Tehnologie avansată a materialelor - motor auto din titan
Rezistența ridicată, densitatea redusă și, în același timp, rezistența excelentă la coroziune fac ca titanul să fie extrem de atractiv pentru componentele ușoare din ingineria auto. Cu toate acestea, titanul nu a reușit încă să se stabilească pe scară largă în industria auto. Principalul motiv pentru aceasta este prețul semnificativ mai mare decât cel al materialelor concurente, cum ar fi oțelul și aluminiul. Cu toate acestea, titanul este de mare interes pentru unele aplicații. Procese de producție noi, eficiente din punct de vedere al costurilor, numărul redus de cilindri la motoarele cu turbocompresie și cerințele crescute sporesc din nou atractivitatea.
Titanul este ideal pentru utilizarea ca material de bielă. Rezistența aproximativ egală și densitatea semnificativ mai mică decât oțelul pot fi transformate efectiv în reducerea greutății. O reducere mai mare a greutății este mai dificilă, mai ales, prin modulul de elasticitate, care este scăzut în raport cu rezistența și rigiditatea care este influențată de aceasta. Proprietățile tribologice nefavorabile care fac necesară o acoperire au, de asemenea, un efect nefavorabil asupra prețului componentei. Cu toate acestea, noile aliaje de titan elimină ambele probleme. În plus, pot fi mai bine integrate în procesul de producție, cum ar fi cracarea cu laser.
Ambele biele se gestionează fără a acoperi suprafețele de contact laterale. La aproximativ 140 GPa pentru Ti-Bor-SB62 și 132 GPa pentru titan-MMC, rigiditatea este mai mare decât cea a aliajelor convenționale de titan.
Scopul este de a fabrica tije de legătură ieftine din titan, care pot fi ușor integrate în procesele de producție stabilite. Acest lucru permite reduceri suplimentare de greutate la motoarele performante și la motoarele supraalimentate din noua generație „downsize”.
Supapele din titan au fost utilizate în principal în motoarele de curse din anii 1960. Prețul ridicat și rezistența insuficientă la căldură, în special pentru supapele de evacuare, au împiedicat utilizarea acestora pe scară largă. Aliajele intermetalice TiAl din a treia generație, precum și aliajele de titan convenționale nou dezvoltate au proprietăți îmbunătățite semnificativ. Aliajele de titan ortorombice, care au o rezistență foarte mare la temperaturi ridicate, sunt de asemenea de interes pentru aplicații speciale.
AMT a testat de-a lungul anilor cele mai bune aliaje de titan disponibile pentru supapele de admisie și evacuare. Drept urmare, putem oferi acum cea mai recentă generație de aliaje de titan. Acestea sunt superioare aliajelor convenționale în ceea ce privește rezistența și rezistența la fluaj. În funcție de profilul cerințelor, aliajele convenționale de titan la temperaturi ridicate sau intermetalice.
Pentru motoarele de înaltă performanță, cu robinete cu cupă sau trenuri de supape, balansierele din titan sunt avantajoase pentru a reduce masele în mișcare. Există, de asemenea, avantaje cu brațele cu role și basculante dacă reducerea greutății este implementată în mod corespunzător într-un mod constructiv.
Deși un arbore cotit din titan este cu siguranță o componentă extremă din punct de vedere al costurilor, noile procese de fabricație a titanului permit, de asemenea, componente cu formă aproape netă, la costuri semnificativ mai mici decât înainte. Fezabilitatea componentei ar trebui demonstrată aici. Funcționalitatea completă este oferită cu o reducere semnificativă a greutății de peste 40%. Scopul a fost, de asemenea, de a examina prelucrabilitatea compozitelor din titan (Ti-MMC’s). Prin utilizarea metodelor de procesare adecvate, timpii și costurile de procesare ar putea fi reduse semnificativ. Aliajul utilizat a fost un aliaj de titan-MMC sub formă de pulbere, Ti-6Al-4V + 12% TiC. Acestea se caracterizează prin rezistență ridicată, rigiditate și rezistență foarte bună la uzură.