Stopy tytanuposiadają wysoką wytrzymałość (wytrzymałość na rozciąganie do 900-1200 MPa) i niską gęstość (około 4,5 g/cm3, tylko 60% stali), znacznie zmniejszając siły bezwładności w ruchomych częściach i poprawiając prędkość reakcji silnika.
Wykazują także doskonałą odporność na korozję i-stabilność w wysokich temperaturach (temperatury robocze do 400–500 stopni), dzięki czemu nadają się do stosowania w trudnych warunkach pracy silnika.
Typowe gatunki obejmują Ti-6Al-4V (Gr5) i Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, których właściwości mechaniczne można dodatkowo zoptymalizować poprzez obróbkę cieplną.
Scenariusze zastosowań
Silniki samochodowe-o wysokich osiągach: stosowane w samochodach wyścigowych i supersamochodach w celu zmniejszenia obciążenia wału korbowego i zwiększenia maksymalnej prędkości obrotowej silnika (np. silniki samochodów wyścigowych F1 mogą osiągać prędkość ponad 15 000 obr./min).
Silniki lotnicze: stosowane w układach zasilania helikopterów, myśliwców itp. w celu zastąpienia stalowych korbowodów, zmniejszając masę całkowitą i poprawiając oszczędność paliwa.
Motocykle-z wyższej półki: stosowane w silnikach-o dużej pojemności skokowej w celu zmniejszenia wibracji i poprawy właściwości jezdnych.
Zagadnienia projektowe i wyzwania
1. Projekt kompensacji sztywności
Ponieważ moduł sprężystości stopu tytanu jest w przybliżeniu o połowę mniejszy niż stali, konieczne jest lokalne zwiększenie grubości, aby skompensować różnicę w sztywności w porównaniu ze stalowymi korbowodami.
2. Czynniki kosztowe
Wysokie koszty surowców: Surowce tytanowe są kilkakrotnie droższe niż stal.
Wysokie koszty obróbki: Znaczne zużycie narzędzi, prędkość obróbki jest o 60-80% niższa niż w przypadku stali.
Cena korbowodów ze stopu tytanu jest około 4-5 razy większa niż cena korbowodów stalowych do samochodów wyścigowych.
3. Postęp produkcji masowej
Redukcję kosztów można osiągnąć poprzez:
Stosowanie niedrogich pierwiastków stopowych w celu zastąpienia drogich.
Optymalizacja procesów obróbki na gorąco (np. zwoje-walcowane na gorąco).
Poprawianie obrabialności (np. Ti-5Al-1Fe).
Stosowanie wydajnych procesów, takich jak oddzielanie pęknięć.
Podsumowując, korbowody ze stopu tytanu to kluczowe elementy umożliwiające zmniejszenie masy w silnikach-o wysokich osiągach. Ich podstawowa wartość polega na: ekstremalnej redukcji masy (30-40%), znacznej redukcji masy bezwładności ruchu posuwisto-zwrotnego; doskonała odporność na zmęczenie, dostosowująca się do cyklicznego obciążenia-o dużej prędkości; i dobra odporność na korozję, wydłużająca żywotność. Pomimo wyższych kosztów, wraz z rozwojem tanich-stopów tytanu (takich jak seria Ti-5Al-1Fe i Super-TIX™) oraz wydajnych technologii przetwarzania, korbowody ze stopu tytanu są coraz powszechniej stosowane w samochodach wyścigowych i motocyklach wysokiej klasy, a także w szerszej gamie pojazdów produkowanych masowo. Nadal istnieje możliwość ciągłego rozwoju technologicznego w zakresie poprawy modułu sprężystości i dalszego obniżania kosztów produkcji.
E-mail-:garychen3215@hotmail.com
Adres: nr 35, Baoti Rd, miasto Baoji, prowincja Shaanxi, Chiny
Kontakt: Pan Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Telefon komórkowy/WhatsApp: +86 13092900605
