Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в двигателестроении. Способ включает оксидирование донной части поршня в растворе электролита на основе ортофосфорной кислоты путем одновременного перемещения поршня относительно свободной поверхности электролита по мере формирования покрытия на донной части поршня, при этом ее противоположную сторону охлаждают сжатым воздухом. Технический результат: способ позволяет снизить удельный расход топлива, увеличить эффективную мощность и эффективный коэффициент полезного действия двигателя, повысить среднее эффективное давление рабочего цикла и уменьшить токсичность отработанных газов. 1 табл.
Изобретение относится к области обработки поверхности поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминия, титана и их сплавов и может быть использовано в двигателестроении.
Наиболее близким по технической сущности является способ обработки поршней двигателей внутреннего сгорания, включающий оксидирование в растворе электролита [2].
Задачей изобретения является создание на донной части поршня двигателей внутреннего сгорания теплового барьерного слоя, защита поверхности поршня от разрушения при циклических термонагрузках, снижение удельного расхода топлива, увеличение эффективной мощности и эффективного коэффициента полезного действия двигателя, повышение среднего эффективного давления рабочего цикла и уменьшение токсичности отработанных газов.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем оксидирование в растворе электролита, согласно предложенному изобретению донную часть поршня помещают в раствор электролита на основе ортофосфорной кислоты и проводят оксидирование, одновременно перемещая поршень относительно свободной поверхности электролита по мере формирования покрытия на донной части поршня, при этом ее противоположную сторону охлаждают сжатым воздухом.
Способ осуществляется следующим образом: донную часть поршня из алюминия, титана и их сплавов помещают в электролитическую ванну с водным раствором электролита. Ток подводят на электроды, один из которых (анод) закреплен на обрабатываемом поршне, другой (катод) на внутренней поверхности ванны. При взаимодействии электрического тока, электролита и материала донной части поршня происходит формирование покрытия на ее поверхности. По мере формирования покрытия на донной части поршня его одновременно перемещают относительно свободной поверхности электролита, при этом противоположную сторону донной части поршня охлаждают сжатым воздухом. Перемещение донной части поршня относительно свободной поверхности электролита и охлаждение ее противоположной стороны обеспечивает равномерную скорость охлаждения-поршня и, как следствие, одинаковые условия формирования покрытия на всем этапе оксидирования.
Введение нового признака обеспечивает получение оксидного теплового барьерного слоя, обеспечивающего защиту донной части поверхности поршня от воздействия высокотемпературных тепловых потоков, выходящих из камер внутреннего сгорания, что позволяет снизить удельный расход топлива, увеличить эффективную мощность и эффективный коэффициент полезного действия двигателя, повысить среднее эффективное давление рабочего цикла и уменьшить токсичность отработанных газов.
Пример. Донную часть поршня двигателя внутреннего сгорания из технически чистого алюминия А7М и его сплава АК12, технически чистого титана ВТ1-00 и его сплава ВТ3-1 подвергали оксидированию продолжительностью 30 минут при плотности тока 4 А/дм2, напряжении 250 В в водном растворе электролита на основе ортофосфорной кислоты (h4PO4) - 180 г/л, по мере формирования оксидного покрытия на донной части поверхности поршня ее перемещают относительно свободной поверхности электролита, одновременно охлаждая противоположную сторону донной части поршня сжатым воздухом при давлении 0,1 МПа. После завершения процесса формирования покрытия ток отключали. Донную часть поршня промывали и просушивали. Далее проводили испытания.
Для проведения испытаний использовали стенд КИ 5543 ГОСНИТИ с двигателем внутреннего сгорания УМ3-4178. Испытания проводили на пяти группах поршней (по 20 штук в каждой группе) из алюминия технически чистого А7М, алюминиевого сплава АК12, титана технически чистого ВТ1-00 и титанового сплава ВТ3-l. Оксидированию подвергали донную часть поршня до толщины оксидного слоя 150 мкм.
Затем проводили обкатку двигателя по стандартной методике в течение 3 часов на следующих режимах:
1) холодная обкатка при частоте вращения коленчатого вала 1200-1500 мин-1 в течение 15 мин;
2) горячая обкатка на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала: 1000 мин-1 в течение 1 часа; 1500 мин-1 в течение 1 часа; 2000 мин-1 в течение 30 минут; при 2500 мин-1 в течение 15 минут.
Далее двигатели разбирали и исследовали поршни. В результате было установлено, что поршни из всех партий имеют только следы приработки.
Результаты испытаний представлены в таблице, которые определяли и исследовали по стандартным методикам. В таблице указаны средние значения исследуемых характеристик для каждой партии поршней и для каждого рода материалов поршней как с покрытием на донной части поршней (строки №1, 2, 3, 4 таблицы), так и без покрытия (строки №5, 6, 7, 8 таблицы).
Как показали исследования (см. таблицу), поршни с покрытием обеспечивают лучшие характеристики работы двигателя внутреннего сгорания по сравнению с поршнями без покрытий. Важно отметить, что поршни из технически чистого титана (№3, №7) и его сплава (№4, №8) обеспечивают лучшие характеристики работы двигателей внутреннего сгорания, чем поршни из технически чистого алюминия (№1, №5) и его сплава (№2, №6), что связано с первоначально высокими свойствами поршней из титана и его сплава (№7, №8) по сравнению с алюминием и его сплавом (№5, №6).
Результаты испытаний, представленные в таблице, свидетельствуют об эффективной защите поршней от воздействия высокотемпературных потоков, выходящих из камер внутреннего сгорания - термостойкость увеличивается в 6…8 раз. Снижение градиента температур между юбкой и донной частью поршня позволяет повысить среднеэффективное давление рабочего цикла на 7…9% и, как следствие, снизить удельный расход топлив на 7…8%, увеличить эффективную мощность на 7…10% и коэффициент полезного действия на 6-11% двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, повышается температура сгорания топлива, что, в свою очередь, позволяет снизить токсичность отработанных газов на 25…43%.
Создание на донной части поршня двигателя внутреннего сгорания теплового барьерного слоя, способного препятствовать его разрушению при циклических термонагрузках, приводит к возрастанию срока службы поршня.
Источники информации
1. Анодно-окисные покрытия на легких сплавах. Францевич И.И., Лавренко В.А., Пиленкевич А.Н. и др. - Киев: Наук. Думка, 1977, с.190.
2. Патент на изобретение №2137580 «Способ восстановления пар трения» от 20.09.1999 г. Бюл. №26.
Способ обработки поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминия, титана и их сплавов, включающий оксидирование в растворе электролита, отличающийся тем, что донную часть поршня помещают в раствор электролита на основе ортофосфорной кислоты и проводят оксидирование, при этом одновременно перемещают поршень относительно свободной поверхности электролита по мере формирования покрытия на донной части поршня и сжатым воздухом охлаждают ее противоположную сторону.
www.findpatent.ru
В автомобильной промышленности все больше применений для титана предоставляют растущие рынки запчастей для автомобилей / мотоциклов и гоночных технологий. Детали двигателя, такие как соединительные тяги, цапфы, клапаны, тарелки, пружины и коромысла клапанов, распределительные валы, и многие другие детали, могут изготавливаться из титана, благодаря его долговечности, прочности, легкости, коррозионной и жаростойкости. Хотя начальная цена этих деталей выше, чем у их аналогов, разработка и эксплуатация их уникальных характеритик окупаютя за счет высокой производительности и долгого срока службы.
Прогресс в титановой промышленностиПозитивные сдвиги происходят в направлении окупаемости продукции из титана на массовом рынке. Ведущая область применения- это производство холодно-витых пружин из дешевого бета-сплава, и выхлопных систем из технически чистого титана. Эти два класса компонентов в настоящее время производятся из титана с использованием процессов и инструментов, предназначенных для производства стальных запчастей. Поставщиков и производителей техники интересует общая стоимость системы и титановая промышленность прикладывает усилия к поиску более дешевых способов производства, более дешевых сплавов, которые если и не дадут таких высоких гарантий, но смогут обеспечить конкурентоспособную цену на компоненты.Pro Circuit - Титановые клапаны и комплекты пружин
Среди прочих технических сплавов титан обладает уникальным сочетанием прочности, плотности и упругости, делающим его "идеальным" материалом для изготовления практически любых пружин. Успешность разработки пружины определяется экономией веса и занимаемого пространства. Титановые пружины компактнее и обычно на 60-70% легче, чем стальные аналоги. Некоторые из находящихся в разработке прототипов автомобилей имеют пространственную структуру, уложиться в которую практически невозможно, используя обычные стальные пружины. Вес пружин при заданной нагрузке и ее жесткость пропорциональны произведению модулю сдвига и плотности сплава, деленным на площадь допустимого напряжения. При использовании титана вес минимизируется за счет низких модуля сдвига и плотности в сочетании с высоким допустимым напряжением. В то же время, деформация пружины обратно пропорциональна модулю сдвига и тем самым высока для титана, так что требуется меньшее число витков, это позволяет уменьшить высоту пружины (на 50-80% по сравнению с аналогичными стальными пружинами), это дает дальнейшее уменьшение веса и более высокую собственную частоту.
Пружины клапанов представляют собой одно из самых привлекательных направлений применения титана на массовом рынке. Потенциальное уменьшение общей высоты двигателя предоставляет определенную выгоду в плане сокращения пространственных размеров. В сочетании с титановыми клапанами и тарелками клапанов делается возможной дальнейшая экономия, требуется меньшее усилие пружины, чтобы предотвратить запаздывание клапана при высоких скоростях двигателя. Также можно использовать титан без уменьшения веса, в этом случае увеличивается нагрузка на пружину, повышается скорость движения клапана, обеспечиваются более высокие обороты двигателя. Меньшая нагрузка на пружину в сочетании с легким весом клапана уменьшает истирание клапанной системы, которое обычно составляет 20-25% общего механического истирания двигателя. Снижение истирания,не влияющее на выходную мощность двигателя повышает производительность двигателя, снижает потребление топлива, делает двигатель менее шумным. Оценки экономии топлива дают от 2% до 4% в зависимости от типа двигателя, более всего улучшения заметны в двигателях с четырьмя клапанами на цилиндр, где удвоенное количество движущихся частей и поверхностей скольжения дает значительный прирост общего истирания. Ключом к успешному применению титана в клапанном механизме является поверхностная обработка титана, повышающая его износостойкость. Некоторую трудность представляют выпускные клапаны, при высоких рабочих температурах требующие высокой устойчивости к окислению и ползучести.
Значительную экономию веса и объема дает применение подвесных пружин из титана. Выполнение стандартной винтовой пружины из титана в сравнении со стальной пружиной дает до 70% экономии в весе (к примеру, 4,12 кг против 1,36 кг). Проводятся интенсивные испытания пружин в дорожных и внедорожных условиях. Хотя производство подвесных пружин из титана безусловно будет расширяться за счет массового рынка частных автомобилей, не меньшую ценность для них представляют сегменты техники коммунального и грузового назначения. Дополнительное пространство для перевозки, сокращение веса, экономия топлива делают возможными повышение грузоподъемности, расширение сферы применения автомобилей, делают их использование более выгодным. Исследование эксплуатации грузовиков, проведенное в США, показало, что при сокращении веса на 140 кг за счет титановых пружин стоимость грузовика увеличивается на 1500 долл. Перевод сэкономленного веса в дополнительный груз, умноженный на 600 поездок дает увеличение выручки до 12000 долл. в год и чистый годовой доход с вложений порядка 20%! Дополнительным плюсом титана является его устойчивость к коррозии, даже для тех машин, которым сравнительно редко приходится работать в агрессивной среде. Коррозионная усталость служит причиной отказа большинства стальных пружин в подвеске транспортных средств.Титановый глушитель FZ тип 2; фото предоставлено Zele Performance Inc..Титановый переключательФото предоставлено Zele Performance Inc..
Для изготовления пружин применяется широкий диапазон титановых сплавов. Хорошие характеристики достигаются с помощью Ti- 6A1-4V и других альфа-бета сплавов, однако значительно лучшие результаты демонстрируют более прочные бета-сплавы, легко вытягиваемые в проволоку и позволяющие холодное изготовление пружин. Среди них хорошим сочетанием нужных свойств и экономичной цены обладает сплав Ti-4.5Fe-6.8Mo-l.5Al (Timetal LCB). Он разработан специально для автомобильных пружин, себестоимость его изготовления практически вдвое по сравнению с обычными бета-сплавами. При достаточных объемах производства его цена позволяет окончательно достичь рентабельности производства автомобильных пружин и других компонентов из титана.
В настоящее время США природоохранные службы требуют гарантированной коррозионной стойкости выхлопных систем на протяжении 100 000 миль. Системы из титана с легкостью удовлетворяют этим требованиям и значительно превосходят существующие системы из нержавеющей стали (409). Стандартный расширительный блок и выхлопная труба из нерж. стали 409 весит 10 кг. Переделанная с использованием титана эта система весит всего 3,2 кг! Сэкономленные 6-8 кг веса также выгодно меняют положение автомобиля в системе CAFE (Corporate average fuel economy Закон о среднем расходе топлива). Листы и трубы из технически чистого титана - превосходный материал для изготовления глушителей и трубопроводов. Из титана невозможно изготовить всю систему целиком, большей частью он годится для компонентов, в которых металл не нагревается до температур выше 400 °C в течение длительного времени.
В настоящее время среди легких сплавов, применяемых в автомобильной промышленности, наиболее распространены сплавы алюминия, магния, титана. Сплавы титана обладают удельной прочностью, выше, чем у алюминия и стали при почти такой же пластичности и лучшей, чем у стали, устойчивости к коррозии. Криогенные сплавы титана сохраняют хорошую пластичность при температурах до -253°C. Жаропрочные сплавы титана сохраняют хорошие механические и сварочные свойства при рабочей температуре до 550°C. Применение деталей из титана непрерывно растет и в 2009 году оно достигло 2009 тонн. Точных данных за 2014 год еще нет, но по нашим оценкам, оно должно составить не менее 4000 тонн. Эти цифры показывают, что применение титана в автопроме набирает обороты.
Источник: Materials World, Vol. 5 no. 10 pp. 580-83
metals.dgitools.com
А сплавы титана по этому показателю вышли на одно из первых мест среди металлических конструкционных материалов.
В наибольшей степени заинтересована в применении титана и его сплавов авиация. Это реактивные двигатели, роторы турбин, детали фюзеляжа, вплоть до таких простейших, как болты и гайки. Сопла газотурбинных авиадвигателей изготавливают из чистого титана, а клапаны, втулки, уплотнения — из его сплавов. Применение последних вместо алюминиевых позволяет снизить массу самолета на 20%.
Титан важен и в автомобилестроении. Из титана и его сплавов изготавливают клапаны, подвески, соединительные тяги, шатуны. Титановые шатуны намного легче стальных, поэтому подвергаются меньшим инерционным нагрузкам, а это позволяет увеличить число оборотов и мощность двигателя. Перспективно применение титана вместо стали при изготовлении рам и других ответственных деталей грузовых автомобилей.
Использование титановых сплавов на железнодорожном транспорте также позволит увеличить полезную грузоподъемность, снизить расход горючего, повысить срок службы, надежность транспортных средств, что в конечном итоге приведет к существенной экономии.
Преимущества титана и его сплавов особенно ярко проявляются при изготовлении из них деталей, вращающихся с большой скоростью: роторов турбин, центрифуг, гироскопов и др. Возможна ситуация, когда запас прочности стали не позволит выдержать значительные нагрузки, возникающие под действием центробежных сил.
Простое увеличение толщины деталей ничего не дает — с увеличением толщины возрастает и масса детали, а, значит, и действие центробежных сил. Необходим материал с большей удельной прочностью, например, тот же титан. Так стальной ротор компрессора реактивного двигателя разрушается при 17 тыс. об/мин, в то время как такой же ротор, но из титана, выдерживает 25 тыс. об/мин.
Многие металлы и сплавы обладают способностью переходить в пассивное состояние по отношению к коррозионной среде, что связывают с образованием на их поверхности защитных пленок, чаще всего оксидных. Особой склонностью к возникновению пассивного состояния обладают титан, алюминий и хром.
Титан по своим химическим свойствам вполне соответствует данному имени. Он чрезвычайно прочен, термостоек, хорошо противостоит действию агрессивных жидкостей. На него не действует ни азотная кислота, ни «царская водка» (смесь азотной и соляной кислот).
Коррозионную стойкость титана в сильных кислотах, не обладающих окислительной активностью, можно улучшить легированием благородными металлами, например, палладием. Небольшая, до 1%, добавка палладия делает титан стойким и к другим минеральным кислотам — серной и соляной.
Благородные металлы образуют на поверхности титана активные катодные участки, которые способствуют его самопассивации в растворах агрессивных веществ. При этом даже не надо сплавлять титан с палладием. Для пассивации титана достаточно подвергнуть его ионной бомбардировке ионами палладия, и он с минимальным расходом благородного металла станет пассивным уже через несколько минут.
Итак, титан вполне оправдывает свое имя — синоним стойкости и прочности. Этот металл ждет большое будущее.
shkolazhizni.ru
Компания Титан из Новой Зеландии, выпускает лодочные моторы с 2008 г. Несмотря на свою молодость, она быстро завоевала популярность у рыбаков многих стан мира и является сегодня признанным лидером в этом направлении производства.
Успех компании объясняется постоянной нацеленностью сотрудников на инновационность технических и дизайнерских решения. Такая концепция развития бизнеса позволяет обеспечивать моторам под маркой Titan комфорт управления и беспрецедентную производительность, надежность и экономичность в эксплуатации.
Деятельность компании Титан объединяет весь цикл производств, связанных с работой лодочных моторов. Вместе с выпуском агрегатов большие усилия вкладываются в развитие системы их обслуживания: налажено производство запасных частей и аксессуаров, позволяющих быстро устранять возможные проблемы с двигателями, делать их работу более удобной и эффективной. Продолжает формироваться по всему миру сеть фирменных обслуживающих центов.
Преимущества лодочных двигателей марки Titan объясняется использованием в их конструкции самых современных технических решений:
В плюсах изделий – возможность использования выпускаемых запчастей и аксессуаров для ремонта и комплектации моторов других производителей. У моторов хорошие эксплуатационные качества; агрегаты конструктивно выполнены на уровне передовых технических решений в отрасли. Сборка двигателей добротная, электропроводка и крепеж надежный – перед началом эксплуатации не требуется никакая профилактика. У устройств ровная работа при малых оборотах, что важно для рыбалки троллингом.
В числе недостатков двигателей Титан некоторые пользователи отмечают отсутствие отключения в автоматическом режиме его фиксации при опущенном состоянии. Это привносит в эксплуатацию некоторые неудобства – нужно не забывать возвращать фиксатор-рычаг в положение «вверх» при начале движения. Невыполнение этого может привести к порче редуктора в случае «встречи» при движении с топляком, каким-то другим подводным препятствием.
Ассортимент подвесных двигателей Титан для лодок включает большой выбор изделий, который содержит двух- и четырехтактные агрегаты. Среди первых более 40 моделей, вторые представлены моторами, число которых перевалило за чертову дюжину.
Среди двухтактных агрегатов можно отыскать мотор мощностью всего 2 л.с., есть в их линейке изделия для больших катеров, способные выдавать и 70 л.с. Запуск и управление первых производится вручную, вторых – комбинированно (и автоматически, и вручную). У мощных устройств есть опция запитки электроэнергией для потребностей лодки.
Четырехтактные моторы представлены линейкой от 4 до 60 л.с. и, соответственно весом от 27 до 99 кг. Они, как и их двухтактные аналоги, карбюраторного типа, управление ручное (у малых агрегатов) и ручное или дистанционное (у агрегатов помощнее).
Виктор
Вологда
Являюсь обладателем лодочного мотора марки TP3AMHS от новозеландского производителя компании Титан. Использую его уже больше года, доволен приобретением.
Этот подвесной мотор для лодок из маломощных двухтактных, рассчитанных для установки на небольших надувных плавсредствах. Является качественным изделием, соответствующим требованиям действующего на такой тип конструкций ISO. Выдает всего 2 л.с. мощности и весит 17 кг, что позволяет переносить агрегат одним взрослым человеком. Имеет встроенный бензиновый бак на 1,4 л, длину вала 44,5 см, что подходит для любых видов выпускаемых надувных лодок.
Мотор TP3AMHS подходит для тех, кому не нужна сумасшедшая скорость, кто безразличен к показухе и рыбачит в небольших, спокойных водоемах, не уплывая за горизонт в поисках удачи.
Я лично поставил его на двухметровую надувную лодку с транцем отечественного производства. Подошло все хорошо, проблем не было. Лодка и мотор не тяжелые, потому спокойно переносятся (в два захода) к необходимому месту.
Некоторых может насторожить небольшой бак для запаса бензина – всего 1,4 л. Но сам мотор потребляет просто очень небольшое количество топлива, потому даже такого малого его запаса спокойно хватает мне на 2…3 рыбалки.
В общем, мотор TP3AMHS, хоть и не является изделием известнейших японских фирм, вполне достойное приобретение для рыбака. Советую, тем более что он стоит несколько меньше, чем у других производителей.
Владимир
Киев
Рыбачу с лодкой давно – уже лет двадцать. Были у меня всякие лодки – вначале весельные, затем стал покупать к ним подвесные моторы. Последние эксплуатировал от разных производителей. Никогда не испытывал проблем с деньгами, потому покупал японские, которые у всех на слуху.
Последнее приобретение – новозеландский подвесной мотор от компании Титан. Решил его купить, а не японский аналог – у многих моих знакомых и друзей есть именно от этого производителя. Посоветовали, подсказали, что ничем не уступают «япошкам», даже превосходят их по потребительским характеристикам.
Вот так изменил своим привычкам и стал обладателем двигателя FPW20AMHL в 20 л.с. Лодка у меня Колибри, с Украины, 3,2 м длиной. Гоняет ее этот движок как прокаженную и по Днепру, и по Десне – заходил на нем за десятки километров от стоянки. Этому и способствует встроенный бензиновый бак в 24 л. Спокойно хватает для рыбалки даже с путешествием на 5…6 км.
Купленный мотор сразу поставил на лодку и вперед – это возможно, так как производитель выполняет тщательную сборку, все подтянуто, на месте и не откажет.
В общем доволен. И по расходу топлива двигатель просто молодец – особенно в настоящих наших условиях, когда цены на все растут непредсказуемо.
Николай
Витебск
Наш край озерный, ловлю, в основном, на таких водоемах – они тихие, спокойные, зачастую небольшие по расстояниям, которые нужно преодолевать на рыбалке. Рыбачу с лодки, купил двухместную в 2,2 м, надувную, с транцем под мотор. А последний, по совету друга, купил от фирмы Титан, которая основана в Новой Зеландии. По качеству мотор идеальный и не уступает японским. А вот по цене немного ниже, что и стало последним аргументом за него.
Купил через Интернет. Приобрел мотор не из самых мощных, так как мне не нужно катать кого-то, переезжать далеко – рыбачу всегда недалеко от берега, к которому добираюсь машиной.
В общем, купил мотор TW2AMHS – двухтактный, 2 лошадки, 44,5 см длина вала, запуск ручной, управление через румпель. Эксплуатирую его с начала этого года, выезжал на рыбалку уже раз десять. Доволен, у мотора спокойный нрав, тихая работа. Переносить его от машины и обратно не тяжело – весит всего 17 кг. Запас топлива (бензин) 1,4 л – мне хватает в среднем на три рыбалки.
Через месяц работы случилась неприятность – наехал я на топляк с ходу. Согнул винт, думал все, пропал. Обратился опять туда же, где покупал сам мотор. Объяснил, прислали новый через три дня всего.
Других нареканий на мотор TW2AMHS нет. Рекомендую тем, кто ездит по водоему недалеко, предпочитает тихую, спокойную рыбалку.
lovitut.ru
Леонид Попов, 10 августа 2015. Фото: Icona, U.S. Air Force/Michael Haggerty, GM, conceptcarz.com
Все подробности о новинке должны быть раскрыты 16 августа.
Китайская компания Icona Shanghai намерена представить на Конкурсе элегантности в Пеббл-Бич обновлённую версию своего мелкосерийного суперкара Vulcano. Помимо замены силовой установки, модификация, названная Vulcano Titanium, щеголяет кузовом из титана (с отдельными элементами из углепластика). Как уверяет производитель, это первый в мире титановый автомобиль. На самом деле не совсем так (см. врезку «История»). Впрочем, если компания будет продавать модель, то она станет первым «товарным» титановым автомобилем.
Как и раньше, изготовление кузова было доверено туринскому ателье Cecomp, соучредителю Иконы. Нужно ли говорить, что всё, от внешних панелей и до внутренней отделки, — ручная работа, причём потребовавшая более тысячи человеко-часов?
За силовой агрегат в Иконе отвечают Клаудио Ломбарди, инженер-ветеран, директор Scuderia Ferrari в начале 1990-х, и Марио Каваньеро, один из авторов мотора Lancia Delta Integrale и ряда других раллийных машин. При всём своём послужном списке для итальяно-китайского купе они выбрали очень прозаический и недорогой двигатель. Если суперкар Vulcano 2013 года был гибридным, то в Титаниуме спереди (в пределах базы) установлен джиэмовский компрессорный агрегат V8 6.2 от купе Corvette C6 ZR1. Здесь он развивает 670 л.с.и 840 Н•м. За доплату фирма готова перенастроить его на 1000 «лошадей».
Тяга на заднюю ось идёт через автоматизированную трансмиссию Automac Modena с подрулевыми лепестками. Заявлен разгон с места до 60 миль/ч (97 км/ч) за 2,8 с и до 120 миль (193 км/ч) за 8,8 с. Максималка — 354 км/ч.
Автор облика Вулкана, Самюэль Чуффарт, говорит, что при создании машины черпал вдохновение в самолёте-разведчике Lockheed SR-71 Blackbird. Его фюзеляж и крылья на 85% — титановый сплав (отдельные детали были из композитов). Выбор столь дорогого материала объяснялся тем, что при полёте на скорости 3,5 М некоторые участки корпуса разогревались едва ли не до 300 градусов Цельсия, а при таких условиях алюминиевые сплавы теряли бы прочность.
Главный дизайнер Иконы Самюэль Чуффарт ранее работал в европейском и американском отделениях Ниссана, а ещё в Jaguar Land Rover.
Для автомобиля титановый корпус — это скорее возможность выделиться, привлечь внимание, чем необходимость. К примеру, титан сложно сваривать, и ремонтопригодность такого кузова оставляет желать лучшего. При этом снаряжённая масса новинки (1590 кг) оказалась примерно как у Вулкана двухлетней давности в варианте с мотором V6 и парой электродвигателей.
До купе Vulcano Titanium титан находил применение лишь в небольших изделиях (отдельные детали моторов, силового каркаса или трансмиссии), да и то главным образом в дорогих гоночных автомобилях, собираемых небольшими тиражами.
Компания пока ни слова не говорит о цене Титаниума. Впрочем, этот автомобиль едва ли будет построен в количестве большем, чем один, может быть, два экземпляра, специально для любителей больших редкостей. Напомним, что за предыдущую версию Вулкана фирма Icona просила минимум пару миллионов евро.
Первый и на десятки лет единственный автомобиль с титановым кузовом создал концерн GM в 1956 году. Это был концепт Firebird II, естественно, построенный лишь в виде эксперимента и для привлечения внимания. При стоимости единственного образца в несколько миллионов долларов такая машина не могла быть ничем иным, как «автомобилем из далёкого будущего».
Четырёхместный автомобиль насчитывал в длину 5961 мм при колёсной базе 3048 мм. Вообще-то было построено две почти идентичные внешне и по конструкции машины, но только одна из них была сделана из титана, а кузов второй скроили из стеклопластика.
Другими особенностями концепта были полностью независимая подвеска и дисковые тормоза на всех колёсах, газотурбинный двигатель мощностью 200 л.с. Кроме того, инженеры придумали прообраз трассового автопилота, который управлял бы машиной на хайвее, ориентируясь по сигналу, посылаемому встроенным в асфальт кабелем.
www.drive.ru
Титан — молодой металл. Он был открыт в конце 18 века. Титан обладает высокой температурой плавления (1670 °C), малым удельным весом (4.5 г/см3) и высокой прочностью и коррозионной стойкостью.
Титан
Высокая цена и сложность обработки металла обуславливают его относительно узкое применение в промышленности — только для самых ответственных деталей. Из легкого и прочного металла делают высоконагруженные детали и узлы в аэрокосмической, оборонной и нефтяной отраслях.
Сложность технологии титанового литья обуславливается высокой температурой плавления и очень высокой химической активностью жидкого титана. Он пытается вступить в реакцию со всеми газами, содержащимися в воздухе. Поэтому литье титана традиционно проводили в атмосфере инертных газов. Для этого плавильные печи изолировали от атмосферы, нагнетая в них специальные газы и создавая избыточное давление.
Технология литья из титана
Впоследствии были разработаны вакуумные плавильни-литейные установки. Они объединяют в одном вакуумированном объеме, процессы расплавления металла, его литья и остывания отливки. Литье производится в графитовые формы. Наравне с этой технологией применяется и метод вакуумного литья по выплавляемым моделям. Используется также и технология оболочечного литья.
Современные методы литья позволяют получать прочные и однородные отливки, удовлетворяющие самым придирчивым конструктивным требованиям. Метод литья также обладает преимуществом перед механической обработкой на станках и сваркой лучшим коэффициентом использования металла. Многие производители стали шире применять литые детали вместо фрезерованных.
В художественном литье металл широкого применения не нашел из-за сложности производства. Широкую известность в мире искусства получила первая отлитая из титана статуя Юрия Гагарина в Москве.
Титан обладает прекрасными конструкционными свойствами: он прочен (вдвое прочнее алюминия), легок (почти вдвое легче стали), упруг, не ржавеет, хорошо выдерживает напряжения растяжения, сжатия и скручивания. От широкого применения легкого и прочного металла сдерживает его высокая стоимость и сложность обработки. Из титана делают самые ответственные высоконагруженные детали в аэрокосмической отрасли — там, где малый вес важнее высокой цены. Это как детали планера самолета, так и детали двигателя — крыльчатки нагнетателей и воздухозаборники.
Область применения титановых сплавов
Титан также широко применяется в производстве вооружений — от деталей стрелкового оружия и бронежилетов до корпусов подводных лодок, выдерживающих погружение на рекордные глубины в 1000 метров.
В нефтегазовой отрасли литье титановых сплавов применяется для изготовления труб и запорной арматуры для установок нефтегазодобычи, нефтепроводов и нефтегазоперерабатывающих заводов.
Прокат и литье из титана применяется также для производства деталей элитных и гоночных автомобилей и мотоциклов, велосипедов и часов.
Благодаря физиологической инертности из титановых сплавов делают также зубные и костные протезы.
Высокая реакционная способность титана позволяет производить его сплавы со многими металлами, получая материалы со значительно улучшенными и даже уникальными свойствами.
Формы титана
Сплав с никелем Нитинол обладает эффектом «памяти формы» и широко используется в медицине и аэрокосмической отрасли
Нитинол 
Суть эффекта памяти Сплавы с алюминием отличаются стойкостью к продолжительному нагреву и коррозионной устойчивостью, что позволяет применять их в авиации и автостроении.
Сплав с барием используется как газопоглотитель в электронно-лучевых трубках и высоковакуумных насосах.
Широко применяется сплав с алюминием. Ti-6Al-4V (или ВТ6), примерно 6% алюминия и около 4% ванадия. На него уходит почти половина производимого титана.
Ферротитан
Ферротитан (сплав с железом, содержащий 18—25% титана) используют при производстве стали для ее раскисления и для связывания неметаллических примесей
Титан используется и как присадка для легирования специальных сталей: высокопрочных, жаростойких и для особо тяжелых условий эксплуатации
Этот метод чаще применяется при литье отливки небольшого размера со сложной конфигурацией или тонкими стенками.
Литье титана по выплавляемым моделям
Модели изготавливаются из воска или полистирола. Модель полностью повторяет конфигурацию готового изделия, но имеет увеличенные на величину литейной усадки размеры. Модель также включает в себя небольшие вертикальные стержни до уровня засыпки формы, применяемые для формирования литьевых отверстий. Через литники в форму поступает расплавленный металл. Модели объединяют в блоки, которые помещают в опоку, которую заполняют высокодисперсным графитовым порошком. Уплотнение производится вибрационным методом. Для достижения лучшего уплотнения порошка уплотнение производят послойно. По готовности форму с блоком моделей помешают в вакуумированную камеру и заливают в нее расплав.
Раскаленный жидкий металл расплавляет материал модели и вытесняет его в виде газов прямо через стенки формы. Расплав заполняет форму, в точности повторяя все детали ее рельефа. Остывание отливок проводится по специальному графику, чтобы снизить вероятность возникновения остаточных напряжений в металле.
Вследствие высокой активности нагретого титана для его литья приходится применять специфическое оборудование.
Плавильный агрегат и машина литья литейных форм размещаются в герметичной вакуумированной камере. Высокопроизводительные насосы откачивают как воздух на начальном этапе, так и удаляют газы, образующиеся при плавлении и отливке.
Машина для литья литейных форм
Обычные керамические тигли для плавки не подходят, вместо них используют графитовые. В электродуговых печах, где нагрев идет изнутри, используют охлаждаемые емкости, покрытые тонким слоем металлического титана — так называемые гарнисажи. Сверху в тигель опускается расходуемый электрод. Автоматическая подача поддерживает постоянное расстояние от электрода до поверхности расплава по мере его расходования.
Ниже тигля находится блок литейных установок, в который расплав подается под действием своего веса. Для улучшения распределения расплава по форме блок с формами может вращаться.
Время опрокидывания тигля определяется исходя из постоянно контролируемых параметров — температуры тиглей, давления, химического состава расплава.
Пресс-формы из графита
Пресс-формы делают из графита. В последнее время вместо дорогостоящих графитовых форм начинают применять формы из обычных огнеупорных материалов со специальным тонким защитным покрытием, препятствующим вступлению титана в реакцию.
Сложность технологических процессов, высокая цена оборудования и расходных материалов, высокая квалификация персонала делают процесс отливки титана доступным лишь для специализированных промышленных производств.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
В чем же отличия титановых и стальных клапанов, и почему нет победителя в общем зачете?
Масса клапана.
Титановый клапан кроссового мотоцикла (14 грамм) Первое отличие, которое бросается в глаза - это масса клапана. Титановый клапан при одинаковых размерах значительно легче свое стального брата. Пружина быстрее закроет клапан, масса которого меньше, по этому, чем меньше вес клапана, тем выше можно поднять планку максимальных оборотов с меньшим риском догнать клапан поршнем. При этом снижается нагрузка на ГРМ в целом, это дает некоторую прибавку к мощности за счет небольшого увеличения КПД. Например: практически на всех современных кроссовых мотоциклах и мотоциклах для кольцевых гонок используется титановые клапана.
Стальные клапана при том же размере имеют больший вес, поэтому с ними используются более жесткие пружины. При недостаточной жесткости пружин растет вероятность удара клапанов поршнем при работе двигателя на высоких оборотах. Жесткость пружин и больший вес клапанов создают повышенную нагрузку на ГРМ. Даже на маленьких двигателях кроссовых мотоциклов с объемом 125куб.см. со стальными клапанами используются достаточно жесткие, и даже двойные пружины.
Износостойкость.
Титановые сплавы сильно уступают стали, когда речь идет об износостойкости. Плохие антифрикционные свойства титана обусловлены налипанием титана на многие материалы и его взаимодействием с азотом и водородом при высоких температурах, из-за которых верхний слой становится хрупким и выкрашивается в процессе эксплуатации.
Разработанное в нашей мастерской многослойное защитное покрытие тарелки титанового клапана Для улучшения антифрикционных свойств, повышения износостойкости и защиты от внешней среды титановые клапана покрывают защитными покрытиями различных типов. Толщина таких покрытий, в зависимости от типа, варьируется от нескольких тысячных до сотых миллиметра. Это делает невозможным притирку клапана к седлу с целью герметизации камеры сгорания, т.к. во время притирки неизбежно будет повреждено защитное покрытие, и клапан быстро «провалится» в седло. Поэтому при установке титановых клапанов предъявляются повышенные требования к форме, чистоте фасок на седлах и их соосности относительно направляющей втулки.
Износостойкость и антифрикционные свойства стали на порядок выше, чем у титана, но значительно ниже, чем у защитных покрытий, которыми покрыт титановый клапан. При этом износостойкость фаски стального клапана сохраняется по всей толщине тарелки, а фаска титанового клапана сохраняет свои свойства и параметры ровно до тех пор, пока держится защитное покрытие.
Теплопроводность, коэффициент расширения и тепловой зазор
Теплопроводность и стойкость к высоким температурам у титановых сплавов ниже, чем у жаропрочных сталей. Охлаждение тарелки клапана играет еще более важную роль при использовании титановых клапанов. Именно по этому с титановыми клапанами рекомендуется использовать бронзовые седла клапанов, которые лучше отводят тепло от горячей тарелки клапана.
Бронзовые седла для увеличения срока службы титановых клапанов
Коэффициент расширения титана намного меньше чем у стали. При использовании титановых клапанов допускается меньший тепловой зазор между направляющей втулкой и клапаном, чем при использовании стальных клапанов. Это положительно сказывается на точности посадки клапана в седло, что увеличивает ресурс пары седло-клапан.
Стоимость клапана и ремонта
В среднем титановые клапана дороже стальных. Во первых, потому что титан гораздо дороже в производстве чем сталь. Во вторых при производстве титановых клапанов необходимы дополнительные этапы производства (нанесение покрытий). И наконец- маркетинг.
Хотя порой можно встретить стальные клапана стоимость которых соизмерима с титановыми. Чаще такая картина наблюдается с оригинальными запчастями, где основной процент от стоимости занимает маркетинг.
В случае повреждения фаски, восстановление стального клапана обойдется в 3-4 раза дешевле, чем титанового.
Ресурс
Очень много слухов про капризность и не большой ресурс титановых клапанов. Также часто можно услышать про то, что титановые клапана часто "обрывает". На самом деле обрывает и стальные и титановые клапана одинаково часто, но одинаково предсказуемо на кривых седлах. Об этом явлении более подробно мы рассказывали в статье "Срок службы клапанов".
"Обрыв" титанового клапана Yamaha Phazer 500 и "обрыв" стального клапана KTM EXC 450
Из-за тонкого защитного покрытия титановые клапана действительно более капризны, чем стальные, особенно при небрежном отношении и неквалифицированном обслуживании. Но, по опыту, и стальные и титановые клапана при должном внимании и обслуживании служат одинаково долго.
За время работы нам приходилось видеть «убитые» клапана при небольших пробегах, как на стальных, так и на титановых комплектах.
Итоги и рекомендации.
В большинстве случаев мы рекомендуем своим клиентам использовать оригинальные клапана и пружины, особенно если техника используется по прямому назначению.
Стальные клапана имеет смысл менять на титановые в случаях если:
- двигатель регулярно эксплуатируется на повышенных оборотах
-планируется модернизация двигателя с целью увеличения мощности
-производится регулярное качественное обслуживание техники
-происходит смена назначения техники (из эндуро в кросс, например)
Титановые клапана имеет смысл менять на стальные если:
-двигатель не эксплуатируется на повышенных оборотах
-сложности с обслуживанием (проведение самостоятельного обслуживания и ремонта)
-нет возможности обрабатывать седла (есть возможность притереть клапана)
-титановый аналог слишком дорогой
Всегда используйте только те пружины, которые предназначены для данного типа клапанов!
При использовании новых клапанов настоятельно рекомендуем обрабатывать седла (формировать фаски) на хорошем оборудовании. Это особенно важно при использовании титановых клапанов. Притирка титановых клапанов не допускается.
Надеемся, что данные рекомендации помогут вам определится с выбором клапанов. Вы всегда можете оставить заявку на обратный звонок или позвонить мастеру и проконсультироваться.
slyfoxmotorsport.com
