S ekspanzijom automobilske industrije posljednjih godina, svjetska proizvodnja automobila i posjedovanje rasli su iz dana u dan. U 2009. kineska je automobilska industrija brzo napredovala, s više od 13 milijuna proizvedenih i prodanih vozila, čime je pretekla Sjedinjene Države i Japan i postala vodeći svjetski proizvođač i prodavač automobila. Dok automobili čine putovanje praktičnijim, oni također uzrokuju tri ključna problema: potrošnju goriva, zaštitu okoliša i sigurnost. Smanjena potrošnja goriva i zagađenje posebno su važni u smislu održivog razvoja. Prema brojkama svjetskih autoriteta, težina automobila troši oko 60 posto benzina koji se koristi u automobilima. Svakih 10 posto smanjenja težine automobila smanjuje emisije za 10 posto i potrošnju goriva za 7 posto. Kao što se može vidjeti, smanjenje težine automobila i lagana su učinkovite tehnike za postizanje gore navedenih ciljeva.
Postoje dvije osnovne tehnike za postizanje male težine vozila: optimizacija strukture okvira vozila i korištenje lakih materijala u proizvodnji automobila. Trenutačno se lake legure koje se koriste u automobilima uglavnom sastoje od aluminija, magnezija, legure titana i drugih metala.
Legura titana novi je strukturni i funkcionalni materijal s dobrim ukupnim svojstvima, niskom gustoćom i visokom specifičnom čvrstoćom. Titan ima gustoću od 4,51g/cm3, što je između aluminija (2,7g/cm3) i željeza (7,6g/cm3). Legura titana ima veću specifičnu čvrstoću od legure aluminija i čelika, a njena žilavost jednaka je onoj kod čelika. Performanse otpornosti na koroziju titana i legura titana su dobre, bolje od nehrđajućeg čelika, posebno otpornost na eroziju kloridnih iona u okruženju morske atmosfere i dobru koroziju otpornost u oksidirajućoj atmosferi, sa širom radnom temperaturom legure titana, legura titana na niskoj temperaturi od 253 stupnja može zadržati dobru plastičnost, a radna temperatura legure titana otporne na toplinu može doseći 550 stupnjeva, otpornost na toplinu je značajno poboljšana. Ima dobre performanse obrade i zavarivanja u isto vrijeme.
Od industrijske proizvodnje titana, visoke performanse titana i titanovih legura pobudile su interes različitih vrhunskih industrija. Titan se pridružio industriji vozila sredinom -1950-ih godina, s razvojem industrije titana. S globalnom nestašicom energije i povećanom sviješću ljudi o zaštiti okoliša, posebice u automobilskoj industriji, Sjedinjene Države, Japan i Europa izdali su niz ekoloških propisa 1990-ih godina, postavljajući veće zahtjeve za učinkovitost goriva, emisije CO2, težinu vozila smanjenje, sigurnost vozila, pouzdanost, i tako dalje. Mnoge bogate nacije i poznati proizvođači automobila aktivno razvijaju i proširuju ulaganja u istraživanje titana u automobilskoj industriji. To je snažan izvor energije za titan u automobilima. Industrija titana u našoj zemlji postupno je ušla u posao s vozilima u novom stoljeću.
S rastućom potražnjom za luksuznim automobilima, sportskim automobilima i trkaćim automobilima u suvremenoj automobilskoj industriji, komponente od titana također se šire iz godine u godinu. Svjetsko tržište titana za automobile iznosilo je samo približno 50 tona godišnje 1990., 500 tona godišnje 1997., 1100 tona godišnje 2002. i 3000 tona godišnje 2009. Kao rezultat toga, sektor vozila ubrzava korištenje titanijskog materijala .
Dijelovi od titana koji se koriste u automobilima
Upotreba titana u automobilima primarno se dijeli u dvije kategorije: prva se koristi za smanjenje mase klipnih dijelova motora s unutarnjim izgaranjem (čak je i nekoliko grama smanjenja mase važno za klipne dijelove motora s unutarnjim izgaranjem); drugi se koristi za smanjenje ukupne mase automobila. Titan se prvenstveno koristi u komponentama motora i šasije u sljedećoj generaciji automobila zbog dizajna i kvalitete materijala. Titan se može koristiti za izradu ventila, opruga ventila, sjedišta opruga ventila, klipnjača i drugih komponenti u sustavu motora; primarne komponente u šasiji između ostalog uključuju opruge, ispušne sustave, poluosovine i pričvršćivače.
Osim gore opisanih točaka, tu su: komponente motora klackalica, opruga ovjesa, osovinica klipa, rotor turbopunjača, pričvršćivači, matice za pričvršćivanje, granični nosač vozila, prskalica vrata, klip čeljusti kočnice, klin klina, ploča kvačila, tlak ploča, gumb za promjenu brzine i tako dalje.
Metode za smanjenje cijene legure titana
Iako su titan i titanove legure ušli u područje proizvodnje automobila već 1950-ih, razvoj je bio relativno spor. Glavni razlog za to je trošak; kako bi se zadovoljile potrebe automobilske industrije s titanom, industrija titana u taljenju, preradi, proizvodnji i drugim aspektima puno posla. Zadovoljiti zahtjeve automobilske industrije.
Metalni titan ima visoko talište, aktivna kemijska svojstva, a O, H, N, C i drugi elementi imaju snažan kemijski afinitet, što otežava ekstrakciju čistog titana. Titanska spužva izrađena je Kroll tehnikom redukcije magnezija, koja se često koristi u industriji. Proces proizvodnje titanske spužve pomoću Kroll metode redukcije magnezija je težak, ima visoku potrošnju energije, dug ciklus i ne može se stalno proizvoditi. U isto vrijeme, potrebna je znatna količina metalnog magnezija kao redukcijskog sredstva, što ima visoke troškove proizvodnje.
Visoka cijena legirajućih elemenata još je jedan čimbenik koji pridonosi visokoj cijeni titanovih legura. Titan u proizvodnji, proces obrade proizveden u kutu zaostalih materijala, otpadnih krhotina i drugih zaostalih materijala nakon niza tretmana kao punjenje peći, kako bi se postigla proizvodnja recikliranja, učinkovit je način za smanjenje troškova sirovina s napretkom titana. tehnologija taljenja. Praksa pokazuje da se za svakih 1 posto preostalog titana trošak proizvodnje titanijskog ingota može smanjiti za 0.8 posto. Upotrebom velike količine recikliranog punjenja u pećima s hladnim slojem snopa elektrona i pećima s hladnim slojem snopa plazme za taljenje, metalurški stupanj titanijskog ingota može se poboljšati, a trošak ingota može se učinkovito smanjiti.
Smanjite troškove obrade
Troškovi obrade, koji čine više od 60 posto ukupnih troškova, fokus su istraživanja smanjenja troškova u brojnim zemljama. Proizvodnja dijelova od titana nije samo složena, već stvara i veliku količinu zaostalog titana tijekom cijelog procesa, a proizvodni ciklus je dugotrajan, što povećava troškove proizvodnje dijelova. Koči se njegova šira primjenjivost. Lijevanje je tradicionalna (skoro) metoda oblikovanja mreže. Dijelovi se proizvode uz minimalnu ili nikakvu strojnu obradu, čime se štedi značajna količina metala. Lijevanjem se često mogu proizvoditi komponente kompliciranih oblika koje bi se inače proizvodile drugim tradicionalnim metodama sa složenim postupcima i značajnim troškovima proizvodnje, posebno za titan, prilično skup element. Odljevci od titana trenutno se često koriste u sektoru zrakoplovstva. Metoda lijevanja koristi se u automobilskom sektoru za izradu predmeta kao što su ventili i dizači tlaka turbina. Metalurgija praha, kao vrhunska tehnika suvremene metalurgije i obrade materijala, ključna je za industriju titana. Korištenjem metalurgije praha TITANA u blizini MOLDING tehnologije, dovršeni proizvod ili komponente blizu veličine gotovog proizvoda mogu se izravno proizvesti, smanjujući potrošnju sirovina, skraćujući proizvodni ciklus i smanjujući troškove za 20 posto do 50 posto u usporedbi s konvencionalnim metoda. U industriji proizvodnje automobila posebno je važna metalurgija titanovog praha u blizini tehnologije kalupljenja. U Japanu se automobilski dijelovi metalurgije praha naširoko koriste u motorima i mjenjačima, uključujući klipnjače, sjedala, ventile, remenske kotače, glavčine zupčanika za sinkronizaciju, prstenove za sinkronizaciju i tako dalje. U ovom trenutku, istraživanje metalurgije titanovog praha je u fazi brzog razvoja, fokusirajući se na sljedeće aspekte: prvo, visokokvalitetna i jeftina tehnologija pripreme titanovog praha i njegova industrijalizacija; drugo, popularizacija i primjena tehnologije pripreme metalurgije titanovog praha u automobilskoj industriji.
Nadalje, prema računalnom modelu, tehnologija laserskog kalupljenja (integrirana laserska tehnologija, CAD/CAM tehnologija i najnovija dostignuća u tehnologiji materijala) može izravno koristiti prah legure ne jednom oblikovane složene završne dijelove, dijelove od titana proizvedene između performansi lijevanja i kovanja, a trošak je smanjen za 15 posto do 30 posto, vrijeme isporuke smanjeno je za 50 posto do 75 posto. Tehnologija metalnog praha bez injekcijskog lijevanja (MIM) brzo je razvijajuća nemetalurška tehnologija skoro neto oblikovanja praha koja može proizvesti komplicirane komponente visoke kvalitete i visoke preciznosti, a smatra se jednim od najpovoljnijih aspekata moderne tehnologije lijevanja.
Tehnologija premazivanja titanom još je jedna revolucionarna metoda koja ima potencijal sniziti cijene. Može se vidjeti da kako bismo smanjili cijenu titanskih materijala, moramo započeti s dva aspekta: razvojem novog jeftinog sustava legura i poboljšanjem proizvodnog procesa, kako bismo riješili problem da je titan za automobile ograničen u stvarnog smisla po cijeni titanskih materijala, te učiniti titan za automobile konkurentnijim i obećavajućim.
