Με την επέκταση της αυτοκινητοβιομηχανίας τα τελευταία χρόνια, η παγκόσμια παραγωγή και η κατοχή αυτοκινήτων αυξάνονται μέρα με τη μέρα. Το 2009, η κινεζική αυτοκινητοβιομηχανία προχώρησε γρήγορα, με περισσότερα από 13 εκατομμύρια οχήματα που παράγονται και πουλήθηκαν, ξεπερνώντας τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία και έγιναν οι κορυφαίοι παραγωγοί και πωλητές αυτοκινήτων στον κόσμο. Ενώ τα αυτοκίνητα κάνουν το ταξίδι πιο βολικό, προκαλούν επίσης τρία βασικά ζητήματα: κατανάλωση καυσίμου, προστασία του περιβάλλοντος και ασφάλεια. Η μειωμένη χρήση καυσίμων και η ρύπανση είναι ιδιαίτερα σημαντικές από την άποψη της αειφόρου ανάπτυξης. Σύμφωνα με τα στοιχεία των παγκόσμιων αρχών, το βάρος του αυτοκινήτου καταναλώνει περίπου το 60 τοις εκατό της βενζίνης που χρησιμοποιείται στα αυτοκίνητα. Κάθε 10 τοις εκατό μείωση του βάρους ενός αυτοκινήτου μειώνει τις εκπομπές ρύπων κατά 10 τοις εκατό και την κατανάλωση καυσίμου κατά 7 τοις εκατό. Όπως μπορεί να φανεί, η μείωση του βάρους του αυτοκινήτου και το ελαφρύ είναι αποτελεσματικές τεχνικές για την επίτευξη των προαναφερθέντων στόχων.
Υπάρχουν δύο βασικές τεχνικές για την επίτευξη ελαφρού βάρους του οχήματος: βελτιστοποίηση της δομής του πλαισίου του οχήματος και χρήση ελαφρών υλικών στην κατασκευή αυτοκινήτων. Προς το παρόν, τα ελαφρά κράματα που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα αποτελούνται κυρίως από αλουμίνιο, μαγνήσιο, κράμα τιτανίου και άλλα μέταλλα.
Το κράμα τιτανίου είναι ένα νέο δομικό και λειτουργικό υλικό με καλές συνολικές ιδιότητες, χαμηλή πυκνότητα και υψηλή ειδική αντοχή. Το τιτάνιο έχει πυκνότητα 4,51 g/cm3, η οποία είναι μεταξύ αλουμινίου (2,7 g/cm3) και σιδήρου (7,6 g/cm3). Το κράμα τιτανίου έχει μεγαλύτερη ειδική αντοχή από το κράμα αλουμινίου και τον χάλυβα και η σκληρότητά του είναι ισοδύναμη με τον χάλυβα. Η ανθεκτική στη διάβρωση απόδοση τιτανίου και κράματος τιτανίου είναι καλή, καλύτερη από τον ανοξείδωτο χάλυβα, ιδιαίτερα αντοχή στη διάβρωση ιόντων χλωρίου στο θαλάσσιο περιβάλλον και καλή διάβρωση αντίσταση κάτω από οξειδωτική ατμόσφαιρα, με ευρύτερη θερμοκρασία εργασίας του κράματος τιτανίου, το κράμα τιτανίου σε χαμηλή θερμοκρασία σε 253 βαθμούς μπορεί να διατηρήσει καλή πλαστικότητα και η ανθεκτική στη θερμότητα θερμοκρασία εργασίας κράματος τιτανίου μπορεί να φτάσει τους 550 βαθμούς, η αντίσταση στη θερμότητα βελτιώνεται σημαντικά. Έχει καλή απόδοση επεξεργασίας και συγκόλλησης ταυτόχρονα.
Από τη βιομηχανική παραγωγή τιτανίου, η υψηλή απόδοση του τιτανίου και του κράματος τιτανίου έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον διαφορετικών βιομηχανιών αιχμής. Το Titanium εντάχθηκε στη βιομηχανία οχημάτων στα μέσα-1950, με την ανάπτυξη της βιομηχανίας τιτανίου. Με την παγκόσμια έλλειψη ενέργειας και την αυξημένη ευαισθητοποίηση των ανθρώπων για την προστασία του περιβάλλοντος, ιδιαίτερα στην αυτοκινητοβιομηχανία, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και η Ευρώπη εξέδωσαν μια σειρά οικολογικών κανονισμών τη δεκαετία του 1990, θέτοντας υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση καυσίμου, τις εκπομπές CO2, το βάρος του οχήματος μείωση, ασφάλεια οχήματος, αξιοπιστία κ.λπ. Πολλές πλούσιες χώρες και γνωστές αυτοκινητοβιομηχανίες αναπτύσσουν ενεργά και επεκτείνουν τις επενδύσεις στην έρευνα για το τιτάνιο αυτοκινήτων. Είναι μια ισχυρή πηγή ενέργειας για το τιτάνιο στα αυτοκίνητα. Η βιομηχανία τιτανίου της χώρας μας εισήλθε σταδιακά στον κλάδο των οχημάτων τον νέο αιώνα.
Με την αυξανόμενη ζήτηση για πολυτελή αυτοκίνητα, σπορ αυτοκίνητα και αγωνιστικά αυτοκίνητα στη σύγχρονη αυτοκινητοβιομηχανία, τα εξαρτήματα τιτανίου επεκτείνονται επίσης χρόνο με το χρόνο. Η παγκόσμια αγορά τιτανίου για αυτοκίνητα ήταν μόνο περίπου 50 τόνοι/έτος το 1990, 500 τόνοι/έτος το 1997, 1100 τόνοι/έτος το 2002 και 3000 τόνοι/έτος το 2009. Ως αποτέλεσμα, ο τομέας των οχημάτων επιταχύνεται χρησιμοποιώντας υλικό τιτανίου .
Ανταλλακτικά τιτανίου που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα
Η χρήση του τιτανίου στα αυτοκίνητα χωρίζεται κυρίως σε δύο κατηγορίες: η πρώτη χρησιμοποιείται για τη μείωση της μάζας των παλινδρομικών εξαρτημάτων του κινητήρα εσωτερικής καύσης (ακόμη και μερικά γραμμάρια μείωσης μάζας είναι σημαντικά για τα παλινδρομικά μέρη του κινητήρα εσωτερικής καύσης). το δεύτερο χρησιμοποιείται για τη μείωση της συνολικής μάζας του αυτοκινήτου. Το τιτάνιο χρησιμοποιείται κυρίως σε εξαρτήματα κινητήρα και πλαισίου στην επόμενη γενιά αυτοκινήτων λόγω σχεδιασμού και ιδιοτήτων υλικών. Το τιτάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή βαλβίδων, ελατηρίων βαλβίδων, εδράνων ελατηρίων βαλβίδων, ράβδων σύνδεσης και άλλων εξαρτημάτων στο σύστημα κινητήρα. Τα κύρια εξαρτήματα στο πλαίσιο περιλαμβάνουν ελατήρια, συστήματα εξάτμισης, μισούς άξονες και συνδετήρες, μεταξύ άλλων.
Εκτός από τα σημεία που περιγράφονται παραπάνω, υπάρχουν: εξαρτήματα κινητήρα, βραχίονας κίνησης, ελατήριο ανάρτησης, πείρος εμβόλου, ρότορας στροβιλοσυμπιεστή, συνδετήρες, ωτοασπίδες στερέωσης, βραχίονας ακινητοποίησης οχήματος, δοκός διάρρηξης πόρτας, έμβολο δαγκάνας φρένου, μπουλόνι πείρου, πλάκα συμπλέκτη, πίεση πιάτο, κουμπί αλλαγής ταχύτητας και ούτω καθεξής.
Μέθοδοι για τη μείωση του κόστους του κράματος τιτανίου
Αν και το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου εισήλθαν στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας ήδη από τη δεκαετία του 1950, η ανάπτυξη ήταν σχετικά αργή. Ο κύριος λόγος για αυτό είναι ο παράγοντας κόστους. προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες της αυτοκινητοβιομηχανίας με τιτάνιο, τη βιομηχανία τιτανίου στην τήξη, την επεξεργασία, την κατασκευή και άλλες πτυχές πολλών εργασιών. Για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της αυτοκινητοβιομηχανίας.
Το μέταλλο τιτανίου έχει υψηλό σημείο τήξης, ενεργά χημικά χαρακτηριστικά και το O, H, N, C και άλλα στοιχεία έχουν ισχυρή χημική συγγένεια, καθιστώντας δύσκολη την εξαγωγή του καθαρού τιτανίου. Το σφουγγάρι τιτανίου δημιουργείται μέσω της τεχνικής μείωσης μαγνησίου Kroll, η οποία χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία. Η διαδικασία παραγωγής σφουγγαριού τιτανίου με τη μέθοδο αναγωγής μαγνησίου Kroll είναι δύσκολη, έχει υψηλή κατανάλωση ενέργειας, μεγάλο κύκλο και δεν μπορεί να παράγεται συνεχώς. Ταυτόχρονα, απαιτείται σημαντική ποσότητα μετάλλου μαγνησίου ως αναγωγικό μέσο, το οποίο έχει υψηλό κόστος κατασκευής.
Το υψηλό κόστος των στοιχείων κράματος είναι ένας άλλος παράγοντας που συμβάλλει στο υψηλό κόστος των κραμάτων τιτανίου. Το τιτάνιο στη διαδικασία κατασκευής, επεξεργασίας που παράγεται στη γωνία των υπολειμματικών υλικών, των απορριμμάτων και άλλων υπολειμματικών υλικών μετά από μια σειρά επεξεργασίας ως φορτίο κλιβάνου, για την επίτευξη παραγωγής ανακύκλωσης, είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση του κόστους των πρώτων υλών με την πρόοδο του τιτανίου τεχνολογία τήξης. Η πρακτική δείχνει ότι για κάθε 1 τοις εκατό υπολειπόμενο τιτανίου, το κόστος παραγωγής ράβδων τιτανίου μπορεί να μειωθεί κατά 0.8 τοις εκατό . Χρησιμοποιώντας μεγάλη ποσότητα ανακυκλωμένου φορτίου σε φούρνους ψυχρής κλίνης δέσμης ηλεκτρονίων και φούρνους ψυχρής κλίνης δέσμης πλάσματος για τη τήξη, η μεταλλουργική ποιότητα του πλινθώματος τιτανίου μπορεί να βελτιωθεί και το κόστος του πλινθώματος μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά.
Μειώστε το κόστος επεξεργασίας
Το κόστος επεξεργασίας, το οποίο αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 60 τοις εκατό του συνολικού κόστους, είναι το επίκεντρο της έρευνας για τη μείωση του κόστους σε ορισμένα έθνη. Η κατασκευή εξαρτημάτων τιτανίου δεν είναι μόνο πολύπλοκη, αλλά δημιουργεί επίσης μια τεράστια ποσότητα τιτανίου που απομένει σε όλη τη διαδικασία και ο κύκλος παραγωγής παρατείνεται, γεγονός που αυξάνει το κόστος παραγωγής των ανταλλακτικών. Η ευρύτερη εφαρμογή του παρεμποδίζεται. Η χύτευση είναι μια παραδοσιακή (σχεδόν) μέθοδος σχηματισμού διχτυών. Τα εξαρτήματα κατασκευάζονται με ελάχιστη ή καθόλου κατεργασία, εξοικονομώντας σημαντική ποσότητα μετάλλου. Η χύτευση μπορεί συχνά να κατασκευάσει εξαρτήματα με περίπλοκες μορφές που διαφορετικά θα παράγονταν με άλλες παραδοσιακές μεθόδους με πολύπλοκες διαδικασίες και σημαντικό κόστος παραγωγής, ιδιαίτερα για το τιτάνιο, ένα μάλλον δαπανηρό στοιχείο. Τα χυτά τιτανίου χρησιμοποιούνται σήμερα συχνά στον τομέα των αερομεταφορών. Η μέθοδος χύτευσης χρησιμοποιείται στον τομέα των αυτοκινήτων για την κατασκευή αντικειμένων όπως βαλβίδες και ανυψωτικά πίεσης στροβίλου. Η μεταλλουργία σκόνης, ως τεχνική αιχμής της σύγχρονης μεταλλουργίας και επεξεργασίας υλικών, είναι κρίσιμη για τη βιομηχανία τιτανίου. Χρησιμοποιώντας μεταλλουργία σκόνης ΤΙΤΑΝΙΟΥ κοντά στην τεχνολογία MOLDING, το ολοκληρωμένο προϊόν ή εξαρτήματα κοντά στο μέγεθος του τελικού προϊόντος μπορούν να κατασκευαστούν απευθείας, μειώνοντας την κατανάλωση πρώτων υλών, συντομεύοντας τον κύκλο παραγωγής και μειώνοντας το κόστος κατά 20% έως 50% σε σύγκριση με το συμβατικό Στην αυτοκινητοβιομηχανία, η μεταλλουργία σκόνης τιτανίου κοντά στην τεχνολογία χύτευσης είναι ιδιαίτερα σημαντική. Στην Ιαπωνία, τα εξαρτήματα μεταλλουργίας σκόνης αυτοκινήτων χρησιμοποιούνται ευρέως σε κινητήρες και κιβώτια ταχυτήτων, όπως μπιέλες, καθίσματα, βαλβίδες, τροχούς ιμάντων, πλήμνες γραναζιών συγχρονισμού, δακτυλίους συγχρονισμού και ούτω καθεξής. Προς το παρόν, η έρευνα για τη μεταλλουργία σκόνης τιτανίου βρίσκεται σε ταχύ στάδιο ανάπτυξης, εστιάζοντας στις ακόλουθες πτυχές: πρώτον, τεχνολογία παρασκευής σκόνης τιτανίου υψηλής ποιότητας και χαμηλού κόστους και εκβιομηχάνισή του. δεύτερον, εκλαΐκευση και εφαρμογή της τεχνολογίας παρασκευής μεταλλουργίας σκόνης τιτανίου στην αυτοκινητοβιομηχανία.
Επιπλέον, σύμφωνα με το μοντέλο του υπολογιστή, η τεχνολογία χύτευσης με λέιζερ (ενσωματωμένη τεχνολογία λέιζερ, τεχνολογία CAD/CAM και τα πιο πρόσφατα επιτεύγματα στην τεχνολογία υλικών) μπορεί να χρησιμοποιήσει απευθείας σκόνη κράματος όχι μόνο διαμορφωμένα σύνθετα τελικά μέρη, μέρη τιτανίου που κατασκευάζονται μεταξύ της απόδοσης χύτευσης και σφυρηλάτησης. και το κόστος μειώνεται κατά 15 τοις εκατό σε 30 τοις εκατό, ο χρόνος παράδοσης μειώνεται κατά 50 τοις εκατό σε 75 τοις εκατό. Η τεχνολογία χύτευσης μη έγχυσης μεταλλικής σκόνης (MIM) είναι μια ταχέως εξελισσόμενη τεχνολογία μη μεταλλουργικής σκόνης σχηματισμού σχεδόν διχτυού, ικανή να παράγει πολύπλοκα εξαρτήματα υψηλής ποιότητας και υψηλής ακρίβειας και θεωρείται ως μία από τις πιο συμφέρουσες πτυχές της σύγχρονης τεχνολογίας χύτευσης.
Η τεχνολογία επίστρωσης τιτανίου είναι μια άλλη επαναστατική μέθοδος που έχει τη δυνατότητα να μειώσει τις τιμές. Μπορεί να φανεί ότι για να μειώσουμε την τιμή των υλικών τιτανίου, πρέπει να ξεκινήσουμε με δύο πτυχές: την ανάπτυξη ενός νέου συστήματος κραμάτων χαμηλού κόστους και τη βελτίωση της διαδικασίας παραγωγής, προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα ότι το τιτάνιο για αυτοκίνητα είναι περιορισμένο σε ένα πραγματική αίσθηση από την τιμή των υλικών τιτανίου, και να γίνει το τιτάνιο για αυτοκίνητα πιο ανταγωνιστικό και πολλά υποσχόμενο.
