Advanced Materials Technology - automobilový titánový motor
Vďaka vysokej pevnosti, nízkej hustote a zároveň vynikajúcej odolnosti proti korózii je titán mimoriadne atraktívny pre ľahké komponenty v automobilovom priemysle. Titán sa však v automobilovom priemysle ešte nedokázal presadiť vo veľkom. Hlavným dôvodom je podstatne vyššia cena ako u konkurenčných materiálov, ako je oceľ a hliník. Pre niektoré aplikácie je však titán veľmi zaujímavý. Nové, nákladovo efektívne výrobné procesy, znížený počet valcov v preplňovaných motoroch a zvýšené požiadavky opäť zvyšujú atraktivitu.
Titán je ideálne vhodný na použitie ako materiál ojnice. Zhruba rovnakú pevnosť a výrazne nižšiu hustotu ako oceľ je možné efektívne premeniť na zníženie hmotnosti. Väčšie zníženie hmotnosti sťažuje najmä modul pružnosti, ktorý je vo vzťahu k pevnosti nízky, a tuhosť, ktorá je týmto ovplyvnená. Nepriaznivé tribologické vlastnosti, kvôli ktorým je nutný povlak, majú tiež nepriaznivý vplyv na cenu komponentov. Nové titánové zliatiny však oba problémy eliminujú. Okrem toho sa dajú lepšie integrovať do výrobného procesu, ako je napríklad laserové praskanie.
Obe ojnice si poradí bez pokrytia bočných kontaktných plôch. Tuhosť približne 140 GPa pre Ti-Bor-SB62 a 132 GPa pre titán-MMC je vyššia ako u bežných titánových zliatin.
Cieľom je výroba lacných titánových ojníc, ktoré je možné ľahko integrovať do zavedených výrobných procesov. To umožňuje dosiahnuť ďalšie zníženie hmotnosti u vysoko výkonných motorov a preplňovaných motorov novej generácie „downsize“.
Titánové ventily sa od 60. rokov 20. storočia používajú predovšetkým v závodných motoroch. Vysoká cena a nedostatočná tepelná odolnosť, najmä pre výfukové ventily, bránili ich veľkému použitiu. Intermetalické zliatiny TiAl tretej generácie, ako aj novo vyvinuté konvenčné zliatiny titánu majú výrazne vylepšené vlastnosti. Ortorombické zliatiny titánu, ktoré majú veľmi vysokú pevnosť pri vysokých teplotách, sú tiež zaujímavé pre špeciálne použitie.
AMT mnoho rokov testovala najlepšie dostupné zliatiny titánu pre sacie a výfukové ventily. Vďaka tomu môžeme teraz ponúkať najnovšiu generáciu titánových zliatin. Z hľadiska pevnosti a odolnosti proti tečeniu sú lepšie ako bežné zliatiny. V závislosti od profilu požiadaviek bežné vysokoteplotné alebo intermetalické zliatiny titánu.
Pre vysoko výkonné motory s zdvihátkami vedra alebo ventilovými rozvodmi vahadla sú výhodné titánové ventily, aby sa znížila pohyblivá hmotnosť. Výhodou valčekových a vahadlových ramien sú tiež výhody, ak je redukcia hmotnosti uskutočnená konštruktívnym spôsobom.
Aj keď je titánový kľukový hriadeľ určite extrémnou zložkou z hľadiska nákladov, nové procesy výroby titánu umožňujú aj súčasti tvaru takmer čistej siete s výrazne nižšími nákladmi ako doteraz. Tu by sa mala preukázať uskutočniteľnosť komponentu. Plná funkčnosť je daná výrazným znížením hmotnosti o viac ako 40%. Cieľom bolo tiež preskúmať obrobiteľnosť titánových kompozitov (Ti-MMC). Použitím vhodných metód spracovania sa mohli významne znížiť doby a náklady na spracovanie. Použitou zliatinou bola práškovo metalurgicky vyrobená zliatina titánu a MMC, Ti-6Al-4V + 12% TiC. Vyznačujú sa vysokou pevnosťou, tuhosťou a veľmi dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu.