Aplicaciones de la aleación de titanio en la industria del automóvil

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Aplicaciones de la aleación de titanio en la industria del automóvil

Titanio tiene las ventajas de baja densidad, alta resistencia específica y buena resistencia a la corrosión. El titanio utilizado en automóviles puede reducir en gran medida la calidad de la carrocería, reducir el consumo de combustible, mejorar la eficiencia de trabajo del motor, mejorar el medio ambiente y reducir el ruido. Sin embargo, el elevado precio de la aleación de titanio en la industria automotriz solo puede tener algunas aplicaciones en autos de lujo y autos deportivos, rara vez se usa en autos comunes.

Aleación de titanio

Por lo tanto, investigación y desarrollo de aleación de titanio de bajo costo Satisfacer las necesidades del mercado es la clave para promover su aplicación en el automóvil doméstico común.

Las piezas de aleación de titanio actualmente tienen los siguientes usos:

1. Motor Biela

Titanio es ideal para bielas. El motor de aleación de titanio La biela puede reducir eficazmente la calidad del motor, mejorar la eficiencia del combustible y reducir las emisiones. En comparación con la biela de acero, el eslabón de titanio puede reducir la calidad entre un 15% y un 20%.

La aplicación de la aleación de titanio El vínculo se demostró por primera vez en el nuevo sedán italiano Ferrari 3.5LV8 y el motor Acura NSX. Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3Al-2V y Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si son los principales materiales utilizados para la biela de aleación de titanio.

Piezas de aleación de titanio

2. Válvula del motor

Válvulas de motor de automóvil hecho de aleación de titanio no solo reduce la calidad y prolonga la vida útil, sino que también reduce el consumo de combustible y aumenta la confiabilidad del vehículo. Válvula de titanio en comparación con la válvula de acero, la calidad se puede reducir entre un 30% y un 40%, el límite de velocidad del motor se puede aumentar en un 20%. Para la aplicación actual, el material de la válvula de admisión es principalmente Ti-6Al-4V, y el material de la válvula de escape es principalmente Ti-6242S.

Por lo general, Sn y Al se suman para obtener menor fragilidad y mayor resistencia. La adición de Mo puede mejorar el tratamiento térmico de las aleaciones de titanio, fortaleciendo la resistencia del temple y envejecimiento de la aleación de titanio, al tiempo que aumenta la dureza.

3. Asiento del resorte de válvula

El asiento del resorte de la válvula debe tener el rendimiento como alta resistencia y resistencia a la fatiga, aleación de beta-titanio La aleación para tratamiento térmico puede obtener una alta resistencia mediante el envejecimiento del tratamiento en solución, los materiales correspondientes más adecuados son Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn y Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si.

Mitsubishi Motors utiliza asiento de resorte de válvula de aleación de titanio Ti-22V-4Al en sus vehículos de producción a gran escala para reducir la masa en un 42% en comparación con la cerradura de acero original, el mecanismo de la válvula reduce la masa inercial en un 6% y la velocidad máxima del motor aumenta 300r / min.

Aplicación de titanio

4. Resorte de titanio

El titanio y sus aleaciones tienen un módulo de elasticidad menor en relación con el material de acero y un valor σs / E mayor, lo que lo hace adecuado para la fabricación de elementos flexibles. En comparación con el resorte de acero del automóvil, bajo la premisa del mismo trabajo elástico, la altura del resorte de titanio es solo el 40% del resorte de acero, y la masa es solo el 30-40% de la del resorte de acero, lo cual es conveniente para el diseño de la carrocería.

Además, excelentes propiedades de fatiga de la aleación de titanio y la resistencia a la corrosión puede mejorar la vida útil del resorte. En la actualidad, materiales de aleación de titanio que se pueden utilizar para fabricar resortes automotrices son Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al y Ti-13V-11C-3Al.

5. Turbocompresor

Los turbocompresores pueden mejorar la eficiencia de combustión del motor y mejorar la potencia y el par del motor. Los rotores de la turbina del turbocompresor necesitan un trabajo prolongado en los gases de escape de alta temperatura por encima de 850 ℃, por lo que requieren una buena resistencia al calor. Los metales ligeros tradicionales, como el aluminio, no se pueden utilizar debido a su bajo punto de fusión.

Aunque los materiales cerámicos se utilizan en los rotores de turbinas debido a su ligereza y resistencia a altas temperaturas, su aplicación es limitada debido a su alto costo y forma no especificada. Para resolver estos problemas, Tetsui desarrolló el rotor de turbina de TiAl. Después de varios experimentos, no solo tiene buena durabilidad y rendimiento, sino que también mejora la aceleración del motor. Este diseño se ha comercializado con éxito en la línea de vehículos Mitsubishi Lancer Evolution.

6. Sistema de escape y silenciador

La varilla de titanio se usa mucho en el sistema de escape de un automóvil. Los sistemas de escape hechos de titanio y sus aleaciones no solo aumentan la confiabilidad, prolongan la vida útil y mejoran la apariencia, sino que también reducen la calidad y la eficiencia del consumo de combustible.

En comparación con el sistema de escape de acero, la calidad del sistema de escape de titanio se puede reducir en aproximadamente un 40%. En la serie de automóviles Golf, el sistema de escape de titanio puede reducir la calidad de 7 ~ 9 kg, el sistema de escape utiliza principalmente titanio industrial puro.

Coche de aleación de titanio

7. Parte del marco del cuerpo

Para mejorar la seguridad y confiabilidad de los vehículos, se debe considerar el diseño y la fabricación, especialmente la fabricación de materiales. El titanio es un material muy bueno para fabricar cuadros de carrocería, que no solo tienen una alta resistencia sino también una buena tenacidad.

En Japón, los fabricantes de automóviles eligieron el titanio puro tubería soldada para hacer un bastidor de carrocería que brinde a los automovilistas suficiente seguridad al conducir.

8. Otras piezas de titanio

Además de los componentes anteriores, el titanio también se usa en balancines de motor, resortes de suspensión, pasadores de pistón de motor, sujetadores de automóviles, tuercas de orejas colgantes, puerta de automóvil en la viga, parada de automóvil soporte, pistón de la pinza de freno, perno de pasador, tablero de presión, botones de velocidad y disco de embrague automotriz y otras partes automotrices.

Conclusión

Gracias por leer nuestro artículo y esperamos que pueda ayudarlo a comprender mejor las aplicaciones de la aleación de titanio en la industria del automóvil. Si desea obtener más información sobre la aleación de titanio y otros metales refractarios, le recomendamos que visite Metales refractarios avanzados (ARM) para obtener más información.

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