Le collecteur d'échappement est relié au bloc-cylindres du moteur et collecte les gaz d'échappement de chaque cylindre et les guide dans le tuyau d'échappement principal à l'aide de tuyaux divergents. La principale exigence est de minimiser la résistance à l'échappement et d'éviter les interférences mutuelles entre les cylindres. Lorsque les gaz d'échappement sont trop concentrés, il y aura une interférence mutuelle entre les cylindres, c'est-à-dire que lorsqu'un cylindre s'épuise, il heurte simplement les gaz d'échappement qui n'ont pas été complètement évacué des autres cylindres. De cette façon, la résistance à l’échappement augmentera, réduisant ainsi la puissance de sortie du moteur. La solution à ce problème est de séparer autant que possible l'échappement de chaque cylindre, avec une branche pour chaque cylindre, ou une branche pour deux cylindres, et de rendre chaque branche aussi longue que possible et moulée indépendamment pour réduire l'influence mutuelle des gaz. dans différents tuyaux.
Le collecteur d'échappement doit prendre en compte les performances de puissance du moteur, les performances d'économie de carburant du moteur, les normes d'émission, le coût du moteur, la configuration de la cabine avant du véhicule et le champ de température correspondant, etc. Les collecteurs d'échappement couramment utilisés sur les moteurs à l'heure actuelle sont divisés en collecteurs en fonte et collecteurs en acier inoxydable en termes de matériaux. A partir du processus de fabrication, le collecteur d'échappement est réalisé par procédé de fonderie, notamment parmoulage à la cire perdueen raison de leur structure complexe.
Exigences pour les collecteurs d'échappement
1. Bonne résistance à l'oxydation à haute température
Le collecteur d'échappement fonctionne longtemps sous alternance cyclique à haute température. La résistance à l'oxydation du matériau à haute température affecte directement la durée de vie du collecteur d'échappement. La fonte ordinaire ne peut évidemment pas répondre aux exigences, et des éléments d'alliage doivent être ajoutés au matériau pour améliorer la résistance à l'oxydation à haute température du matériau.
2. Microstructure stable
Dans la plage allant de la température ambiante à la température de travail, le matériau ne doit pas subir de changement de phase ou minimiser autant que possible le changement de phase. Parce que le changement de phase entraînera des changements de volume, des contraintes internes ou des déformations, affectant les performances et la durée de vie du produit. Par conséquent, le matériau de matrice est de préférence une structure stable en ferrite ou austénite. La forme de destruction des pièces en fonte travaillant dans des conditions de température élevée se manifeste principalement par une corrosion dans des conditions de température élevée. Une fois les phases constitutives de l'organisation oxydées (comme le graphite-carbone), le volume de l'oxyde est supérieur au volume d'origine, provoquant une expansion irréversible de la pièce coulée. Comparée aux trois formes de graphite : flocons, vis sans fin et sphérique, la fonte à graphite sphérique présente la meilleure résistance aux températures élevées. La raison en est que pendant le processus de solidification de la fonte, le graphite en paillettes constitue la phase principale. A la fin de la solidification eutectique, le graphite de chaque groupe eutectique forme une forme tridimensionnelle ramifiée continue. À haute température, lorsque l’oxygène envahit le métal, le graphite s’oxyde pour former un canal microscopique qui accélère le processus d’oxydation. Lorsque le graphite sphérique se nuclée, il atteint une certaine taille et est entouré par la matrice. Il existe sous forme de boule isolée. Une fois la bille de graphite oxydée, aucun canal ne se forme, affaiblissant ainsi l'oxydation ultérieure. Par conséquent, la résistance à l’oxydation à haute température de la fonte ductile est meilleure que celle des autres formes de graphite, et les trous oxydés ont moins d’effet sur la résistance à haute température de la fonte que les autres formes de graphite. Le graphite vermiculaire se situe entre les deux.
3. Petit coefficient de dilatation thermique
Un faible coefficient de dilatation thermique favorise la réduction des contraintes thermiques et de la déformation thermique du collecteur d'échappement, et favorise l'amélioration des performances et de la durée de vie du produit.
4. Excellente résistance à haute température
Il doit répondre aux exigences de résistance nécessaires du produit lorsqu'il est utilisé à des températures élevées.
5. Bonnes performances de processus et faible coût
Il existe de nombreux types de matériaux métalliques résistants à la chaleur et aux hautes températures, mais en raison de la forme complexe du collecteur d'échappement, le matériau utilisé pour fabriquer le collecteur d'échappement doit avoir de bonnes performances de processus et son coût doit répondre aux besoins de masse. production dans l'industrie automobile.
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