S expanzí automobilového průmyslu v posledních letech se světová výroba a vlastnictví automobilů každým dnem zvyšuje. V roce 2009 čínský automobilový průmysl rychle pokročil, s více než 13 miliony vyrobenými a prodanými vozy, čímž předstihl Spojené státy a Japonsko a stal se předním světovým výrobcem a prodejcem automobilů. Přestože auta usnadňují cestování, způsobují také tři klíčové problémy: spotřebu paliva, ochranu životního prostředí a bezpečnost. Snížení spotřeby paliva a znečištění jsou zvláště důležité z hlediska udržitelného rozvoje. Podle celosvětově uznávaných údajů spotřebuje hmotnost automobilu přibližně 60 procent benzínu používaného v automobilech. Každé snížení hmotnosti automobilu o 10 procent snižuje emise o 10 procent a spotřebu paliva o 7 procent. Jak je vidět, snížení hmotnosti automobilů a nízká hmotnost jsou účinnými technikami pro dosažení výše uvedených cílů.
Existují dvě základní techniky, jak dosáhnout nízké hmotnosti vozidla: optimalizace konstrukce rámu vozidla a použití lehkých materiálů při výrobě automobilů. V současné době se lehké slitiny používané v automobilech skládají převážně z hliníku, hořčíku, slitiny titanu a dalších kovů.
Titanová slitina je nový strukturální a funkční materiál s dobrými celkovými vlastnostmi, nízkou hustotou a vysokou měrnou pevností. Titan má hustotu 4,51 g/cm3, což je mezi hliníkem (2,7 g/cm3) a železem (7,6 g/cm3). Titanová slitina má větší specifickou pevnost než hliníková slitina a ocel a její houževnatost je ekvivalentní oceli. Odolnost proti korozi titanu a titanové slitiny je dobrá, lepší než nerezová ocel, zejména odolnost proti erozi chloridových iontů v prostředí mořské atmosféry a dobrá korozi odolnost pod oxidační atmosférou, s širší pracovní teplotou titanové slitiny, titanová slitina při nízké teplotě 253 stupňů může udržet dobrou plasticitu a tepelně odolná titanová slitina může pracovní teplota dosáhnout 550 stupňů, její tepelná odolnost je výrazně zlepšena. Má dobrý zpracovatelský a svařovací výkon zároveň.
Od průmyslové výroby titanu vzbudil vysoký výkon titanu a slitiny titanu zájem různých špičkových průmyslových odvětví. Titanium vstoupilo do automobilového průmyslu v polovině-1950s rozvojem průmyslu titanu. S celosvětovým nedostatkem energie a zvýšeným povědomím lidí o ochraně životního prostředí, zejména v automobilovém průmyslu, vydaly Spojené státy, Japonsko a Evropa v 90. letech řadu ekologických předpisů, které kladou vyšší požadavky na spotřebu paliva, emise CO2 a hmotnost vozidla. snížení, bezpečnost vozidla, spolehlivost a tak dále. Mnoho bohatých zemí a známých výrobců automobilů aktivně vyvíjí a rozšiřuje investice do výzkumu automobilového titanu. Je to silný zdroj energie pro titan v automobilech. Titanový průmysl naší země postupně vstoupil do automobilového průmyslu v novém století.
S rostoucí poptávkou po luxusních automobilech, sportovních vozech a závodních vozech v současném automobilovém průmyslu se rok od roku rozšiřují také titanové komponenty. Celosvětový trh s titanem pro automobily byl pouze přibližně 50 tun/rok v roce 1990, 500 tun/rok v roce 1997, 1100 tun/rok v roce 2002 a 3000 tun/rok v roce 2009. V důsledku toho se automobilový sektor zrychluje používáním titanu .
Titanové díly používané v automobilech
Použití titanu v automobilech je primárně rozděleno do dvou kategorií: první se používá ke snížení hmotnosti dílů pístových spalovacích motorů (i několik gramů snížení hmoty je důležité pro díly pístových spalovacích motorů); druhý se používá ke snížení celkové hmotnosti vozu. Titan se díky konstrukci a materiálovým kvalitám používá především v součástech motorů a podvozků v příští generaci automobilů. Titan může být použit k výrobě ventilů, ventilových pružin, sedel ventilových pružin, spojovacích tyčí a dalších součástí v systému motoru; Mezi primární komponenty v podvozku patří mimo jiné pružiny, výfukové systémy, poloosy a upevňovací prvky.
Kromě výše popsaných bodů jsou zde: součásti motoru vahadlo, pružina odpružení, pístní čep, rotor turbodmychadla, upevňovací prvky, upevňovací matice ucha, dorazová konzola vozidla, třmen dveří, píst brzdového třmenu, čep čepu, lamela spojky, tlak talíř, tlačítko změny rychlosti a tak dále.
Metody pro snížení nákladů na titanovou slitinu
Přestože titan a slitiny titanu vstoupily do oblasti výroby automobilů již v 50. letech minulého století, vývoj byl relativně pomalý. Hlavním důvodem je nákladový faktor; za účelem uspokojení potřeb automobilového průmyslu s titanem, titanového průmyslu při tavení, zpracování, výrobě a dalších aspektech spousty práce. Aby vyhovovaly požadavkům automobilového průmyslu.
Kovový titan má vysokou teplotu tání, aktivní chemické vlastnosti a O, H, N, C a další prvky mají silnou chemickou afinitu, což ztěžuje extrakci čistého titanu. Titanová houba je vytvořena technikou redukce hořčíku Kroll, která se běžně používá v průmyslu. Proces výroby titanové houby metodou redukce hořčíku Kroll je obtížný, má vysokou spotřebu energie, dlouhý cyklus a nelze jej vyrábět neustále. Současně je vyžadováno značné množství kovového hořčíku jako redukčního činidla, což má vysoké výrobní náklady.
Vysoká cena legovacích prvků je dalším faktorem, který přispívá k vysokým nákladům na slitiny titanu. Titan ve výrobě, proces zpracování produkovaný v rohu zbytkových materiálů, odpadních suti a dalších zbytkových materiálů po sérii zpracování jako vsázka do pece, k dosažení recyklační výroby, je účinným způsobem, jak snížit náklady na suroviny s pokrokem titanu. technologie tavení. Praxe ukazuje, že na každé 1 procento zbytkového titanu mohou být náklady na výrobu titanového ingotu sníženy o 0,8 procenta. Použitím velkého množství recyklované vsázky v pecích se studeným ložem s elektronovým paprskem a pecích se studeným ložem s plazmovým paprskem pro tavení lze zvýšit metalurgickou jakost titanového ingotu a účinně snížit náklady na ingot.
Snížit náklady na zpracování
Náklady na zpracování, které tvoří více než 60 procent celkových nákladů, jsou středem zájmu výzkumu zaměřeného na snižování nákladů v řadě zemí. Výroba titanových dílů je nejen složitá, ale také během procesu generuje obrovské množství zbytkového titanu a výrobní cyklus se prodlužuje, což zvyšuje výrobní náklady dílů. Jeho širší použitelnost je ztížena. Odlévání je tradiční metoda (téměř) netváření. Díly jsou vyráběny s minimálním nebo žádným obráběním, což šetří značné množství kovu. Odléváním lze často vyrábět součásti s komplikovanými tvary, které by se jinak vyráběly jinými tradičními metodami se složitými postupy a značnými výrobními náklady, zejména u titanu, což je poměrně nákladný prvek. Odlitky z titanu jsou v současnosti často využívány v leteckém sektoru. Metoda odlévání se používá v automobilovém sektoru k výrobě předmětů, jako jsou ventily a turbíny pro zvýšení tlaku. Prášková metalurgie, jako špičková technika současné metalurgie a zpracování materiálů, je pro titanový průmysl zásadní. Pomocí práškové metalurgie TITANIUM v blízkosti technologie MOLDING lze přímo vyrobit hotový výrobek nebo součásti blízké velikosti hotového výrobku, což snižuje spotřebu surovin, zkracuje výrobní cyklus a snižuje náklady o 20 až 50 procent ve srovnání s konvenčními technologiemi. V automobilovém průmyslu je obzvláště důležitá prášková titanová metalurgie v blízkosti technologie lisování. V Japonsku jsou díly automobilové práškové metalurgie široce používány v motorech a převodovkách, včetně ojnic, sedel, ventilů, řemenových kol, nábojů synchronizačních převodů, synchronizačních kroužků a tak dále. V současné době je výzkum práškové titanové metalurgie ve stádiu rychlého vývoje se zaměřením na následující aspekty: za prvé, vysoce kvalitní a nízkonákladová technologie přípravy titanového prášku a jeho industrializace; za druhé, popularizace technologie přípravy práškové metalurgie titanu a aplikace v automobilovém průmyslu.
Kromě toho, podle počítačového modelu, technologie laserového lisování (integrovaná laserová technologie, CAD/CAM technologie a nejnovější úspěchy v materiálové technologii) může přímo používat slitinový prášek nejednou tvarované složité finální díly, titanové díly vyrobené mezi odléváním a kováním, a náklady se sníží o 15 až 30 procent, dodací lhůta se zkrátí o 50 až 75 procent. Metal powder non-injection moulding technology (MIM) je rychle se vyvíjející technologie nemetalurgického práškového tváření v blízkosti sítě, schopná vyrábět vysoce kvalitní a vysoce přesné komplikované součásti a je považována za jeden z nejvýhodnějších aspektů moderní technologie lisování.
Technologie titanového povlakování je další revoluční metodou, která má potenciál snížit ceny. Je vidět, že abychom snížili cenu titanových materiálů, musíme začít se dvěma aspekty: vývojem nového nízkonákladového slitinového systému a zlepšením výrobního procesu, abychom vyřešili problém, že titan pro automobily je omezen v skutečný smysl ceny titanových materiálů a aby byl titan pro automobily konkurenceschopnější a slibnější.
