Il titanio all'interno del motore

Nonostante il titanio abbia fatto strada nella produzione in serie di particolari di auto, il suo uso è limitato ad applicazioni di nicchia in quanto il costo di prodotti semi-finiti in titanio è ancora restrittivo.

Il titanio è stato introdotto per ottenere vantaggi dal punto di vista del peso e della funzionalità di alcuni particolari.

Le proprietà specifiche della lega di titanio più usata sono confrontabili con quelle di un acciaio trattato termicamente ad altissima resistenza, con quelle dell'Ergal e con quelle di una lega di magnesio forgiata ad alta resistenza. Le leghe di titanio sono chiaramente superiori agli altri materiali metallici quando il componente è destinato a massima resistenza o massima resistenza a fatica.

I produttori sono pronti ad utilizzare materiali molto costosi nelle auto e nelle moto, se ciò contribuisce a ridurre le masse rotanti e quelle in moto alterno.

Bielle

Le bielle non sono solo progettate per resistere a fatica, quelle realizzate in titanio sono delicate nella regione del foro di diametro maggiore, dove data la loro ridotta espansione termica rispetto all'albero deve essere mantenuto un gioco maggiore dei cuscinetti. La produzione di bielle in titanio è associata a d un costo addizionale, poichè a causa della bassa resistenza ad usura il titanio dev'essere rivestito nelle zone sensibili. Inoltre la lavorazione del titanio è difficoltosa e il suo incremento di sensibilità all'intaglio necessita di ottimizzazioni strutturali e di fasi aggiuntive nel processo di produzione. Per queste ragioni il risparmio di peso può raggiungere solo il 20% ed hanno tipicamente profilo ad I anzichè ad H come le bielle in acciaio.

Valvole

Un'altra applicazione attrattiva sono le valvole, in questo caso le masse in moto alterno determinano la velocità massima del motore. I requisiti richiesti ai materiali per valvole sono molti: oltre a resistere ad alti carichi termici con temperature di scarico oltre i 900°C, la base della valvola è messa sotto sforzo da contatto ciclico con la sede della valvola stessa; lo stelo è invece soggetto a carichi occasionali di flessione. Un'alternativa plausibile al corrente uso dell'acciaio è l'utilizzo di leghe di alluminio-titanio e leghe di titanio resistenti alle alte temperature. Tutto ciò permette riduzioni di peso dal 40 al 50%.

Questa riduzione di peso può permettere un incremento del regime massimo di rotazione di 500 rpm e, se la riduzione di massa non è interamente convertita in aumento di giri al minuto, essa produce un risparmio di combustibile ed una riduzione della massa delle molle delle valvole di un ulteriore 15-20%.

Le molle delle valvole possono essere facilmente prodotte in titanio e sono largamento usate nelle competizioni. Quando vengono accoppiate a valvole in TiAl si può ottenere una riduzione della massa fino al 70%.

Meno peso = più potenza!!!!!