Eksosrør i titan i motorsport og bilsystemer

Hvorfor titan brukes i eksossystemer

Eksosrør og -rør i titan har blitt standardvalget for høyytelsesmotorsykkel- og bileksossystemer.- Årsaken er en kombinasjon av egenskaper som ikke rustfritt stål gjengir ved samme vekt. Titan har en tetthet på omtrent 4,51 g/cm3, så et titaneksosanlegg veier vanligvis 40-50 % mindre enn et tilsvarende system i rustfritt stål. Materialet tåler også kontinuerlige avgasstemperaturer i området 600-800 grader uten belegg og sprøhet som påvirker belagt bløtt stål, og dets naturlig dannede oksidlag gir utmerket motstand mot veisalt, kondensasjonssyrer og kloridrike miljøer.

Den nedre massen er ikke bare et vekttall på et spesifikasjonsark. Redusert masse bak på en motorsykkel eller bil senker tyngdepunktet, lar fjæringen reagere raskere og reduserer belastningen som bæres av eksoshengere og braketter. Inne i røret forbedrer jevnere boringsfinish og tynnere vegger gasshastigheten, og det er grunnen til at titan er mye brukt på samlerør,-mellomrør og lyddempere i motorsport.

Nøkkelapplikasjoner innen motorsport og bil

Eksosrør og lyddemperskall:tynne-veggsveisede og sømløse rør i 0,8-2,0 mm veggtykkelse, bøyd og sveiset inn i samlerør, midtrør og lyddemperkropper.

Fleksible ledd og belg:korrugerte titanbelger absorberer termisk ekspansjon og motorbevegelse, og beskytter manifoldene mot sprekker.

Eksoshengere og braketter:rundstang og stang i GR1, GR2 og GR5 maskinert til hengere, avstandsstykker og koblingsstenger.

Paiskutt og flettesamlere:laser-kuttede segmenter sveiset inn i samlere, der fylltrådkvaliteten bestemmer utmattingstiden for leddene.

Turbolader og wastegate rør:lett-målerør som overlever høy termisk sykling uten forvrengning.

Motorsykkelslip-på og komplette systemer:den største enkeltapplikasjonen, som kombinerer vektbesparelse med en særegen lyd og konsistent farge etter varmesykling.

Titankarakterer og produktformer

Kommersielt rene kvaliteter brukes til rør og belg der formbarhet og sveisbarhet betyr mest; legerte kvaliteter brukes der høyere styrke er nødvendig. Tabellen nedenfor oppsummerer skjemaene som normalt er spesifisert for eksosarbeid og standardene som dekker disse.

Sveiset rør til ASTM B337 og sømløst rør til ASTM B338 er de to spesifikasjonene som oftest oppgis for eksosrør, mens plate til ASTM B265 brukes til lyddempere endestykker og flenser kuttet fra ark. Stenger og stenger til ASTM B348 dekselhengere, gjenget stang og maskinerte beslag, og er tilgjengelige i runde, firkantede og sekskantede seksjoner, med tilpassede diametre og lengder kuttet til tegning.

Eksosfleksibelg i titan

En titanbelg er et korrugert element i trekkspill-stil som absorberer den lineære veksten som produseres av termisk ekspansjon i et eksosanlegg. Uten det, presser utvidelsen av en varm topper mot manifoldflensen og sprekker til slutt sveisen. GR1- og GR2-belger er det vanligste valget fordi deres høyere duktilitet tillater dypere korrugeringer uten å sprekke under formingen. Fordelene deres inkluderer ikke-magnetisk oppførsel, god varmestråling og elektromagnetisk skjerming, lav vekt, høy følsomhet for bevegelse og sterk korrosjonsmotstand.

Belglengde, lagtall og antall viklinger velges fra den aksiale bevegelsen og den forventede termiske syklustellingen, ikke fra borestørrelsen alene.

Sveising og fremstilling av eksosrør i titan

Titan må sveises i en inert atmosfære, fordi over omtrent 400 grader absorberer overflaten oksygen, nitrogen og hydrogen og blir sprø. TIG-sveising er den vanlige prosessen for eksosarbeid, og ERTi-1 eller ERTi-2 fylltråd (matchende grad 1 og grad 2) brukes til kommersielt rent uedelt metall; samme trådtyper leveres som MIG og TIG fyllstoff for lysbuesveising av titan og titanlegeringer. Rensegass må nå innsiden av røret, og et etterfølgende skjold er nødvendig for enhver skjøt som forblir varm etter at lysbuen har passert.

Tilpass fylletrådkvaliteten til grunnmetallet for å holde sveisesonen like duktil som hovedrøret.

Rengjør skjøten med en dedikert rustfri eller karbidbørste og en acetonserviett umiddelbart før sveising; titanforurensning er usynlig inntil skjøten svikter.

Hold interpass-temperaturen lav og bruk den minste varmetilførselen som gir full penetrasjon.

Sveis paiskutt og slå sammen samlere i et renset kammer eller med hanskeboks der geometrien tillater det.

Kontroller fargen etter sveising: en lett halmfarge er akseptabel på en skjøt med-understøttelse, mens grå eller hvite flakavleiringer indikerer forurensning og krever omarbeiding.

Varmebehandling etter-sveising er normalt ikke nødvendig for kommersielt rene eksosrør, men spenningsavlastning brukes der et system er sveiset til stramme flathetsgrenser eller hvor enheten vil fungere under vibrasjon ved høy temperatur.

Korrosjon, termisk og ytelse

Det beskyttende oksidlaget som dannes på titan er stabilt i de fleste eksosmiljøer og reformeres umiddelbart hvis overflaten blir ripet opp, noe som er grunnen til at titansystemer holder utseendet mye lenger enn malt eller aluminisert stål. Termisk ekspansjon av titan er ca. 8,6 × 10-6 /K, lavere enn for austenittisk rustfritt stål, så et titansystem trenger mindre ekspansjonstillegg -, men fordi rørveggen er tynnere, er fleksibiliteten til en belg eller en glideskjøt fortsatt nødvendig for å beskytte manifolden. Vektreduksjon, raskere gasshastighet og kjøligere temperaturer under panseret gir sammen de målbare hestekrefter og gassresponsen som motorsportteam ser etter.

Ofte stilte spørsmål

Spørsmål: Hvilken titankvalitet er best for et motorsykkeleksosanlegg?
Grad 2 sveiset rør til ASTM B337 er standardvalget for eksosrør og lyddemperskall, mens grad 1 er foretrukket for dype-formede belg. Grad 5 brukes til høy-stenger, flenser og festemidler i stedet for selve røret.

Spørsmål: Hvor mye lettere er en titaneksos enn en i rustfritt stål?
Titan har en tetthet på omtrent 4,51 g/cm3 mot omtrent 7,9 g/cm3 for rustfritt stål, så et titansystem er typisk 40-50 % lettere for samme veggtykkelse og geometri.

Spørsmål: Hvilken fylltråd skal brukes til TIG-sveising av titaneksosrør?
ERTi-1 eller ERTi-2 trådtilpasning Grad 1 eller Grade 2 basismetall er standard. Fyllstoffkvaliteten bør matche rørkvaliteten slik at sveisesonen beholder sammenlignbar duktilitet og korrosjonsmotstand.

Spørsmål: Hvilke borestørrelser er tilgjengelige for titan flex belger?
Vanlige størrelser inkluderer 38,1 mm, 44,5 mm, 47,6 mm, 60 mm, 63,5 mm, 70 mm, 76,2 mm, 89 mm, 101,6 mm og 127 mm. Lengde, lagtall og konvolusjonsnummer er spesifisert i henhold til aksial bevegelse og termiske sykluser.

Spørsmål: Trenger et eksosanlegg i titan etter-sveisevarmebehandling?
Ikke for vanlig kommersielt rent eksosrør. Spenningsavlastning brukes når flathetsgrensene er stramme eller når enheten ser vedvarende høye-temperaturvibrasjoner.

Spørsmål: Hvorfor misfarges titaneksosrør etter bruk?
Varmesykling gjør det naturlige oksidlaget tykkere og produserer halm, blå og lilla nyanser forbundet med titaneksos. Dette er et overflateoksid, ikke korrosjon, og reduserer ikke veggstyrken.