Application des alliages de titane dans la fabrication légère automobile
Titane etTitaneAlliageS avec une faible densité, d'excellentes propriétés mécaniques, une bonne biocompatibilité, une résistance à la corrosion, une résistance à haute température et une ténacité à basse température, etc., il a été largement utilisé dans le domaine de la fabrication automobile.
La densité de l'alliage de titane n'est que de 60% de l'acier, la résistance peut atteindre plus de 800 MPa, conserve toujours de bonnes propriétés mécaniques autour de 500 ℃, et la soudabilité et la formabilité sont meilleures, il y a plus de 20 ans, il a été appliqué à la fabrication de voitures de course, réduisant considérablement la qualité du moteur de course, tout en améliorant les performances du moteur.
À l'heure actuelle, les composants en alliage de titane utilisés dans la fabrication automobile sont principalement distribués dans les systèmes d'échappement, les systèmes de moteur, les transmissions et les systèmes d'amortissement des vibrations, ainsi que dans les composants du squelette de la carrosserie.
1. Système d'échappement
Les matériaux du système d'échappement automobile exigent de bonnes propriétés mécaniques à haute température et une résistance à la corrosion des éléments s, Cl. Les pièces d'échappement traditionnelles sont en acier inoxydable, mais il a été constaté que les alliages de titane sont plus appropriés en termes de performances pour une utilisation comme matériau d'échappement.
La nouvelle Chevrolet Corvette z206 est équipée d'un tube de retour en titane qui évite efficacement les problèmes de corrosion par piqûres et soudure des tubes en acier inoxydable, tout en améliorant le rendement énergétique et l'accélération et en réduisant les distances de freinage.
Timet, le plus grand fabricant de titane aux États - Unis, a travaillé sur le développement et la fabrication de systèmes d'échappement en titane. Plusieurs entreprises japonaises développent également des systèmes d'échappement en titane. Ltd Fuji Heavy Industries Co., Ltd a produit une quantité limitée de 440Tuyau d'échappement en titaneS pour les véhicules.
2. Système moteur
Le système de moteur de voiture est le composant en alliage de titane le plus utilisé dans le domaine de l'automobile, l'application de l'alliage de titane dans le système de moteur a principalement des soupapes, des bielles, des Vilebrequins, des sièges de soupape et d'autres composants.
Honda Motor Company of Japan utilise le forgeageTige de titaneSon moteur NSX Racing V - 6; Les ressorts de soupape en titane sont utilisés dans les moteurs à quatre cylindres de grande capacité fabriqués par Mitsubishi Motors et les bielles en titane sont utilisées dans les voitures Porsche.
(1) Valve
BaseValve en alliage de titaneS. À l'heure actuelle, les États - Unis utilisent généralement l'alliage Ti - 6Al - 4V pour fabriquer les soupapes d'admission et l'alliage Ti - 6Al - 2sn - 4zr - 2mo pour fabriquer les soupapes d'échappement. La société japonaise Toyota utilise l'alliage Ti - 6Al - 4V / Ti - B pour préparer les soupapes d'admission et l'alliage Ti - Al - Zr - Sn - Mo - Nb - si / Ti - B pour préparer les soupapes d'échappement. Ces alliages de titane ont de bonnes propriétés mécaniques à haute température, une résistance à l'oxydation et au fluage, améliorant efficacement les performances du moteur et la vitesse du véhicule.
(2) Siège de valve
Les sièges de valve en alliage de titane ont été largement utilisés dans les voitures de course et de sport, produisant plus de 250 000 ensembles par an, principalement préparés à l'aide d'alliages Ti - 6Al - 4V ou Ti - 5al - 2Cr - 1fe, car la forme du siège est relativement simple, de sorte que les exigences de traitement mécanique ne sont pas élevées et ne nécessitent pas de traitement de surface spécial, le coût est moins cher. L'effet de perte de poids est évident sur la voiture.
(3) Liens
L'utilisation de tiges en titane peut réduire efficacement le poids du moteur et améliorer les performances du véhicule. Actuellement, le matériau de préparation principal est l'alliage Ti - 6Al - 4V. Tatsu Co., Ltd. Développe actuellement un alliage de titane biphasé ti-3al-2v-0.2si-0.47ce-0.27la avec une excellente usinabilité, des propriétés mécaniques, des propriétés de fatigue et une résistance à la corrosion qui promet d'être utilisé dans les composants de liaison de moteur à accélération et décélération rapides.
(4) vilebrequin
Bien que le vilebrequin en titane n'ait pas encore été largement utilisé, l'alliage ti-3al-2.5v spécialement développé au Japon a fait ses preuves sur les voitures de course Honda avec une augmentation du régime du moteur de 700 tr / min tout en réduisant efficacement la masse, démontrant la supériorité du vilebrequin en titane. Pendant ce temps, le Japon a testé le vilebrequin en alliage Ti - 5al - 2Cr - Fe, dans l'espoir que l'alliage de titane puisse être plus largement utilisé dans les composants du vilebrequin.
3. Système de réduction des vibrations
Le composant central du système de suspension antivibratoire de voiture est le ressort de suspension. Comparé à l'acier à ressort de voiture ordinaire, l'alliage de titane a une résistance spécifique plus élevée et un module de cisaillement inférieur, la résistance à la fatigue est également plus élevée et convient mieux à la fabrication de ressorts antivibratoires de voiture. Inversement proportionnel au module de cisaillement du matériau, un ressort en alliage de titane nécessite donc moins de spires qu'un ressort en acier dans la même situation de réaction du ressort, réduisant ainsi efficacement la masse du ressort et économisant de l'espace.
Dans le même temps, le ressort en alliage de titane peut également améliorer efficacement la fréquence de résonance du ressort et améliorer sa durée de vie. Actuellement, la plupart des ressorts en alliage de titane sont préparés avec un alliage de titane bêta monophasé. Volkswagen utilise déjà des ressorts d'engrenage en titane Lupo FSI dans certains de ses 3500 véhicules.
4. Cadre du véhicule
La résistance spécifique élevée, la faible densité et la bonne résistance à la corrosion de l'alliage de titane indiquent qu'il s'agit d'un bon matériau pour la préparation du squelette du corps. À l'heure actuelle, les entreprises automobiles utilisent déjà l'alliage de titane sur les supports d'engrenages, les pistons d'étrier de frein et d'autres pièces. Dans les composants de transmission, le Japon développe actuellement un processus de moulage à haute rotation pour préparer des coquilles en alliage de titane qui peuvent mieux atténuer les impacts du volant d'inertie et avoir un meilleur effet d'amortissement que les coquilles en acier.
En outre, l'alliage de titane est également utilisé dans les pièces de rechange telles que les fixations automobiles, et avec le développement continu de la technologie de préparation de l'alliage de titane et de l'industrie automobile, l'application de l'alliage de titane dans les pièces automobiles sera de plus en plus.
5. Signification de l'alliage de titane pour la légèreté automobile
Les instituts de recherche étrangers estiment que la consommation de carburant peut être réduite de 6 à 8% lorsque la qualité de réparation du véhicule est réduite de 10%. Une autre étude a révélé qu’une voiture de 91 kg pouvait parcourir 0,43 km de plus par litre de carburant. Par conséquent, avec le développement continu de notre économie et l'augmentation du nombre de voitures, l'allègement des véhicules est devenu l'un des moyens importants de réduire la consommation d'énergie et de réduire la pollution de l'air.
Le titane et les alliages de titane sont largement utilisés dans les pièces automobiles en raison de leurs excellentes propriétés physico - chimiques. Utilisation deMatériaux titaneNon seulement améliore efficacement les performances et le facteur de sécurité de la voiture, mais joue également un rôle important dans la légèreté de la voiture, réduisant efficacement la qualité de la rénovation de la voiture et réduisant la consommation de carburant.
Le système d'échappement de la voiture est équipé d'un tuyau d'injection d'échappement en alliage de titane et d'un tube de retour, ce qui réduit le poids d'environ 8,2 kg par rapport aux systèmes traditionnels en acier inoxydable. Les soupapes, les bielles et autres composants du moteur utilisent des produits en alliage de titane au lieu des matériaux traditionnels en acier et en fonte, ce qui peut réduire efficacement la qualité du moteur.
Selon une étude de l'industrie automobile japonaise, un effet d'environ 0,8 kg est utiliséPièces en alliage de titanePour une valve de puissance automobile, cela équivaut à 20 kg de pièces en acier. Chaque siège en titane peut réduire la masse d'environ 10 g par rapport à un siège en acier; Les bielles et Vilebrequins utilisés dans les alliages de titane sont les plus efficaces pour réduire la masse du moteur.
Système de réduction des vibrations comme décrit ci - dessus, chaque ressort en alliage de titane réduit la masse de plus de 60% par rapport aux ressorts en acier, calculé en 4 ressorts par chariot, après le remplacement des ressorts en alliage de titane, chaque chariot peut réduire le poids de 9 ~ 13,6 kg. De plus, les silencieux en titane ne pèsent que 5 à 6 kg, soit 40% de moins que les silencieux en acier inoxydable.
Par exemple, si vous remplacez les pièces traditionnelles par des pièces automobiles en alliage de titane existantes, la masse à vide du véhicule sera réduite d'environ 1500 kg à environ 1000 kg, le taux de réduction de poids peut atteindre 30%, la consommation de carburant combinée peut être réduite de plus de 20%, ce qui réduira considérablement la consommation de carburant dans le monde entier. Atténuer efficacement les problèmes de pénurie d'énergie et de pollution de l'environnement.
Les données ci - dessus montrent que l'effet léger de l'application de l'alliage de titane dans l'automobile est évident, dans l'industrie automobile moderne, devrait continuer à développer la technologie d'application du titane et de l'alliage de titane dans les pièces et composants, améliorer le taux d'application de l'alliage de titane dans les véhicules.
À l'heure actuelle, l'application de l'alliage de titane dans notre industrie automobile est encore au stade expérimental. Le principal problème est le coût élevé des matériaux en alliage de titane et les pièces ne sont pas faciles à traiter.
Par conséquent, la tâche principale à l'avenir devrait être de réduire le prix des pièces en alliage de titane en développant des matériaux en alliage de titane bon marché, en réduisant le coût de production des matières premières en alliage de titane, etc., en améliorant la technologie de traitement pour améliorer l'efficacité du traitement des pièces en alliage de titane.
L'expérience étrangère a montré que seule la combinaison de la conception automobile et de la fabrication avec le développement de l'alliage de titane peut fournir plus de matériaux en alliage de titane de haute qualité pour les voitures.
Nous croyons qu'avec le développement continu de la recherche et du développement, le titane et les alliages de titane joueront un rôle de plus en plus important dans l'industrie automobile moderne en Chine, ce qui favorisera le développement continu de l'industrie automobile.
