ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Титан в машиностроении из "Титан в новой технике " Успехи использования титана в авиационной технике позволили внедрить сплавы на основе титана в изготовление высоконагруженных двигателей. В Великобритании, например, организовано производство титановых шатунов для гоночных автомобилей, что позволило уменьшить массу шатуна на 30% и тем самым повысить мощность двигателя на 12 л. с. В гоночных автомобилях из сплавов титана изготавливают также коленчатые валы, клапаны, передние и задние оси деталей подвески и выхлопной трубы. И. И. Корнилов п С. Ф. Важенин [152, с. 31] провели анализ возможных областей применения титановых сплавов в производстве автомобильных и дизельных двигателей. По мнению авторов указанной работы, в двигателе-строении могут найти широкое применение сплавы ВТ1, ВТ5, ВТЗ-1, ВТ8, ВТИ, ВТ16, ВТ18, АТ6, АТ8 и, некоторые другие. [c.108] В работе [26] приведена таблица возможных областей применения титана для замены в автомобилестроении сталей при изготовлении деталей, часто выходящих из строя в результате прочностных разрушений (табл. 30). [c.108] Из данных табл. 30 видно, что титан рекомендован и для деталей, работающих в условиях интенсивного трения (поршневые пальцы, коромысла клапанов и др.). Это возможно благодаря разработке методов химико-термической обработки поверхности титановых изделий и тем самым значительного улучшения антифрикционных свойств титана (см. гл. III). Коэффициент трения в результате химико-термической обработки снижается с 0,5 до 0,075—0,06 [152, с. 31]. [c.108] На необходимость использовать методы химикотермической обработки для обеспечения работоспособности титановых деталей указывают Ю. К. Заикин и С. Ф. Важенин [152, с. 36]. Сравнительные испытания клапанных пластин поршневых компрессоров, питающих сжатым воздухом пневмосистемы автомобиля, показали, что замена стали титаном ведет к повышению скорости износа (табл. 31). [c.108] Материал Время достижения давления 7,6 кгс/см , мин Крутящий момент, кгс-м Потребляемая мощность, л. с. [c.110] Ограниченность применения титана в автомобилестроении (из-за его низкой износостойкости) может быть уменьшена дополнительной химико-термической обработкой поверхности [153]. С помошью двухчасовой выдержки в ванне с цианистыми солями при температуре 800°С на титановых деталях создавался диффузионный слой с повышенной износостойкостью. Из титана изготавливали шатуны, клапаны, детали шасси, коробки скоростей, рулевого управления выхлопной системы. [c.111] Четырехкомпонентный сплав СТ6 (системы Т1— А1—2г— У) испытан в электромашиностроении. Показана [139, с. 197] возможность замены им стали ЗОХНЗА, что позволяет снизить массу машин на 10%. Из стали Стб изготов илн вал, торцевой щит, коллекторные втулки и нажимные конусы опытных образцов электрических машин постоянного тока. [c.112] Титан широко внедряется в авиационное двигателестроение. Например, для самолета С5 (фирма Лок-хид ) разработан двигатель ТР-39 с тягой более 18 тс, в котором масса деталей из титана составляет общей массы. Эффективность применения титана в таких двигателях характеризуется уже тем, что снижение массы двигателя на 1 кг за время его эксплуатации дает экономию 220—440 долл. [154]. По экономии массы титан в конструкциях авиационных двигателей оказался более эффективным материалом, чем армированные эпоксидные пластмассы, алюминий, сплавы на основе никеля. Кроме того, титан сохраняет работоспособность при повышенных температурах, стоек при солевой коррозии и т. д. [c.112] Накоплен значительный опыт использования титана для изготовления деталей турбин и турбокомпрессорных агрегатов (первые лопатки турбин были изготовлены на Ленинградском металлическом заводе еще в il959 г.). Применение титана позволяет повысить надежность конструкции в целом, снизить напряжения в роторе, повысить к. п. д. и т. д. Кроме лопаток, титан в турбинах используют для изготовления демпфирующих связен, бандажей. В работе [155] приведены данные об эффективности применения гитана в турбостроении. Так, например, при изготовлении турбины мощностью 300 МВт с использованием титановых сплавов достигается увеличение к. п. д. на 2,5%, а годовая экономия составляет 149 тыс. руб, или свыше 37 тыс. руб. на 1 т применяемого титана. Заменяя сталь титаном при изготовлении рабочих колес турбокомпрессора АТКА-545, можно уменьшить наполовину число ступеней сжатия, снизить металлоемкость машины и необходимую площадь для ее установки. [c.113] Для изготовления турбинных лопаток, работающих при повышенных температурах, разработан ряд жаростойких и жаропрочных сплавов. Так, для лопаток с рабочей температурой до 750°С предложен сплав на основе системы Ti — NbAb (Ti—15,5 Al—18 Nb — 1,5 Hf — 0,5Si), значительно превосходящий по жаропрочности промышленные титановые сплавы [156]. [c.113] Весьма перспективным представляется титан как конструкционный материал для установок по использованию геотермальных источников энергии. В работе [157] описана конструкция титановых теплообменников, в которых для подогрева служит горячая вода минеральных источников. Теплообменник выполнен в виде горизонтальной емкости (внутренний диаметр 0,35 м, длина 0,95 м) с титановым змеевиком (общая длина трубы 65 м, площадь нагрева 5м ). После 6 мес работы общий коэффициент теплопередачи был равен 1000—1200 ккал/(м -ч-°С). Из титана выполнены также детали вихревого насоса. Опыт эксплуатации подтвердил высокую коррозионную стойкость титана спустя 4—5 лет признаков коррозии не было обнаружено. [c.113] Важенин с соавторами показал [152, с. 29] целесообразность использования сплавов BT5il, 0Т4 и ВТб для изготовления ряда деталей ручных бурильных перфораторов (корпус, кронштейны, костыли, крышки, болты и др.). В результате изготовления из титановых оплавов ряда деталей перфоратора ПР-25 масса его уменьшилась более чем яа 20% (с 32 до 26 кг). По мнению авторов работы [119, с. 29], использование методов фасонного литья позволило бы изготовить из титана и наиболее массивные детали перфоратора— цилиндр и ствол, что приведет к дальнейшему снижению массы (в сумме — на il2 кг). К технико-экономическим преимуществам таких перфораторов авторы относят наряду с естественным повышением удобства в работе повышенные прочность и коррозионную стойкость, а также сохранение работоспособности при низких температурах. [c.113] Успешному применению титана и сплавов на его основе в технике низких температур способствует его хладостойкость в широком интервале температур и повышенный у некоторых сплавов титана температурный уровень появления сверхпроводимости (7 ). Повышенная хладостойкость титана обусловливает интерес к нему как к конструкционному материалу для машин и механизмов, эксплуатируемых, например, в условиях Крайнего Севера нашей страны, где обычные конструкционные стали в ряде случаев неработоспособны. Титан успешно используют также для изготовления емкостей сжиженных газов, арматуры и т. п. [c.114] В работе [159] изучены возможности применения некоторых серийных сплавов титана в криогенной технике определены в интервале температур от +20 до —253°С механические свойства а-сплавов (0Т4-1, АТ2, ВТЛ) и (а+р)-сплавов (ВТЗ-1, ВТИ). Сплавы типа 0Т4 перспективны для работ при низких температурах, если содержание легирующих элементов в них находится на нижнем пределе, так как повыщение алюминия и марганца в сплаве вызывает резкое падение ударной вязкости при пониженных температурах. [c.115] Сплав АТ2-2 (яа основе а-раствора Ti — Zr — Мо) перспективен для работы при низких температурах, так как легирование цирконием и молибденом не приводит к искажению кристаллической решетки а-титана. Авторы [159] рекомендуют а-сплавы 0Т4-1 и особенно АТ2-2 для использования в криогенной технике. В работе [160] сообщалось об использовании в ракетах и искусственных спутниках титановых резервуаров для криогенных жидкостей. Эти сосуды отличались коррозионной стойкостью и высокой прочностью против внешних механических воздействий. При осуществлении программы Apollo из сплава Ti — 5 Al — 2,5 Sn были изготовлены сферические контейнеры для хранения жидкого водорода (диаметром 720 мм), азота (диаметром 150 мм) и гелия (диаметром 690 мм) [1611]. [c.115] В работе [164] изучена возможность регулирования свойств сверхпроводящих сплавов Т —35 КЬ с повышенным содержанием циркония (от 3,0 до 7,7%) введение в сплав 3% 2г почти не меняет его удельного электрического сопротивления. Увеличение содержания циркония до 7,7% повышает сопротивление сплава в отожженном и закаленном состоянии (950°С), а добавление 0,7% Ре изменяет электрические свойства сплава Т1 —35 МЬ — 3 2г так же, как увеличение содержания циркония до 7,7%. [c.116] Сравнение Т1 — МЬ сплавов с перспективным сверхпроводящим материалом типа А15 (необходимого для получения магнитных систем с напряженностью поля 100—150 кЭ) дает преимущество сплавам титана как более пластичным материалам. Деформируемые сверхпроводящие сплавы на основе титана служат конструкционным материалом для иаготовления проволоки и лент. В работе [165] приведены свойства двух титановых сплавов по сравнению с ниобийциркониевым сплавом и соединениями типа А15. Хотя у титановых сплавов величины критических температур напряжений и токов ниже, чем у сплавов А15, тем не менее они достаточны, чтобы обеспечить возможность использования титановых сплавов в сверхпроводящих системах. [c.116] Савицкий и В. В. Барон установили [139, с. 83], что легирование титана хромом, молибденом и некоторыми другими металлами VI — VIII групп периодической системы приводит к повышению температуры перехода (Гкр) до 3—4,5 К, а легирование ванадием, ниобием и титаном—до 9—10 К. Из полученных сверхпроводящих сплавов на основе титана изготавливают проволоку, покрытую стабилизирующим металлом (медь, латунь или алюминий), методом совместной деформации. Характеристика партии одножильных и многожильных в медной оболочке проводов из сплава НТВ-1 (Т1 — 61 МЬ) приведена в табл. 33. [c.116] Вернуться к основной статье