Otomotiv hafif imalat uygulamalarında Astm B265 Gr2 titanyum alaşımı
Titanyum ve titanyum alaşımları düşük yoğunluk, mükemmel mekanik özellikler, iyi biyouyumluluk, korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci, düşük sıcaklık tokluğu vb. ile karakterize edilir ve otomobil imalat alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum alaşımı yoğunluğu çeliğin yalnızca %60'ıdır ve mukavemeti 800MPa'dan fazla olabilir, 500 derecede hala iyi mekanik özellikleri korur ve kaynak ve kalıplama performansı daha iyidir, 20 yıldan fazla bir süre önce imalatta kullanılmıştır. yarış arabalarının motorunun kalitesini büyük ölçüde azaltır, aynı zamanda motorun performansını artırır.
Şu anda otomobil üretiminde kullanılan titanyum alaşımlı parçalar esas olarak otomobil egzoz sistemi, motor sistemi, şanzıman ve titreşim sönümleme sistemi ve gövde çerçeve parçalarında dağıtılmaktadır.
1. Egzoz sistemi
Otomotiv egzoz sistemi malzemelerinin yüksek sıcaklıkta iyi mekanik özelliklere ve S, Cl elementlerine karşı korozyon direncine sahip olması gerekir. Geleneksel olarak egzoz bileşenleri paslanmaz çelikten yapılmıştır ancak performans açısından titanyum alaşımlarının daha uygun olduğu görülmüştür.
Yeni Chevrolet Corvette Z206 otomobilde kullanılan titanyum dönüş borusu, paslanmaz çelik borularda meydana gelen çukurlaşma ve kaynak korozyonu sorunlarını etkili bir şekilde önlüyor, aynı zamanda yakıtın yanma verimliliğini ve hızlanmayı artırıyor, fren mesafesini kısaltıyor.
ABD'nin en büyük titanyum üreticisi olan Timet, kendisini titanyum alaşımlı egzoz sistemlerinin araştırma, geliştirme ve üretimine adamıştır; bir dizi Japon şirketi de ilgili araştırma ve geliştirme çalışmalarını yürütmektedir ve şu anda Fuji Heavy Industries Co. , Ltd., otomobiller için sınırlı sayıda 440 set titanyum alaşımlı egzoz borusu üretti.
2. Motor sistemi
Otomobil motor sistemi, otomobil alanında en çok kullanılan titanyum alaşımlı parçalardır; motor sistemindeki titanyum alaşımı esas olarak valflerde, bağlantı çubuklarında, krank millerinde, valf yuvalarında ve diğer parçalarda kullanılır.
Japonya'nın Honda Motor Company, NSX yarış V-6 motorunda dövme titanyum bağlantı çubukları kullandı; Mitsubishi Motors Corporation, titanyum valf yayı yuvasını kullanarak yüksek kapasiteli, dört silindirli motor üretti; Porsche otomobilleri ayrıca titanyum bağlantı çubukları kullanıyor.
(1) Vanalar
Titanyum alaşımlı valfler, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya çok sayıda araştırma çalışması yürüttü; Amerika Birleşik Devletleri'nde artık Ti-6Al-4V alaşımlı emme valflerinin imalatında yaygın olarak kullanılıyor, Ti{{ 2}}Al-2Sn-4Zr-2Mo alaşımından üretilen egzoz valfleri; ve Toyota Japonya, emme valflerinin hazırlanmasında Ti-6Al-4V/Ti B alaşımının kullanılması, Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si/Ti B alaşımının kullanılmasıdır. egzoz valflerini hazırlayın. Bu tür titanyum alaşımları, yüksek sıcaklıkta daha iyi mekanik özelliklere, oksidasyona ve sürünme direncine sahip olup, motor performansını etkili bir şekilde iyileştirir ve otomobilin hızını arttırır.
(2) Valf yuvası
Titanyum alaşımlı valf yuvası, yarış arabalarında ve spor arabalarda yaygın olarak kullanılmaktadır; yıllık üretimi 250'den fazla000 settir ve çoğunlukla Ti-6Al-4V veya Ti{{4 kullanılır. }}Al-2Cr-1Fe alaşım hazırlığı, valf yuvasının şekli nedeniyle nispeten basittir, bu nedenle işleme gereksinimleri yüksek değildir ve özel bir yüzey işlemine ihtiyaç duymaz, maliyet daha ucuzdur ve otomobilde ağırlık azaltma etkisi açıktır.
(3) Biyel kolu
Titanyum bağlantı çubuklarının kullanılması, motorun kalitesini etkili bir şekilde azaltabilir ve aracın performansını artırabilir. Şu anda ana hazırlama malzemesi Ti-6Al-4V alaşımıdır. Ltd. şu anda iki fazlı bir titanyum alaşımı olan Ti-3Al-2V-0.5V'yi geliştiriyor.
Ti-3Al-2V-0.2Si-0.47Ce-0.27La, alaşım iyi işlenebilirliğe, mekanik özelliklere, yorulma özelliklerine ve korozyon direncine sahiptir. Ayrıca mükemmel, motorun hızlanmasında, biyel kolu bileşenlerinin yavaşlamasında kullanılması bekleniyor.
(4) Krank mili
Titanyum alaşımlı krank mili şu anda yaygın olarak kullanılmamaktadır, ancak Japonya'nın özel olarak geliştirilmiş Ti-3Al-2.5V alaşımı, yukarıdaki Honda yarış arabasında aynı zamanda kalitenin etkili bir şekilde düşürülmesiyle doğrulanmıştır. motor devri 700 dev/dak arttı ve bu da titanyum alaşımlı krank milinin üstünlüğünü kanıtladı. Aynı zamanda Japonya, Ti-5Al-2Cr-Fe alaşımlı krank milinin deneme üretiminde de yer alıyor ve krank mili bileşenlerinde titanyum alaşımının daha yaygın olarak kullanılmasını bekliyor.
3. Sönümleme sistemleri
Otomobil titreşim sönümleyici süspansiyon sisteminin temel bileşeni süspansiyon yayıdır. Titanyum alaşımı, otomotiv yayları için genel çeliğe göre daha yüksek özgül dayanıma, daha düşük kesme modülüne ve daha yüksek yorulma dayanımına sahiptir; bu da onu otomotiv titreşim sönümleme yaylarının üretimi için daha uygun hale getirir. Yay sapması ve bobin sayısı birbiriyle orantılı olduğundan ve malzemenin kayma modülü birbiriyle ters orantılı olduğundan, titanyum alaşımlı yaylar aynı yay tepkisini elde etmek için çelik yaylardan daha az bobin gerektirir ve bu da kaliteyi etkili bir şekilde azaltır. yaylardan yararlanır ve yerden tasarruf sağlar.
Aynı zamanda titanyum alaşımlı yaylar, yayın rezonans frekansını da etkili bir şekilde artırabilir ve servis ömrünü uzatabilir. Günümüzde titanyum alaşımlı yayların çoğu tek fazlı titanyum alaşımından hazırlanmaktadır. Almanya Volkswagen, yaklaşık 3.500 otomobilde kullanılan bazı otomobillerinde Lupo FSI titanyum dişli yaylarını kullandı.
4. Gövde Çerçevesi
Gövde çerçeve bileşenleri için titanyum alaşımının yüksek özgül mukavemeti, düşük yoğunluğu ve iyi korozyon direnci, gövde çerçevelerinin hazırlanmasında iyi bir malzeme olduğunu gösterir. Şu anda bazı otomobil şirketleri dişli braketleri ve fren kaliperi pistonları gibi bileşenler için titanyum alaşımları kullanıyor. Şanzıman bileşenleri, Japonya şu anda titanyum alaşımlı kabuk işleminin hazırlanması için çelik kabukla karşılaştırıldığında yüksek döndürmeli kalıplama yöntemi geliştiriyor, titanyum alaşımlı kabuk volanın etkisini daha iyi azaltır, daha iyi yastıklama etkisi.
Ek olarak, titanyum alaşımı otomobil bağlantı elemanlarında ve diğer bileşenlerinde de kullanılmaktadır; titanyum alaşımı hazırlama prosesinin ve otomobil endüstrisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, titanyum alaşımı otomobil parça ve bileşenlerinde de kullanılacaktır.
5. Otomobilin hafifletilmesinde titanyum alaşımının önemi
Yabancı araştırma enstitüleri, otomobilin genel kalitesi %10 oranında düştüğünde, yakıt tüketiminin %6~%8 oranında azaltılabileceğini buldu. Ayrıca bir arabadaki her 91 kg'lık ağırlık azalması karşılığında litre başına ortalama yakıtın 0,43 km daha fazla sürülebileceğini gösteren çalışmalar da var. Bu nedenle, Çin ekonomisinin sürekli gelişmesi ve otomobil sahipliği sayısının artmasıyla birlikte otomobillerin hafifletilmesi, enerji tüketimini ve hava kirliliğini azaltmanın en önemli yollarından biri haline geldi.
Titanyum ve titanyum alaşımlı malzemeler mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı çok sayıda otomobil parçasında kullanılmaktadır. Titanyum malzemelerin kullanımı yalnızca aracın performansını ve güvenlik katsayısını etkili bir şekilde arttırmakla kalmaz, aynı zamanda otomotivin hafiflemesinde de önemli bir rol oynayarak aracın toplam kütlesini etkili bir şekilde azaltarak yakıt tüketimini azaltır.
Titanyum egzoz borusu kullanan otomobil egzoz sistemi - geleneksel paslanmaz çelik sisteme kıyasla dönüş borusu düzeneği, yaklaşık 8,2 kg ağırlık tasarrufu sağlayabilir ve valf, biyel kolu ve diğer bileşenlerde geleneksel çelik ve dökme demir yerine titanyum alaşımlı ürünler kullanılır. malzemeler motorun kalitesini etkili bir şekilde azaltabilir.
Japon otomobil endüstrisi araştırmasına göre, otomobil güç valfi, etkiyi elde etmek için 20 kg çelik parçaya eşdeğer yaklaşık 0.8 kg titanyum parça kullanıyor; çelik valf yuvasına kıyasla her bir titanyum valf yuvası kaliteyi yaklaşık 10g azaltabilir; Biyel kolu ve krank milinde kullanılan titanyum alaşımı, motor kalitesini düşürmede en etkili olanıdır.
Sönümleme sisteminin üzerinde, her bir titanyum alaşımlı yay, çelik yayların kalitesini %60'tan fazla azaltabilir, araç hesaplaması başına 4 süspansiyon yayı, titanyum alaşımlı yayların değiştirilmesinden sonra, her araç ağırlığı 9 ~ 13,6 kg azaltabilir. Ek olarak, titanyum alaşımlı susturucunun kalitesi yalnızca 5~6 kg olup, paslanmaz çelik susturucuya göre %40 daha hafiftir.
Örneğin sıradan bir orta boy sedanı ele alalım; mevcut titanyum alaşımlı otomobil parçaları geleneksel parçaların yerini alırsa, otomobilin genel kalitesi, orijinal ağırlık azalmasından yaklaşık 1000 kg'a kadar yaklaşık 1500 kg olacak, ağırlık kaybı oranı %30'a kadar olacak, genel yakıt tüketimi %20'den fazla azaltılabilir, bu da dünyanın yakıt tüketimini büyük ölçüde azaltacak ve enerji kıtlığı ve çevre kirliliği sorununu etkili bir şekilde hafifletecektir.
Yukarıdaki veriler, titanyum alaşımının otomobil hafif etkisinde kullanımının açık olduğunu, modern otomobil endüstrisinde, otomobil parçaları ve bileşen teknolojisinin uygulanmasında titanyum ve titanyum alaşımının geliştirilmesine devam edilmesi gerektiğini, titanyum alaşımının oranını arttırmak gerektiğini göstermektedir. otomobil uygulaması.
Şu anda, Çin'in otomobil endüstrisinde titanyum alaşımının uygulanması henüz sadece deneme aşamasındadır. Asıl sorun, titanyum alaşımlı malzemenin maliyetinin çok yüksek olması ve parçaların işlenmesinin kolay olmamasıdır.
Bu nedenle, gelecekteki asıl görev, ucuz titanyum alaşımlı malzemelerin geliştirilmesi yoluyla titanyum alaşımlı parçaların fiyatını düşürmek, titanyum alaşımlı hammaddelerin üretim maliyetini vb. azaltmak ve titanyum alaşımlı parçaların işleme verimliliğini artırmak olmalıdır. işleme teknolojisini geliştirmek.
