ท่อไทเทเนียมผนังบางสำหรับยานยนต์ ประหยัดน้ำหนัก

ท่อไทเทเนียมผนังบางสำหรับยานยนต์ ประหยัดน้ำหนัก

การลดน้ำหนักยานยนต์ไม่ใช่ปัญหาเดียว แต่มีสองปัญหา ชิ้นส่วนที่จำกัดด้วยความแข็งแกร่ง เช่น เพลาขับหรือสมาชิกเฟรมย่อย จะไม่เบาลงด้วยการเปลี่ยนไปใช้โลหะที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า เว้นแต่จะมีการออกแบบส่วนใหม่ เนื่องจากความแข็งแกร่งจะลดลงตามโมดูลัสยืดหยุ่น และผนังต้องหนาขึ้นเพื่อคืนค่า ชิ้นส่วนที่จำกัดด้วยความแข็งแรง เช่น ขายึด ที่แขวน หรือท่อแรงดัน จะสูญเสียน้ำหนัก เนื่องจากความแข็งแรงต่อหน่วยมวลเป็นตัวกำหนดผนัง ท่อไทเทเนียมชนะอย่างชัดเจนในกรณีที่สอง และหลังจากออกแบบใหม่เท่านั้นในกรณีแรก และหน้านี้จะแสดงตัวเลขสำหรับทั้งสองกรณี เพื่อให้การเลือกขึ้นอยู่กับการคำนวณมากกว่าคำว่าน้ำหนักเบา

ข้อมูลท่อสำหรับยานยนต์

มวลและความแข็งแกร่งเปรียบเทียบกับเหล็ก

ความหนาแน่น, กรัม/ซม.34.517.85โมดูลัสยืดหยุ่น, GPa110207ความแข็งแรงคราก, MPa275235โมดูลัสต่อความหนาแน่น, GPa ต่อ กรัม/ซม.324.426.4ความแข็งแรงครากต่อความหนาแน่น, kN m ต่อ กก.6130ดัชนีมวล, จำกัดความแข็งแกร่ง1.081.00ดัชนีมวล, จำกัดความแข็งแรง0.491.00

อ่านสองแถวสุดท้ายร่วมกัน เพื่อให้ได้ความแข็งแกร่งในการดัดงอของท่อเหล็กหนา 1.5 มม. ในไทเทเนียม ผนังต้องเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 2.8 มม. เนื่องจาก 207 หารด้วย 110 คือ 1.88 และหลังจากการแก้ไขนั้น ชิ้นส่วนไทเทเนียมจะมีน้ำหนักมากกว่าเหล็กประมาณแปดเปอร์เซ็นต์ นั่นคือเหตุผลที่เพลาขับไทเทเนียมไม่ใช่แค่การเปลี่ยนวัสดุ แต่เป็นการออกแบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น ผนังบางลง ซึ่งทำให้โลหะอยู่ห่างจากแกนกลางมากขึ้น ในกรณีที่ผนังถูกกำหนดด้วยความแข็งแรง ท่อขนาด 50.8 x 1.5 มม. เดียวกันจะมีน้ำหนัก 1.048 กก. ต่อเมตรในไทเทเนียม เทียบกับ 1.824 กก. ในเหล็ก ซึ่งประหยัดได้ประมาณ 42 เปอร์เซ็นต์ และยังคงรับแรงดันระเบิดได้สูงกว่า

เหตุใดท่อผนังบางแบบเชื่อมจึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์

ท่อผนัง 1.0 มม. บนท่อขนาด 50 มม. ทำจากแถบ ไม่ใช่จากแท่งที่เจาะ รีดแถบผ่านลูกกลิ้งหลายตัว เชื่อมโดยไม่มีวัสดุเติมภายใต้ก๊าซอาร์กอน ลบครีบเชื่อมทั้งด้านในและด้านนอก ท่อจะถูกอบอ่อนในสายการผลิต จากนั้นปรับขนาดผ่านหัวเทอร์กเพื่อคืนค่าเส้นผ่านศูนย์กลางและความกลม วิธีการนี้ให้ความคลาดเคลื่อนของผนังที่ท่อไร้รอยต่อขนาดเดียวกันไม่สามารถเทียบได้ในเชิงเศรษฐกิจ และให้รูที่ศูนย์กลาง ซึ่งมีความสำคัญเมื่อท่อจะถูกดัดงอในภายหลัง ข้อจำกัดของกระบวนการคือการเชื่อม: รอยร้าวจากการล้าในการใช้งานจะเริ่มต้นที่แนวเชื่อมหากครีบยังคงอยู่ หรือหากไม่ขจัดคราบความร้อน ดังนั้นการอบอ่อนและการลบครีบจึงไม่ใช่ขั้นตอนทางเลือก

ขีดจำกัดอุณหภูมิในระบบไอเสีย

ไทเทเนียมจะเกิดออกซิเดชันในอากาศที่อุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 600 องศาเซลเซียส ส่วนท้าย ท่อปลาย หรือตัวเก็บเสียงทำงานได้ต่ำกว่านั้นมาก และเป็นตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับไทเทเนียม ส่วนท่อร่วมไอเสียหรือท่อดาวน์ไปป์จะสัมผัสกับก๊าซที่อุณหภูมิ 800 ถึง 900 องศา และไม่ว่าการประหยัดน้ำหนักที่เสนอจะเป็นเท่าใดก็ตาม ดังนั้นท่อไอเสียจึงมักจะเป็นไทเทเนียมตั้งแต่หลังตัวเร่งปฏิกิริยา และเป็นโลหะผสมอื่นก่อนหน้านั้น การขยายตัวต่ำของไทเทเนียม ประมาณ 8.6 ไมโครเมตรต่อเมตรต่อเคลวิน เทียบกับ 12 สำหรับเหล็ก หมายความว่าท่อจะยืดตัวน้อยลงเมื่อร้อน ซึ่งช่วยลดการเคลื่อนที่ที่ข้อต่อยืดหยุ่นต้องดูดซับ

ความล้าและเสียงรบกวน

ไทเทเนียมมีขีดจำกัดความล้าที่มีประโยชน์ในอากาศ และทนทานต่อละอองเกลือที่เร่งการกัดกร่อนที่ทำให้เกิดความล้าบนท่อไอเสียเหล็กเคลือบ ซึ่งเป็นเหตุผลที่แท้จริงที่ระบบไทเทเนียมมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ายานพาหนะที่ติดตั้งอยู่ ข้อเสียคือความไวต่อรอยบาก: รอยขีดข่วน เครื่องหมายการปั๊ม หรือขอบเชื่อมจะกลายเป็นจุดเริ่มต้นของรอยร้าว ดังนั้นการจัดการและพื้นผิวของปลายตัดจึงมีความสำคัญมากกว่าเหล็ก ผนังที่บางลงยังแผ่เสียงรบกวนมากขึ้น ดังนั้นส่วนไทเทเนียมจึงมักต้องการปริมาตรแผ่นกั้นเท่ากับชิ้นส่วนเหล็กที่มันแทนที่ แทนที่จะเป็นชิ้นส่วนที่เบากว่า

การเชื่อมไทเทเนียมกับเหล็ก

ไทเทเนียมและเหล็กไม่สามารถหลอมรวมกันได้: เหล็กและไทเทเนียมจะก่อตัวเป็นสารประกอบระหว่างโลหะที่เปราะบางที่รอยต่อ และข้อต่อจะล้มเหลวโดยไม่แจ้งเตือน ดังนั้นการประกอบยานยนต์จึงทำด้วยการเชื่อมไทเทเนียมกับไทเทเนียมภายในส่วนไทเทเนียม และด้วยหน้าแปลน ตัวหนีบ วงแหวนเปลี่ยนผ่าน หรือข้อต่อที่ยึดด้วยกลไก ที่ซึ่งโลหะทั้งสองมาบรรจบกัน ในกรณีที่ตัวยึดเหล็กสัมผัสกับไทเทเนียม แหวนแยกหรือตัวยึดเคลือบจะป้องกันการกัดแบบกัลวานิก เนื่องจากไทเทเนียมเป็นขั้วบวก และเหล็กจะเป็นตัวที่เกิดการกัดกร่อน

การสั่งซื้อท่อสำหรับยานยนต์

ระบุตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ผนัง เกรด ความยาว และการทดสอบ เช่น OD 50.8 มม., ผนัง 1.5 มม., Gr2, เชื่อมและอบอ่อน, ตรง 1200 มม., ทดสอบด้วยกระแสไหลวน, ปลายลบครีบและปิดฝา แจ้งว่าชิ้นส่วนจะถูกดัดงอหรือไม่ เนื่องจากรัศมีการดัดงอและการคืนตัวจะตกลงตามสภาพท่อ และแจ้งว่าชิ้นส่วนจะมองเห็นได้หรือไม่ เนื่องจากผิวเคลือบอบอ่อนสว่างหรือขัดเงาจะคิดราคาแยกจากแบบดอง สำหรับงานต้นแบบ มักจะใช้ขดลวดหลายร้อยเมตรเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการทดลองชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปก่อนที่จะสั่งซื้อแบบตรง

รูปภาพสินค้า