लोकोमोटिव के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग का अनुप्रयोग डिजाइन
उच्च शक्ति वाला टाइटेनियम मिश्र धातु विमानन स्प्रिंग्स की तैयारी के लिए सबसे अच्छी उम्मीदवार सामग्री में से एक है। टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स का पहला अनुप्रयोग 1970 में शुरू हुआ, जब मैकडॉनेल डगलस ने डीसी-10 वाइड-बॉडी विमान में Ti-13V-11Cr-3Al मिश्र धातु स्प्रिंग्स का उपयोग किया, मुख्य रूप से नाक और मुख्य लैंडिंग लॉक स्प्रिंग्स, साथ ही लिफ्ट और एलेरॉन नियंत्रण स्प्रिंग्स में।
1971 में, RMI ने बीटा-सी (TB9) मेटास्टेबल टाइटेनियम मिश्र धातु का आविष्कार किया। उच्च शक्ति और कम मापांक के अलावा, मिश्र धातु में उत्कृष्ट शीत प्रसंस्करण गुण भी होते हैं और इसे आसानी से स्प्रिंग वायर में तैयार किया जा सकता है। TB9 टाइटेनियम मिश्र धातु ने धीरे-धीरे मुश्किल से संसाधित होने वाले Ti-13V-11Cr-3Al मिश्र धातु की जगह ले ली और बोइंग 757 संकीर्ण-शरीर वाले विमान के केबिन के दरवाजे के लिए संतुलन वसंत के रूप में इस्तेमाल किया गया, जिससे वजन 66.6% तक कम हो गया। बाद में, बोइंग 777, एयरबस A330, A340 और अन्य मॉडलों पर भी TB9 टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स का उपयोग किया गया।
विमानन क्षेत्र के अलावा, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लोकोमोटिव स्प्रिंग्स में भी कई फायदे और अनुप्रयोग उदाहरण हैं। सबसे पहले, टाइटेनियम मिश्र धातु में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है, जो विशेष रूप से कठोर वातावरण में जटिल संक्षारण उपचार प्रक्रिया को कम कर सकता है, और स्प्रिंग्स की दीर्घकालिक स्थिर सेवा सुनिश्चित कर सकता है और वाहनों की रखरखाव लागत को कम कर सकता है। दूसरे, टाइटेनियम मिश्र धातु का घनत्व स्टील के घनत्व का लगभग 60% ही होता है, और टाइटेनियम मिश्र धातु का लोचदार मापांक और कतरनी मापांक स्टील के लगभग आधे होते हैं। टाइटेनियम स्प्रिंग्स के डिजाइन के लिए आवश्यक कॉइल की प्रभावी संख्या स्टील स्प्रिंग्स की तुलना में केवल आधी है, इसलिए सैद्धांतिक वजन में कमी लगभग 70% तक पहुँच सकती है। लोकोमोटिव स्प्रिंग्स की वास्तविक लोड और असेंबली आवश्यकताओं के अनुसार, टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स का उपयोग वजन को 40% ~ 60% तक कम कर सकता है। स्प्रिंग वजन में कमी न केवल ऊर्जा बचा सकती है और वाहन का माइलेज बढ़ा सकती है, बल्कि वाहन के लचीलेपन और हैंडलिंग को बेहतर बनाने में भी मदद कर सकती है।
इसके अलावा, टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स में भी अच्छी भिगोना विशेषताएँ होती हैं। आंदोलन के दौरान त्वरण और मंदी के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। कम वजन या कम ऊर्जा लोचदार विरूपण का कारण बन सकती है, जिससे लोड के तहत आंदोलन अधिक सुचारू और अधिक नियंत्रणीय हो जाता है। वर्तमान में, कई मोटरसाइकिल और साइकिलें स्टील स्प्रिंग्स को बदलने के लिए मध्यम-शक्ति टाइटेनियम मिश्र धातु (TC4) स्प्रिंग्स का उपयोग करती हैं, मुख्य रूप से टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स की अच्छी भिगोना विशेषताओं के कारण, जो ऊबड़-खाबड़ सड़क की स्थिति में आराम को बेहतर बनाती हैं।
इसी समय, टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स के डिजाइन में कई विवरणों पर ध्यान देने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, वर्तमान स्प्रिंग डिज़ाइन मानक GB / T 23935-2009 "बेलनाकार पेचदार स्प्रिंग्स का डिज़ाइन और गणना" मुख्य रूप से स्टील स्प्रिंग्स पर लक्षित है, और स्प्रिंग हेलिक्स कोण 5 डिग्री से 9 डिग्री तक है। हालांकि, टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स में कम लोचदार मापांक और कतरनी मापांक, प्रभावी कॉइल की एक छोटी संख्या और एक हेलिक्स कोण होता है जो अक्सर 9 डिग्री से अधिक होता है। मौजूदा मानक और गणना सूत्र टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स की डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं, और कठोरता गणना सूत्र को संशोधित करने की आवश्यकता है।