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钛制回气管在汽车上的应用

2020-11-20 09:49:09

新型Chewolet Corvette Z06汽车上采用的钛制尾喷管/回气管组件不受路盐和含有硫的排出废气的腐蚀。其排气系统不会出现点蚀,甚至在焊接处也不会出现锈蚀.并与传统排气系统材料-不锈钢相比可减轻40%的重量.同时改善了燃料的经济性:具有较快加速能力和较短的制动距离。

  该种组件的装配商密歇根州特洛伊的ArvinMeritor公司和金属材料的供货商克罗拉多州丹佛的钛金属公司(Timet)希望公众对该产品的质量能够接受,并鼓励汽车制造商更多地将这种排气系统用在他们的车辆中。

  ArvinMeritor的执行官员们认为.钛制排气系统元件将来在北美汽车工业应用中极具潜力.因为在该地区。人们对汽车的耐用性、燃料经济性牙口车辆性能已越来越重视。他们与Timet的官员们*近在不同的场合都指出,钛是完全惰性的、完全可回收并不降低等级:同时其生产也不会带来任何有害的副产品。

  北美两大排气系统制造商之一的.ArvinMeritor现在应该对钛有一个相当不错的感觉。尽管Z06排气系统是在世界上首次获得应用,然而该特洛伊的公司已从1993年开始就与钛打交道了,且与通用汽车公司一起努力将轻重量的金属应用于排气系统当中已有若干年了。所做的努力就是利用钛的优异性能,可使汽车重量大大削减,满足车体集装、布局和设计条件,并使车辆具有较高的性能标准。 

  ArvinMeritor和Timet已共同合作开发出一种新型排气系统用工业纯钛,可制造出适当的排气系统部件:且在GM设定的成本限制范围内。众所周知,钛成本较高,Timet研制出一种特别的表面处理方法,有效地生产零件。这将有助于两家供货商满足汽车制造商的成本标准。

  Timet是通过精炼金红石矿来生产钛的,并在美国进行加工,使用电子束(EB)熔炼炉、板坯连铸和轧制方法生产厚、薄板和带。该公司也使用真空自耗电弧炉(VAR)、板坯和方坯锻造和轧制方法生产厚板、薄板、带、棒、条和丝。

  用钛带生产的回气管和尾喷管,用于新型CorvetteZ06型车中(每辆车中有两套组件,与传统不锈钢零件相比每辆汽车可减轻18磅重量,据汽车工程人员称这是一个很可观的重量削减。Timet官员认为钛可以用在家用车辆的其它形式部件中以大大削减重量和提高耐用性,包括发动机元件、驱动齿轮系零件、悬挂系统和结构件。

  Timet的国际汽车应用部门经理Kurt Faller提出了今后的一些具体应用部件,如悬置带卷弹簧、减震缓冲器中心杆、挂耳螺帽和螺栓、控制杆紧固件、从动轴、车拦支架、门突入梁、制动器卡钳活塞、发动机联杆、销轴栓、阀、阀弹簧和承座。

  除了在航空工业中的应用之外,许多人对钛制高尔夫球杆、眼镜架、网球拍和自行车比对汽车和卡车上用的钛零件更加熟悉,但Failer认为汽车将会代表未来钛金属的一个主要应用市场。

  "钛不仅局限于昂贵的赛车上。"Failer说,“举例来说,钛制排气系统就能立即提高各种车辆的性能,因为其具有更好的燃料经济性、优异的性能和较长的寿命。研究表明,钛制排气系统可在螺栓固定元件应用中比其它任何材料都能更多地减轻重量。

  工业级钛的成本为航空级钛成本的一半以下,目前己广泛地用于化工、海洋开采、滨海钻探和发电站的冷凝器中。尽管Timet拒绝透露其研制的汽车排气系统等级钛的价格,但Failer说,它是工业纯钛的一种,与工业2级钛类似。它是在该公司的摩根敦工厂生产的,该厂拥有一台eb熔炼炉和一个能加工64英寸宽板坯的成型生产设备。

  Failer称,排气级钛比不锈钢价格昂贵,但考虑到其性能的优越性,其价格范围仍有竞争性。“我们已用多年时间开发低成本的汽车级钛,并用大批量生产方法来降低总成本。”他说。

  ArvinMeritor公司己成功地调整了其现有的不锈钢捣碎、弯曲、冷成型和焊接设各以适应钛的生产。对Corvette的应用,两家公司也研制了新的试验方法和计算机模拟方法,能够测定理想的材料规格。

  1956年,GM和其供货商装配了一种展览用的理想小汽车,其车体是全钛的。从那以后,GM 就非常想在发动机中使用钛,包括排气阀和连杆。几家其它的汽车商已在有些型号车中使用了少量钛零件。例如Honda汽车公司的Acura部门就在1994年于NSX赛车中使用锻造钛连杆,用于3.0升24阀V-6发动机中。钛阀弹簧承座用于Mitsubishi汽车公司制造的高容量、四缸发动机中,Porsche AG公司使用钛连杆。

  然而,钛零件在汽车应用中仍然很少,但随着经济的发展和汽车制造商提高燃料经济性的需求,会有更多的工程设计人员将选择钛用做汽车零件。钛*终将在汽车生产工业中占有重要的地位。

EB炉

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