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鈦制回氣管在汽車上的應用

2020-11-20 09:49:09

新型Chewolet Corvette Z06汽車上采用的鈦制尾噴管/回氣管組件不受路鹽和含有硫的排出廢氣的腐蝕。其排氣系統不會出現點蝕,甚至在焊接處也不會出現銹蝕.并與傳統排氣系統材料-不銹鋼相比可減輕40%的重量.同時改善了燃料的經濟性:具有較快加速能力和較短的制動距離。

  該種組件的裝配商密歇根州特洛伊的ArvinMeritor公司和金屬材料的供貨商克羅拉多州丹佛的鈦金屬公司(Timet)希望公眾對該產品的質量能夠接受,并鼓勵汽車制造商更多地將這種排氣系統用在他們的車輛中。

  ArvinMeritor的執行官員們認為.鈦制排氣系統元件將來在北美汽車工業應用中極具潛力.因為在該地區。人們對汽車的耐用性、燃料經濟性牙口車輛性能已越來越重視。他們與Timet的官員們*近在不同的場合都指出,鈦是完全惰性的、完全可回收并不降低等級:同時其生產也不會帶來任何有害的副產品。

  北美兩大排氣系統制造商之一的.ArvinMeritor現在應該對鈦有一個相當不錯的感覺。盡管Z06排氣系統是在世界上首次獲得應用,然而該特洛伊的公司已從1993年開始就與鈦打交道了,且與通用汽車公司一起努力將輕重量的金屬應用于排氣系統當中已有若干年了。所做的努力就是利用鈦的優異性能,可使汽車重量大大削減,滿足車體集裝、布局和設計條件,并使車輛具有較高的性能標準。 

  ArvinMeritor和Timet已共同合作開發出一種新型排氣系統用工業純鈦,可制造出適當的排氣系統部件:且在GM設定的成本限制范圍內。眾所周知,鈦成本較高,Timet研制出一種特別的表面處理方法,有效地生產零件。這將有助于兩家供貨商滿足汽車制造商的成本標準。

  Timet是通過精煉金紅石礦來生產鈦的,并在美國進行加工,使用電子束(EB)熔煉爐、板坯連鑄和軋制方法生產厚、薄板和帶。該公司也使用真空自耗電弧爐(VAR)、板坯和方坯鍛造和軋制方法生產厚板、薄板、帶、棒、條和絲。

  用鈦帶生產的回氣管和尾噴管,用于新型CorvetteZ06型車中(每輛車中有兩套組件,與傳統不銹鋼零件相比每輛汽車可減輕18磅重量,據汽車工程人員稱這是一個很可觀的重量削減。Timet官員認為鈦可以用在家用車輛的其它形式部件中以大大削減重量和提高耐用性,包括發動機元件、驅動齒輪系零件、懸掛系統和結構件。

  Timet的國際汽車應用部門經理Kurt Faller提出了今后的一些具體應用部件,如懸置帶卷彈簧、減震緩沖器中心桿、掛耳螺帽和螺栓、控制桿緊固件、從動軸、車攔支架、門突入梁、制動器卡鉗活塞、發動機聯桿、銷軸栓、閥、閥彈簧和承座。

  除了在航空工業中的應用之外,許多人對鈦制高爾夫球桿、眼鏡架、網球拍和自行車比對汽車和卡車上用的鈦零件更加熟悉,但Failer認為汽車將會代表未來鈦金屬的一個主要應用市場。

  "鈦不僅局限于昂貴的賽車上。"Failer說,“舉例來說,鈦制排氣系統就能立即提高各種車輛的性能,因為其具有更好的燃料經濟性、優異的性能和較長的壽命。研究表明,鈦制排氣系統可在螺栓固定元件應用中比其它任何材料都能更多地減輕重量。

  工業級鈦的成本為航空級鈦成本的一半以下,目前己廣泛地用于化工、海洋開采、濱海鉆探和發電站的冷凝器中。盡管Timet拒絕透露其研制的汽車排氣系統等級鈦的價格,但Failer說,它是工業純鈦的一種,與工業2級鈦類似。它是在該公司的摩根敦工廠生產的,該廠擁有一臺eb熔煉爐和一個能加工64英寸寬板坯的成型生產設備。

  Failer稱,排氣級鈦比不銹鋼價格昂貴,但考慮到其性能的優越性,其價格范圍仍有競爭性?!拔覀円延枚嗄陼r間開發低成本的汽車級鈦,并用大批量生產方法來降低總成本?!彼f。

  ArvinMeritor公司己成功地調整了其現有的不銹鋼搗碎、彎曲、冷成型和焊接設各以適應鈦的生產。對Corvette的應用,兩家公司也研制了新的試驗方法和計算機模擬方法,能夠測定理想的材料規格。

  1956年,GM和其供貨商裝配了一種展覽用的理想小汽車,其車體是全鈦的。從那以后,GM 就非常想在發動機中使用鈦,包括排氣閥和連桿。幾家其它的汽車商已在有些型號車中使用了少量鈦零件。例如Honda汽車公司的Acura部門就在1994年于NSX賽車中使用鍛造鈦連桿,用于3.0升24閥V-6發動機中。鈦閥彈簧承座用于Mitsubishi汽車公司制造的高容量、四缸發動機中,Porsche AG公司使用鈦連桿。

  然而,鈦零件在汽車應用中仍然很少,但隨著經濟的發展和汽車制造商提高燃料經濟性的需求,會有更多的工程設計人員將選擇鈦用做汽車零件。鈦*終將在汽車生產工業中占有重要的地位。

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