Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo dell'industria automobilistica, questioni come il consumo di carburante, la protezione ambientale e la sicurezza hanno sempre più attirato l'attenzione pubblica. Guardando al futuro, la direzione futura dell'industria automobilistica si concentrerà sul leggero consumo di carburante e sulle emissioni più basse. Secondo le statistiche delle autorevoli organizzazioni internazionali, il 60% dell'energia dalla combustione del carburante nelle auto viene consumato dal peso del veicolo. Sebbene le piastre in acciaio sottile ad alta resistenza, l'alluminio, il magnesio, i compositi della matrice metallica e le resine di plastica abbiano già svolto un ruolo nel ridurre il peso del veicolo, l'emergere di materiali industriali in titanio ha fornito un'opzione migliore per la produzione automobilistica.
Il metallo in titanio offre vantaggi come bassa densità, elevata resistenza specifica e eccellente resistenza alla corrosione. L'uso del titanio nelle automobili può ridurre significativamente il peso del veicolo, ridurre il consumo di carburante, migliorare l'efficienza del motore e migliorare le prestazioni ambientali riducendo al contempo il rumore. Tuttavia, l'elevato costo delle leghe di titanio ha limitato la propria applicazione principalmente alle auto di lusso e sportive, con un uso raro nei veicoli ordinari. Pertanto, la ricerca e lo sviluppo di leghe di titanio a basso costo che soddisfano le esigenze del mercato è la chiave per promuovere la loro applicazione nei veicoli di consumo tradizionali.
Applicazioni attuali delle leghe di titanio nel settore automobilistico
Sebbene le leghe di titanio siano ampiamente utilizzate nelle industrie aerospaziali, petrolchimiche e di costruzione navale, la loro applicazione nel settore automobilistico è stata lenta. A partire dalla prima auto in tutto il titanio sviluppato da General Motors nel 1956, i componenti automobilistici in titanio non raggiunsero i livelli di produzione di massa fino agli anni '80. Negli anni '90, con la crescente domanda di auto di lusso, auto sportive e auto da corsa, i componenti del titanio hanno visto un rapido sviluppo. L'utilizzo globale del titanio automobilistico era di soli 50 tonnellate nel 1990, aumentato a 500 tonnellate nel 1997, 1.100 tonnellate nel 2002 e 3, 000 tonnellate nel 2009. È previsto che superi 5, 000 tonnellate entro il 2015. Attualmente, la seguente componente in lega di titanio è comunemente usata:
Asta di collegamento del motore:
Le leghe di titanio sono la scelta ideale per le aste di collegamento. Le aste di collegamento in titanio possono ridurre efficacemente il peso del motore, migliorare l'efficienza del carburante e ridurre le emissioni. Rispetto alle aste di acciaio, le aste di titanio possono ridurre il peso del 15%0%. Le applicazioni includono i motori NSX 3,5L di Ferrari e Acura. Materiali comuni includono ti -6 al -4 v, ti -10 V -2 fe -3 al, ti -3 al -2. 0v, e Ti -4 al -4 Mo-sn -0. 5Si.
Valvole del motore:
Le valvole in titanio riducono il peso, estendono la durata di servizio, minore il consumo di carburante e migliorano l'affidabilità. Rispetto alle valvole di acciaio, le valvole di titanio possono ridurre il peso del 30%-40%e aumentare la velocità del motore del 20%. I materiali comuni includono ti -6 al -4 V per valvole di aspirazione e ti -6242 s per le valvole di scarico. Altre leghe promettenti includono ti -62 s e -tial.
Retenitori a molla della valvola:
La resistenza ad alta resistenza e fatica è essenziale per i fermi della molla delle valvole. BETA TITANIUM ALLES, come TI -15 V -3 cr -3 al -3 sn e ti -15 Mo -3 al -2. 7nb {{8}. Mitsubishi ha usato ti -22 v -4 Al Retainer, riducendo il peso del 42%.
Titanio Springs:
Le leghe di titanio hanno un modulo elastico inferiore rispetto all'acciaio, rendendoli adatti a componenti elastici. Le molle di titanio sono più leggere del 30% -40% rispetto alle molle in acciaio e offrono una migliore resistenza alla stanchezza e alla corrosione. I materiali comuni includono ti -4. 5fe -6. 8mo -1. 5al e ti -13 v -11 cr -3 al.
Turbocompressori:
I turbocompressori migliorano l'efficienza e la potenza del motore. I rotori delle turbine richiedono un'elevata resistenza al calore, che forniscono le leghe di titanio come TIAL. I modelli di evoluzione di Mitsubishi Lancer hanno commercializzato con successo rotori di turbine.
Sistemi di scarico e silenziatori:
Il titanio è ampiamente utilizzato nei sistemi di scarico per migliorare l'affidabilità, estendere la durata della vita, ridurre il peso e migliorare l'efficienza del carburante. I sistemi di scarico in titanio sono più leggeri del 40% rispetto ai sistemi in acciaio. Il titanio puro industriale è comunemente usato.
Cornici del corpo:
L'elevata forza e tenacità specifiche del titanio lo rendono adatto per i telai del corpo. In Giappone, i tubi saldati in titanio puri vengono utilizzati per migliorare la sicurezza e l'affidabilità.
Altri componenti:
Il titanio viene anche utilizzato in armi a bilancieri del motore, molle sospese, spille, elementi di fissaggio, travi di porte, pistoni della pinza per freni e piastre della frizione.
Vantaggi delle leghe di titanio
Leggero: Riduce il peso del veicolo e migliora l'efficienza del carburante.
Elevata resistenza specifica: Migliora le prestazioni e la sicurezza.
Resistenza alla corrosione: Estende la durata della vita dei componenti.
Riduzione del rumore e delle vibrazioni: Migliora il comfort di guida.
Limitazioni delle leghe di titanio
Costo elevato: La barriera primaria all'uso diffuso nel settore automobilistico.
Formabilità e saldabilità: Sfide nella produzione e nella lavorazione.
Ricerca sulle leghe di titanio automobilistico
La ricerca attuale si concentra sulla riduzione dei costi attraverso:
Sistemi in lega a basso costo: Sviluppare leghe con elementi economici come Fe, CR, Si e Al.
Tecnologie di elaborazione avanzate: Forgiatura fredda e metallurgia delle polveri (ad es. Mormatura a iniezione di metalli) per ridurre i costi di produzione.
Conclusione
La prossima generazione di design automobilistico enfatizza il consumo leggero, ridotto del carburante, un rumore inferiore e le vibrazioni ridotte al minimo per soddisfare severi requisiti ambientali. In questo contesto, il titanio è pronto a diventare una grande scelta materiale per i veicoli futuri. Per ridurre ulteriormente i costi, la ricerca dovrebbe concentrarsi su:
Sviluppare sistemi in lega a basso costo con un uso minimo di elementi costosi.
Avanzando tecnologie di forgiatura e formazione fredda per le leghe beta titanio.
Migliorare le tecniche di metallurgia delle polveri per migliorare le prestazioni e ridurre i costi.
Man mano che l'economia cresce e i costi del titanio diminuiscono, più ingegneri sceglieranno il titanio per i componenti automobilistici, consolidando il suo ruolo importante nel settore automobilistico.
