Sa ekspanzijom automobilske industrije posljednjih godina, svjetska proizvodnja automobila i posjedovanje automobila su se povećavali iz dana u dan. Kineska automobilska industrija je 2009. godine brzo napredovala, sa više od 13 miliona proizvedenih i prodanih vozila, pretekavši Sjedinjene Države i Japan i postali 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 podacima svjetskih autoriteta, težina automobila troši oko 60 posto benzina koji se koristi u automobilima. Svakih 10 posto smanjenja težine automobila smanjuje emisiju štetnih plinova za 10 posto i potrošnju goriva za 7 posto. Kao što se može vidjeti, smanjenje težine automobila i mala težina su efikasne tehnike za postizanje gore navedenih ciljeva.
Postoje dvije osnovne tehnike za postizanje lake težine vozila: optimizacija strukture okvira vozila i korištenje lakih materijala u proizvodnji automobila. U ovom trenutku, lake legure koje se koriste u automobilima uglavnom se sastoje od aluminijuma, magnezijuma, legura titanijuma i drugih metala.
Titanijumska legura je novi strukturni i funkcionalni materijal sa dobrim ukupnim kvalitetima, malom gustinom i visokom specifičnom čvrstoćom. Titanijum ima gustinu od 4,51g/cm3, što je između aluminijuma (2,7g/cm3) i gvožđa (7,6g/cm3). Titanijumska legura ima veću specifičnu čvrstoću od legure aluminijuma i čelika, a njena žilavost je ekvivalentna čeliku. Performanse otpornosti na koroziju titanijuma i legura titana su dobre, bolje od nerđajućeg čelika, posebno otpornost na eroziju jona klorida u okruženju morske atmosfere i dobra korozija otpornost pod oksidirajućom atmosferom, sa širom radnom temperaturom legure titanijuma, legura titana na niskoj temperaturi od 253 stepena može zadržati dobru plastičnost, a radna temperatura otporne na toplotu titanijumske legure može doseći 550 stepeni, njena otpornost na toplotu je značajno poboljšana. Ima dobre performanse obrade i zavarivanja u isto vrijeme.
Od industrijske proizvodnje titanijuma, visoke performanse titanijuma i legura titana izazvale su interesovanje različitih najsavremenijih industrija. Titanijum se pridružio industriji vozila sredinom{1}}a, razvojem industrije titanijuma. Uz globalnu nestašicu energije i povećanu svijest ljudi o zaštiti okoliša, posebno u automobilskoj industriji, Sjedinjene Američke Države, Japan i Europa su 1990-ih izdale niz ekoloških propisa, postavljajući veće zahtjeve u pogledu efikasnosti goriva, emisije CO2, težine vozila. smanjenje, sigurnost vozila, pouzdanost i tako dalje. Mnoge bogate nacije i poznati proizvođači automobila aktivno razvijaju i proširuju ulaganja u istraživanje titanijuma u automobilskoj industriji. To je moćan izvor energije za titanijum u automobilima. Industrija titanijuma naše zemlje postepeno je ušla u posao sa automobilima u novom veku.
Uz rastuću potražnju za luksuznim automobilima, sportskim automobilima i trkaćim automobilima u savremenoj automobilskoj industriji, komponente od titanijuma se takođe šire iz godine u godinu. Svjetsko tržište titanijuma za automobile bilo je samo oko 50 tona godišnje u 1990., 500 tona godišnje u 1997., 1100 tona godišnje u 2002. i 3000 tona godišnje u 2009. Kao rezultat toga, sektor vozila se ubrzava koristeći titanijumski materijal .
Titanijumski dijelovi koji se koriste u automobilima
Upotreba titanijuma u automobilima prvenstveno je podeljena u dve kategorije: prva se koristi za smanjenje mase klipnih delova motora sa unutrašnjim sagorevanjem (čak i nekoliko grama smanjenja mase je važno za klipne delove motora sa unutrašnjim sagorevanjem); drugi se koristi za smanjenje ukupne mase automobila. Titanijum se prvenstveno koristi u motorima i komponentama šasije u sledećoj generaciji automobila zbog dizajna i kvaliteta materijala. Titanijum se može koristiti za izradu ventila, opruga ventila, sjedišta opruga ventila, klipnjača i drugih komponenti u sistemu motora; primarne komponente u šasiji uključuju opruge, izduvne sisteme, poluosovine i pričvršćivače, između ostalog.
Pored gore opisanih tačaka, tu su: komponente motora klackalica, opruga ovjesa, klip, rotor turbo punjača, pričvršćivači, montažne matice za uši, zaustavni nosač vozila, greda za pucanje vrata, klip kočione čeljusti, klin vijak, ploča kvačila, pritisak ploča, dugme za promjenu brzine i tako dalje.
Metode za smanjenje cijene legure titanijuma
Iako su titan i legure titana ušle u oblast proizvodnje automobila još 1950-ih, razvoj je bio relativno spor. Glavni razlog za to je faktor troškova; da bi se zadovoljile potrebe automobilske industrije sa titanijumom, titanijumska industrija u topionici, preradi, proizvodnji i drugim aspektima dosta radi. Za potrebe automobilske industrije.
Metalni titan ima visoku tačku topljenja, aktivne hemijske karakteristike, a O, H, N, C i drugi elementi imaju jak hemijski afinitet, što otežava ekstrakciju čistog titana. Titanijumski sunđer je kreiran Kroll tehnikom redukcije magnezijuma, koja se obično koristi u industriji. Proces proizvodnje titanijumskog sunđera pomoću Kroll metode redukcije magnezijuma je težak, ima veliku potrošnju energije, dug ciklus i ne može se proizvoditi stalno. Istovremeno, potrebna je značajna količina metalnog magnezija kao redukcionog agensa, koji ima visoku cijenu proizvodnje.
Visoka cijena legirajućih elemenata je još jedan faktor koji doprinosi visokoj cijeni titanijumskih legura. Titanijum u proizvodnji, proces obrade proizveden u uglu zaostalih materijala, otpadaka i drugih zaostalih materijala nakon serije tretmana kao punjenje peći, da bi se postigla proizvodnja recikliranja, efikasan je način za smanjenje troškova sirovina uz napredak titanijuma. tehnologija topljenja. Praksa pokazuje da se za svaki 1 posto zaostalog titanijuma, trošak proizvodnje titanijumskih ingota može smanjiti za 0.8 posto . Korišćenjem velike količine recikliranog punjenja u pećima s hladnim slojem elektronskih zraka i pećima s hladnim slojem plazme za topljenje, metalurški kvalitet titanijumskih ingota može biti poboljšan, a troškovi ingota mogu biti efektivno smanjeni.
Smanjite troškove obrade
Troškovi obrade, koji čine više od 60 posto ukupnih troškova, u fokusu su istraživanja smanjenja troškova u brojnim zemljama. Proizvodnja delova od titanijuma nije samo složena, već takođe stvara ogromnu količinu ostataka titanijuma tokom procesa, a proizvodni ciklus je dugotrajan, što povećava cenu proizvodnje delova. Njegova šira primjena je otežana. Livenje je tradicionalna (skoro) metoda oblikovanja mreže. Dijelovi se proizvode uz minimalnu ili nikakvu mašinsku obradu, čime se štedi značajna količina metala. Lijevanje često može proizvoditi komponente sa komplikovanim oblicima koje bi inače bile proizvedene drugim tradicionalnim metodama sa složenim postupcima i značajnim proizvodnim troškovima, posebno za titanijum, prilično skup element. Titanijumski odljevci se trenutno često koriste u sektoru zrakoplovstva. Metoda livenja se koristi u automobilskom sektoru za izradu predmeta kao što su ventili i turbinski podizači pritiska. Metalurgija praha, kao vrhunska tehnika savremene metalurgije i obrade materijala, ključna je za industriju titana. Koristeći metalurgiju praha TITANIJUMA blizu tehnologije MOLDING, gotov proizvod ili komponente približne veličini gotovog proizvoda mogu se direktno proizvoditi, smanjujući potrošnju sirovina, skraćujući proizvodni ciklus i snižavajući troškove za 20 do 50 posto u odnosu na konvencionalne metod. U automobilskoj industriji, metalurgija praha titana u blizini tehnologije oblikovanja je posebno važna. U Japanu se dijelovi automobilske metalurgije praha naširoko koriste u motorima i mjenjačima, uključujući klipnjače, sjedišta, ventile, kotače za remenje, glavčine zupčanika za sinhronizaciju, prstenove za sinhronizaciju i tako dalje. U ovom trenutku, istraživanje metalurgije titanijum praha je u fazi brzog razvoja, fokusirajući se na sledeće aspekte: prvo, visokokvalitetna i jeftina tehnologija pripreme titanijum praha i njena industrijalizacija; drugo, popularizacija i primjena tehnologije pripreme metalurgije praha titana u automobilskoj industriji.
Nadalje, prema kompjuterskom modelu, tehnologija laserskog oblikovanja (integrirana laserska tehnologija, CAD/CAM tehnologija i najnovija dostignuća u tehnologiji materijala) može direktno koristiti prah legure, ne jednom oblikovane složene završne dijelove, dijelove od titana proizvedene između performansi livenja i kovanja, a trošak je smanjen za 15 posto do 30 posto, vrijeme isporuke je smanjeno za 50 posto do 75 posto. Tehnologija metalnog praha bez injekcijskog prešanja (MIM) je brzo razvijajuća tehnologija nemetalurgije praha koja se formira skoro u mreži, sposobna da proizvede visokokvalitetne i precizne složene komponente, i smatra se jednim od najpovoljnijih aspekata moderne tehnologije oblikovanja.
Tehnologija titanijumskog premaza je još jedna revolucionarna metoda koja ima potencijal da snizi cijene. Može se vidjeti da kako bismo smanjili cijenu titanijumskih materijala, moramo početi s dva aspekta: razvojem novog sistema niske cijene legure i poboljšanjem procesa proizvodnje, kako bi se riješio problem da je titan za automobile ograničen u pravi smisao po cijeni titanijumskih materijala, te da titanijum za automobile bude konkurentniji i perspektivniji.
