Čo robí piesty z titánovej zliatiny jadrom ľahkých-výkonných spaľovacích motorov?

Ako hlavný pohyblivý komponent spaľovacích motorov sú piesty nepretržite vystavené striedavým zaťaženiam vysokej teploty a vysokého tlaku. Ich materiál priamo určuje celkový výkon a životnosť motorov. Bežné piesty z hliníkovej zliatiny nespĺňajú požiadavky vysoko zosilnených motorov. naopakTitánová zliatina triedy 5piesty prekonávajú materiálové obmedzenia vďaka výnimočnej špecifickej pevnosti, vysokej-teplotnej stabilite a termofyzikálnym vlastnostiam, pokrokovej ľahkej konštrukcii a vysokému výkonu spaľovacích motorov.

 

 

Piesty pracujú v náročných pracovných podmienkach: ich horné povrchy dosahujú teploty v rozsahu od 300 stupňov do 650 stupňov, pričom súčasne znášajú vysoký tlak a vratné nárazové zaťaženie.

 

Kované piesty z hliníkovej zliatiny sa vyznačujú vyspelými výrobnými procesmi a kontrolovateľnými nákladmi. Ich pevnosť však prudko klesá nad 300 stupňov, sprevádzaný vysokým koeficientom tepelnej rozťažnosti, výraznými stratami trením a poruchami tepelnej únavy, takže nie sú vhodné pre motory s vysokým-výkonom.

 

Hlavná prekážka odvetvia spočíva v kompromise-medzi ľahkým dizajnom a vysokou-teplotnou záťažou-únosnosťou. Zliatiny titánu riešia tento konflikt: s hustotou 4,51 g/cm³ oveľa nižšou ako oceľ, pevnosťou v ťahu 900 – 1100 MPa, lepším-výkonom pri vysokých teplotách ako hliníkové zliatiny, plus nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, vynikajúcou odolnosťou voči tepelnej únave a odolnosťou voči plynovej korózii, sú veľmi-vhodné pre extrémne prevádzkové podmienky piestov.

 

 

1. Zníženie hmotnosti a zníženie trenia pre lepšiu spotrebu energie a paliva

Topologicky optimalizované piesty z titánovej zliatiny dosahujú viac ako 40% zníženie hmotnosti v porovnaní s oceľovými piestami. Toto drasticky znižuje zotrvačnosť vratného pohybu a rotačnú zotrvačnosť, zostruje odozvu škrtiacej klapky, zmierňuje oneskorenie turba, znižuje stratu trenia v prevodovke, zvyšuje maximálnu rýchlosť otáčania a špecifický výkon motora a je vhodný pre hybridné vozidlá,-výkonné motocykle a pretekárske motory.

 

2. Vysoká-teplotnosť a odolnosť voči tečeniu pre vysoko spevnené prevádzkové podmienky

Motory s{0}}vysokým{0}}priamym vstrekovaním{1}}prechádzajú silným tepelným zaťažením, ktoré ľahko spôsobuje deformáciu a abláciu piestov z hliníkovej zliatiny. Zliatiny titánu si zachovávajú vysokú pevnosť, odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti oxidácii a odolnosť voči plynovej korózii pri 400–550 stupňoch. Poskytujú oveľa dlhšiu životnosť ako hliníkové piesty pri spaľovaní chudobnej zmesi a prevádzkových podmienkach EGR.

 

3. Rozmerová stabilita na zníženie trenia a optimalizáciu NVH

Zliatiny titánu majú oveľa nižší koeficient tepelnej rozťažnosti ako zliatiny hliníka, čím poskytujú vynikajúcu rozmerovú stabilitu. To umožňuje menšie vôle uchytenia piestu, účinne posilňuje tesnenie valca, eliminuje hluk pri studenom-štarte, fúkanie-plynom a nadmernú spotrebu oleja, znižuje straty trením a zlepšuje celkový výkon motora NVH.

 

4. Tepelná izolácia a kontrola teploty pre vyššiu tepelnú účinnosť

Nízka tepelná vodivosť titánových zliatin blokuje vnútorný prenos tepla v piestoch, znižuje zaťaženie chladiacich systémov, optimalizuje tepelnú rovnováhu motora, potláča klepanie a vytvára priaznivé podmienky pre zvýšenie kompresného pomeru a celkovej tepelnej účinnosti.

 

 

1. Vysoké náklady na obrábanie

Zliatiny titánu spôsobujú silné opotrebovanie nástrojov počas rezania, čo sťažuje hromadnú výrobu tradičnými procesmi. 3D tlač selektívnym laserovým tavením (SLM) a izostatické lisovanie za horúca (HIP) v blízkosti-sieťového tvarovania môžu priamo produkovať polotovary piestov so zabudovanými-chladiacimi kanálmi a dutými štruktúrami, čím sa minimalizuje dodatočné-obrábanie a rozširuje sa flexibilita dizajnu.

 

2. Slabá odolnosť podkladu voči opotrebovaniu

Zliatiny titánu majú nízku tvrdosť, čo vedie k odieraniu a zadretiu na trecích rozhraniach. Povrchové úpravy vrátane nitridácie, mikro-oxidácie a PVD tvrdých povlakov sa aplikujú na spojenie odolnosti povrchu proti opotrebovaniu s robustnou húževnatosťou substrátu.

 

3. Nesúlad trecích párov

Titán vykazuje slabú kompatibilitu s liatinovými vložkami valcov a hliníkovými blokmi valcov. Optimalizované mazacie systémy, nátery a profily plášťov piestov sú prispôsobené na zabránenie riziku odierania valca.

 

Pokroky v aditívnej výrobe, povrchových úpravách a technológiách presného kovania neustále znižujú náklady. Piesty z titánovej zliatiny rozšírili svoje možnosti použitia z pretekárskych automobilov Formuly 1,-výkonných motocyklov a špeciálneho vybavenia na špičkové-hybridné osobné vozidlá a-výkonné priemyselné dieselové motory.

 

 

1.Krátkodobý-výhľad

Piesty z titánovej zliatiny budú primárne nasadené vo vysokovýkonných{0}}hybridných motoroch, pásových vozidlách, veľkých-objemových motocykloch a špeciálnych pohonných jednotkách. Tieto vysoké-nákladové scenáre vyžadujú vysokú rýchlosť otáčania, rýchlu odozvu a výnimočnú spoľahlivosť.

 

2.Strednodobý a dlhodobý-výhľad

Spaľovacie motory nebudú v blízkej budúcnosti postupne ukončené a vysokoúčinné hybridné pohonné jednotky zostanú ešte dlho hlavným prúdom. Prísnejšie predpisy o emisiách a spotrebe paliva si vynucujú modernizáciu motora, zatiaľ čo piesty z hliníkovej zliatiny sa blížia k svojim výkonnostným limitom, čím sa zrýchľuje iterácia piestov z titánovej zliatiny.

 

Aditívna výroba umožňuje výrobu topologicky optimalizovaných ľahkých piestov, ktoré plne využívajú vysokú špecifickú pevnosť titánových zliatin na dosiahnutie zníženia hmotnosti, vynikajúcej tepelnej odolnosti a nízkeho trenia. Očakáva sa, že s dospievaním titánovej priemyselnej reťaze získajú piesty z titánovej zliatiny širšie uplatnenie v masovo{1}}vyrábaných- osobných vozidlách vyššej kategórie.

 

Ruihang, ako priamy výrobca titánových produktov, dodáva suroviny optimálnej kvality pre vašu výrobu presných komponentov. Neváhajte nás kontaktovať prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com