređenje kovanja i tehnologija oblikovanja hladnoće za legure beta titana.
Poboljšavajući tehnike metalurgije u prahu za poboljšanje performansi i smanjenje troškova.
Kako ekonomija raste i titranijumski troškovi smanjuju se, više inženjera će odabrati titanijum za automobilske komponente, učvršćivanje njegove važne uloge u automobilskoj industriji.
