自動車用チタン部品
Wstitanium は、エンジン、シャーシ、排気システムなど、世界中の自動車メーカーに高品質のカスタマイズされたチタン部品ソリューションを提供することに尽力しています。
- ISO 9001：2016認定
- ISO 13485：2015認定
- 年中無休のエンジニアリング サポート
- 厳しい公差: +/- 0.005mm
自動車用チタン部品のCNC加工
自動車用チタン排気管の溶接
自動車用チタン部品メーカー
チタンおよびチタン合金は、その優れた総合特性により、高級レーシングカーから高級車に至るまで、自動車業界でますます人気が高まっています。Wstitaniumは、エンジン、シャーシ、排気システムなど、世界中の自動車メーカーに高品質でカスタマイズされたチタン部品ソリューションを提供することに尽力しています。
チタン自動車部品の利点
チタンおよびチタン合金は、低密度、高強度、優れた耐腐食性、良好な高温特性、優れた疲労特性などから、自動車分野において大きな応用可能性を示しています。エンジンシステムのバルブ、バルブスプリング、コネクティングロッド、クランクシャフトから、シャシーシステムのサスペンションスイングアーム、コントロールアーム、ハーフシャフト、排気システムのエキゾーストマニホールドやエキゾーストパイプ、ボディシステムのボルトやナット、ボディ構造部品など、自動車の様々な主要部品にチタンが使用されています。
高い強度重量比
チタンの強度は鋼鉄に匹敵しますが、密度は鋼鉄の60%に過ぎません。引張強度は900～1100MPaに達します。自動車エンジンのクランクシャフト、コネクティングロッドなどの部品にチタン合金を使用することで、部品の重量を大幅に軽減できます。
良い成果
チタン合金は高温下でも優れた機械的特性を維持します。エンジンバルブやターボチャージャー部品にチタン合金を使用することで、高温による性能低下を効果的に回避できます。
優れた耐食性
チタンは優れた耐食性を有し、自動車排気ガスを含む様々な化学物質の浸食に耐えます。自動車の排気システムやシャシー部品などにチタン合金を使用することで、部品の耐用年数を大幅に延ばすことができます。
耐疲労性
チタンは優れた疲労特性を有し、何百万回もの交番荷重にも破損することなく耐えることができます。サスペンションシステムやトランスミッションシステムなどのチタン部品に使用され、耐用年数と安全性を効果的に向上させます。
自動車におけるチタン部品の応用事例
チタンはもともと高級レーシングカーや高級スポーツカーに使用されていました。これらの車両は性能を極限まで追求し、高性能素材であるチタンに高いコストを支払うことをいとわないのです。例えば、F1（フォーミュラワン）では、エンジンの主要部品にチタン合金が広く使用されています。材料技術の継続的な進歩に伴い、一般乗用車や商用車におけるチタンおよびチタン合金の適用範囲は徐々に拡大しています。
Valve
バルブはエンジンの吸気と排気を制御する部品であり、頻繁に開閉する必要があります。チタン合金バルブは重量を30～50%軽減します。フェラーリやランボルギーニなどのブランドの一部のモデルでは、チタン合金バルブが広く採用されています。チタン合金バルブは、エンジンが容易に高回転域に到達し、より強力なパワーを発揮するのに役立ちます。
バルブスプリング
バルブスプリングの主な機能は、空気漏れを防ぎ、バルブを戻すための弾性力を提供することです。メルセデス・ベンツのAMGシリーズの高性能エンジンには、チタン合金製のバルブスプリングが採用されています。これらのエンジンは、高負荷・高回転条件下で運転されます。チタン合金製のバルブスプリングは、安定した作動により、バルブの正常な開閉を保証します。
コネクティングロッド
コネクティングロッドは、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するエンジンの主要部品です。チタン合金製コネクティングロッドは、燃費を5～10%削減し、出力を8～12%向上させます。例えば、F1レースエンジンでは、チタン合金製コネクティングロッドが標準装備されています。
クランクシャフト
クランクシャフトは運転中に複雑な曲げ、ねじり、衝撃荷重に加え、高温や潤滑条件の影響も受けます。チタン合金は高い強度と優れた疲労特性を備えており、より大きな荷重に耐え、疲労破壊のリスクを低減します。例えば、ロールスロイスはチタン合金製のクランクシャフトを使用しています。
排気管
耐熱性と耐腐食性に優れたチタン合金製エキゾーストパイプは、高温や腐食性ガス下でも長期間良好な性能を維持し、錆びや損傷が発生しにくいのが特徴です。例えば、ドゥカティのオートバイにはチタン合金製エキゾーストパイプが広く採用されています。
ボルトとナット
チタン合金製のボルトとナットは、接続強度を確保しながら大幅な軽量化を実現します。湿気や腐食性の高い環境でも錆びにくく、緩みにくいのが特徴です。例えば、テスラの一部モデルではチタン合金製のボルトとナットが使用されています。
自動車用チタン部品の製造技術
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鋳造
インベストメント鋳造は、エンジンブロックやシリンダーヘッドなど、複雑な形状の部品を高い寸法精度（±0.1～±0.2mm）と良好な表面品質（表面粗さRa：3.2～6.3μm）で製造する技術の一つです。砂型鋳造は比較的低コストで、大型で比較的単純な形状のチタン部品の製造に適しています。寸法公差は一般的に±0.5～±1.5mm、表面粗さRa：12.5～50μmです。
鍛造
熱間鍛造は、チタン合金の再結晶温度（一般的に850～1050℃）以上の温度で行う鍛造です。熱間鍛造は、自由鍛造と型鍛造に分けられます。自由鍛造は、チタン部品の試作や少量生産に適しています。型鍛造は、所定の金型キャビティにブランク材をセットし、圧力をかけながらキャビティ内にブランク材を充填することで、金型と同じ形状の鍛造品を得ます。
温間鍛造は、再結晶温度以下で室温以上の温度域（通常400～800℃）で行う鍛造プロセスです。温間鍛造では金型に対する要求が高く、金型の寿命と鍛造品の品質を確保するためには、特殊な金型材料と潤滑対策が必要です。温間鍛造は、エンジンバルブやコネクティングロッドなど、寸法精度と表面品質に対する要求が高い中小型チタン部品の製造に適しています。
CNC加工
CNC加工には、適切な工具、形状パラメータ、切削パラメータを選択する必要があります。一般的な工具材料は、超硬合金、セラミック、立方晶窒化ホウ素（CBN）です。刃先の強度を高め、工具の摩耗を減らすために、より小さなすくい角（-5°～5°）とより大きなバック角（8°～12°）を使用します。刃先傾斜角は通常-5°～0°です。切削パラメータの選択原則は、切削速度を低く、送り速度を大きくし、切削深さを浅くすることです。一般的に、切削速度は30～80m/分、送り速度は0.1～0.3mm/r、切削深さは0.5～2mmです。同時に、切削液を十分に活用して冷却と潤滑の役割を果たします。
CNC研削
チタン部品の寸法精度と表面品質を向上させるために、研削加工が用いられます。研削ホイールの研磨材は一般的に炭化ケイ素（SiC）または立方晶窒化ホウ素（CBN）で、バインダーはセラミック、樹脂、または金属です。研削パラメータとしては、低めの研削速度（20～30m/s）、浅い研削深さ（0.01～0.05mm）、大きな送り速度（0.1～0.3mm/r）が用いられます。同時に、冷却と潤滑を強化し、大量の研削液を用いて研削熱を適時に除去することで、部品の焼損を防ぎます。
チタン部品は優れた性能を有し、自動車の様々なシステムにおいて重要な役割を果たし、自動車の性能向上と軽量化に大きく貢献してきました。現在、自動車用チタン部品はコストなどの課題に直面していますが、材料技術の継続的な進歩により、今後の発展の見通しは広く、近い将来、自動車用チタン部品の普及が進み、自動車産業の発展をさらに促進するものと期待されています。
