Undanfarin ár, með örri þróun bifreiðageirans, hafa mál eins og eldsneytisnotkun, umhverfisvernd og öryggi í auknum mæli vakið athygli almennings. Þegar litið er fram á veginn mun framtíðarstefna bílaiðnaðarins einbeita sér að léttri, minni eldsneytisnotkun og minni losun. Samkvæmt tölfræði frá opinberum alþjóðastofnunum er 60% af orku frá eldsneytisbrennslu í bílum neytt af eigin þyngd ökutækisins. Þrátt fyrir að þunnar stálplötur með hástyrk, ál, magnesíum, málm fylki samsetningar og plast kvoða hafi þegar leikið hlutverk í að draga úr þyngd ökutækja, hefur tilkoma iðnaðar títanefna veitt betri kost fyrir bifreiðaframleiðslu.
Títan málmur býður upp á kosti eins og lágan þéttleika, mikinn sértækan styrk og framúrskarandi tæringarþol. Með því að nota títan í bifreiðum getur það dregið verulega úr þyngd ökutækja, minni eldsneytisnotkun, bætt skilvirkni vélarinnar og aukið afköst umhverfisins en dregið úr hávaða. Hins vegar hefur mikill kostnaður við títan málmblöndur takmarkað notkun sína fyrst og fremst við lúxus og sportbíla, með sjaldgæfum notkun í venjulegum ökutækjum. Þess vegna er lykilatriði að rannsaka og þróa lággjalds títan málmblöndur sem uppfylla kröfur markaðarins að stuðla að notkun þeirra í almennum neytendabifreiðum.
Núverandi forrit títanblöndur í bifreiðageiranum
Þrátt fyrir að títan málmblöndur séu mikið notaðar í geimferðum, jarðolíu- og skipasmíðageirum hefur notkun þeirra í bílaiðnaðinum gengið hægt. Byrjað var á fyrsta allt títanbílnum sem þróaður var af General Motors árið 1956 náði títan bifreiðaríhlutir ekki fjöldaframleiðslu fyrr en á níunda áratugnum. Á tíunda áratugnum, með aukinni eftirspurn eftir lúxusbílum, sportbílum og keppnisbílum, sáu títaníhlutir ör þróun. Global Automotive Titaniumnotkun var aðeins 50 tonn árið 1990, jókst í 500 tonn árið 1997, 1.100 tonn árið 2002 og 3, 000 tonn árið 2009. Það er spáð að það fari yfir 5, 000 tonn árið 2015. Eins og er eru eftirfarandi títanhverfar íhlutir oft notaðir:
Vélar tengingar stangir:
Títan málmblöndur eru kjörið val til að tengja stangir. Títan tengi stangir geta í raun dregið úr þyngd vélarinnar, bætt eldsneytisnýtingu og dregið úr losun. Í samanburði við stálstöng geta títanstangir dregið úr þyngd um 15%–2 0%. Umsóknir fela í sér 3,5L V8 Ferrari og NSX vélar Acura. Algeng efni innihalda ti -6 al -4 v, ti -10 v -2 fe -3 al, ti -3 al -2. 0V, og Ti -4 al -4 Mo-Sn -0. 5Si.
Vélarlokar:
Títanalokar draga úr þyngd, auka þjónustulíf, minni eldsneytisnotkun og bæta áreiðanleika. Í samanburði við stálventla geta títan lokar dregið úr þyngd um 30%–40%og aukið vélarhraða um 20%. Algeng efni eru Ti -6 al -4 v fyrir inntaksventla og Ti -6242 s fyrir útblástursventla. Aðrar efnilegar málmblöndur eru ti -62 s og -tial.
Valve vorhöfundar:
Mikill styrkur og þreytuþol eru nauðsynleg fyrir ventilfjöðrara. Beta títan málmblöndur, svo sem Ti -15 v -3 cr -3 al -3 Sn og ti -15 mo -3 al {{6 {}}. 7NB -0}. Mitsubishi hefur notað ti -22 v -4 al festingar og dregur úr þyngd um 42%.
Títanfjöðrar:
Títan málmblöndur eru með lægri teygjanlegan stuðul en stál, sem gerir þær hentugar fyrir teygjanlegar íhlutir. Títanasprengingar eru 30% –40% léttari en stálfjöðrar og bjóða upp á betri þreytu og tæringarþol. Algeng efni eru Ti -4.
Turbo hleðslutæki:
Turbo -hleðslutæki bæta skilvirkni og kraft vélarinnar. Turbine snúningur krefst mikils hitaþols, sem títan málmblöndur eins og tial veita. Mitsubishi Lancer þróunarlíkön hafa með góðum árangri markaðssett túrbínu snúninga.
Útblásturskerfi og hljóðdeyfingar:
Títan er mikið notað í útblásturskerfi til að bæta áreiðanleika, auka líftíma, draga úr þyngd og auka eldsneytisnýtni. Útblásturskerfi títan eru 40% léttari en stálkerfi. Oft er notað iðnaðar hreint títan.
Líkamsrammar:
Hár sértækur styrkur og hörku Titanium gerir það hentugt fyrir líkamsramma. Í Japan eru hreinn títan soðinn slöngur notuð til að auka öryggi og áreiðanleika.
Aðrir þættir:
Títan er einnig notað í vettvangsvandara, fjöðrun fjöðrum, stimplapinna, festingum, hurðargeislum, bremsuþétti stimpla og kúplingsplötum.
Kostir títan málmblöndur
Létt: Dregur úr þyngd ökutækja og bætir eldsneytisnýtingu.
Mikill sérstakur styrkur: Eykur afköst og öryggi.
Tæringarþol: Lengir líftíma íhluta.
Lækkun hávaða og titrings: Bætir akstursþægindi.
Takmarkanir á títanblöndur
Mikill kostnaður: Aðal hindrunin fyrir víðtækri notkun í bifreiðageiranum.
Formanleiki og suðuhæfni: Áskoranir í framleiðslu og vinnslu.
Rannsóknir á bifreiðatítan málmblöndur
Núverandi rannsóknir beinast að því að draga úr kostnaði með:
Lágmarkskostnaðar álfelgur: Að þróa málmblöndur með ódýrum þáttum eins og Fe, Cr, Si og Al.
Háþróuð vinnslutækni: Kalt smíða og duft málmvinnsla (td mótun málmsprautunar) til að draga úr framleiðslukostnaði.
Niðurstaða
Næsta kynslóð bifreiðahönnunar leggur áherslu á léttar, minni eldsneytisnotkun, minni hávaða og lágmarkað titring til að uppfylla strangar umhverfisþörf. Í þessu samhengi er títan í stakk búið til að verða stórt efnislegt val fyrir bifreiðar í framtíðinni. Til að draga enn frekar úr kostnaði ættu rannsóknir að einbeita sér að:
Að þróa lágmarkskostnaðar álfelgur með lágmarks notkun dýrra þátta.
Að koma í veg fyrir að smíða og kalda myndandi tækni fyrir beta títan málmblöndur.
Auka duft málmvinnsluaðferðir til að bæta afköst og draga úr kostnaði.
Þegar efnahagslífið vex og títanskostnaður lækkar munu fleiri verkfræðingar velja títan fyrir bifreiðaríhluti og styrkja mikilvæga hlutverk þess í bifreiðageiranum.
