Kipufogócső Alapanyag Fajták: Átfogó Útmutató
A fémforgácsolási ipar rendkívül sokféle alkatrészt állít elő számos különféle anyagból. Minden anyag saját egyedi jellemzőivel rendelkezik, amelyeket az ötvözőelemek, a hőkezelés, a keménység stb. befolyásolnak. Ezek pedig befolyásolják a forgácsolószerszám-geometria, a minőség és a forgácsolási adatok kiválasztását.
Acélok a Kipufogócsövekben
ISO P - Az acél a legnagyobb anyagcsoport, ötvözetlen acéloktól az erősen ötvözött acélokig terjed, beleértve az acélöntvényeket és a ferrites és martenzites rozsdamentes acélokat is. A megmunkálhatóság általában jó, de erősen eltérhet az anyag keménységétől, széntartalmától stb.
ISO M - A rozsdamentes acélok közé olyan anyagok tartoznak, amelyek legalább 12% krómot tartalmaznak. Egyéb ötvözetek tartalmazhatnak nikkelt és molibdént. Az anyagcsalád igen széles: ferrites, martenzites, ausztenites és ausztenites-ferrites (duplex). A rozsdamentes acél mikroszerkezete elsősorban annak kémiai összetételétől függ, melyben a legfontosabb ötvözőkomponensek a króm (Cr) és a nikkel (Ni).
A normál Cr-tartalom 12-18%. A martenzites rozsdamentes acélok széntartalma viszonylag magas, ami edzhetővé teszi őket. A ferrites acélok mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek. Gyakran használják olyan alkalmazásokban, amelyek csak korlátozott korrózióállóságot igényelnek. A ferrites anyag viszonylag olcsó a kisebb Ni-tartalomnak köszönhetően. A martenzites acélok edzhetők, és használhatók evőeszközök, borotvapengék, sebészi eszközök stb.
A rozsdamentes acélok főcsoportja az ausztenites acélok; a leggyakoribb összetétel a 18% Cr és 8% Ni (pl. 18/8 acélok, 304-es típus). Korróziónak jobban ellenálló acél 2-3% molibdén hozzáadásával hozható létre, melyet gyakran „saválló acélnak” is neveznek: (316-os típus).
Kipufogórendszerek katalizátor nélkül
Ötvözetlen és Gyengén Ötvözött Acélok
Ötvözetlen acélokban a széntartalom általában csak 0,8%, míg az ötvözött acélokban további ötvözőelemek találhatók. A keménység 90 és 350 HB között változik. A legjellemzőbb felhasználási területek: építőipari acél, szerkezeti acél, mélyhúzott és sajtolt termékek, nyomástartó acéltartályok, valamint különféle öntött acélok.
Általánosságban a megmunkálhatóság nagyon jó edzett acélokhoz. A gyengén ötvözött acélok a legelterjedtebb anyagok a fémforgácsolás területén. Mo- és Cr-ötvözésű nyomástartóedény-acélok használatosak magasabb hőmérsékleten. Általános felhasználások: tengelyek, szerkezeti acélok, csövek és kovácsolt alkatrészek.
Erősen Ötvözött Acélok
Az erősen ötvözött acélok a szénacélok 5% feletti teljes ötvözőanyag-tartalommal. Általánosságban a megmunkálhatóság a nagyobb ötvözőanyag-tartalommal és keménységgel csökken.
Öntöttvas a Kipufogócsövekben
ISO K - Az öntöttvas az acéllal szemben rövid forgácsú anyag. A szürkeöntvények (GCI) és alakítható acélöntvények (MCI) könnyen megmunkálhatók, míg a gömbgrafitos öntöttvas (NCI), a kompakt öntöttvas (CGI) és az ausztemperált öntöttvas (ADI) nehezebben megmunkálható.
Az öntöttvas olyan Fe-C összetételű anyag, ami viszonylag sok Si-t (1-3%) is tartalmaz. A széntartalom 2% feletti, ami a C maximális oldhatósága az ausztenites fázisban. Rövid forgácsú anyagok jó forgácskezeléssel a legtöbb feltétel esetén.
Kipufogó tisztítás tippek és trükkök
A temperöntvény egy közel fehér vasmátrixból készül, amelyet két lépésben hőkezelnek, ferrites + perlites + temperált szén szerkezeteket előállítva, ami szabálytalan grafitszemcsékhez vezet, szemben a törésre hajlamosabb szürkeöntvény lamelláris szerkezetével.
A szürkeöntvény alacsony ütésszilárdsággal rendelkezik, alacsony forgácsolóerőket generál és a megmunkálhatósága nagyon jó. Kopás a forgácsolás során csak dörzsöléssel lép fel; vegyi kopás nem lép fel. A szürkeöntvény szakítószilárdsága kicsi, kis forgácsolási erőket ébreszt és a megmunkálhatósága nagyon jó.
A gömbgrafitos öntöttvasban gömb alakú a grafit, és fő jellemzője a jó merevség (Young modulusz); jó ütésszilárdság = szívós anyag, nem rideg; jó szakítószilárdság; rossz csillapítási tulajdonságok, nem nyeli el a motor rezgéseit; rossz hővezető-képesség, nagyobb hő keletkezik a forgácsolási folyamatban.
A CGI olyan anyag, mellyel a szilárdsággal és súlycsökkentéssel kapcsolatos igények is teljesíthetők, és ennek ellenére megmunkálható marad. A CGI hővezetési és csillapítási tulajdonságai az NCI és GCI tulajdonságai között vannak.
Az ausztemperált gömbgrafitos öntöttvas a hőkezelt öntöttvasak egy családja. Az ausztemperálásos hőkezelés a hidegen alakítható vasat ausztemperált gömbgrafitos öntöttvassá (ADI) alakítja, amelynek jellemzője a kiváló szilárdság, szívósság és fáradással szembeni ellenálló-képesség.
Egyéb Anyagok
ISO N - A nemvas anyagok lágyabb fémek, például alumínium, sárgaréz, vörösréz stb. A 13%-nál nagyobb szilíciumtartalommal rendelkező alumínium igen abrazív.
ISO S - A hőálló szuperötvözetek nagy számban tartalmaznak erősen ötvözött vas-, nikkel-, kobalt- és titánalapú anyagokat. Ezek tapadó anyagok, élrátétképződéssel járnak, megmunkálás során felkeményednek, és hőt termelnek.
ISO H - Ez a csoport 45-65 HRc keménységű acélokat és 400-600 HB keménységű kéregöntvényeket tartalmaz. A keménységük miatt nehezen megmunkálhatók.
O (Egyéb): Nem ISO. Hőre lágyuló műanyagok, hőre keményedő műanyagok, GFRP (üvegszálas erősítésű polimer/műanyag), CFRP (szénszálas erősítésű műanyag), szénszálas kompozitok, aramidszál erősítésű műanyag, keménygumi, grafit (műszaki).
Sport Kipufogódobok
Sport kipufogódob használata alaposan feldobja az autó küllemét. De nem csak azt, mivel jellegzetesen „sportos” hangjával már kilométerekről felhívja a járókelők és az autósok figyelmét magára.
Lapos, ovális, dupla, rozsdamentes, acél, polírozott, kerek, csapott és még ki tudja milyen formájúak, színűek és anyagúak lehetnek a sport kipufogódobok. Vannak mély, telt, vagy magasabb, élesebb hangzásúak. A nagyobb hanghatás érdekében olyan konstrukciót is vásárolhatunk, amelynek csőrendszere visszavezeti a dobba a kipufogó gázt, ami nagyban növeli a hanghatást.
Mivel a sport kipufogódob nem csak esztétikai elem, már azon kívül, hogy elvezeti a fölösleges kipufogó gázt, de hangszer is egyben, nagyon körültekintően és szilárdan kell rögzíteni. Mint általában a kipufogókat, hiszen azok erősen rezegnek, még akkor is, ha nem hangszerként funkcionálnak, továbbá nagyon magas hőmérsékletre is felmelegszenek, ami ugyancsak kikezdheti a rögzítés szilárdságát.
A legkifinomultabb igényeket is ki tudja elégíteni az a fajta, amelynek végén szűkítő tárcsa van felszerelve.
Kipufogórendszer Ellennyomása és Teljesítmény
A tökéletes kipufogórendszer biztosítja, hogya levegő-üzemanyag arány mindig helyes legyen, és a motor minimális üzemanyag-fogyasztás mellett maximális teljesítményt fejtsen ki. A kipufogó-rendszerek kialakításakor az egyik legfontosabb tényező a kipufogógáz kiáramlási energiája, amellyel elhagyja a kipufogó-rendszert, és kijut a levegőbe.
Ha a kipufogó-rendszerben a gyár által előírtnál nagyobb ellennyomás (azaz továb tart, amíg az elégett üzemanyag kijut a kipufogó-rendszerből) akkor egy bizonyos mennyiségű elégett gáz benn marad az égéstérben a szelepösszenyitási idő után is, és a szívóütem során összekeveredik a beáramló friss levegő-üzemanyag keverékkel. Az így létrejövő friss és égett üzemanyagból álló elegy lassabb égést eredményez a munkaütem során, ezért az ütem végén a keverék egy része még mindig ég (kevesebb üzemanyag ég el egységnyi idő alatt) Ezálltal csökken a motor teljesítménye, a kipufogócső pedig karakteres vörös szint kap, amelyet a kipufogási ütem alatt a hengerből a kipufogóba jutó, még mindig égő üzemanyag okoz.
Másrészt amikor az égő üzemanyag eléri a katalizátort, a katalizátor magja olvadni kezd. Az olvadási folyamat sebessége attól függ, hogy mekkora az ellennyomást érintő probléma. néhány perctől néhány hónapig terjedhet.
Ha a kipufogó-rendszer ellennyomása az előírtnál kisebb a gyártó által tervezetnél akkor agázok a kipufogási ütem során gyorsabban jutnak ki az égéstérből. A szelepösszenyitási idő alatt az elégett gázok könnyebben és gyorsabban áramlanak át a kipufogó-rendszeren, emiatt a szívószelepen át beáramló friss levegő-üzemanyagkeverék egy része ki tud jutni a kipufogószelepen keresztül, miután kinyomta az égett üzemanyagot az égéstérből.
Könnyen látható, hogy a gyenge ellennyomás miatt a levegő-üzemanyag keverék egy része elvész az égéstérből, akkor csökken a motor teljesítménye, hiszen egységnyi idő alatt kevesebb üzemanyagot égetünk el, mint amikor megfelelő az ellennyomás mértéke.
Kipufogórendszer Hibái és Karbantartása
A kipufogókról érdemes tudni, hogy a hangtompítók és a csövek károsodását főként nem a külső hanem a belső korrózió okozza. A tüzelő anyag égésénél víz képződik, ami láthatatlan formátumban vízgőzként távozik a kipufogórendszerből. 1 liter tüzelőanyag elégetésekor kb. 1 liter víz képződik. Alacsony hőmérsékleten a vízgőz egy része, lehülése következtében lecsapódik. Az ebből keletkező kondenzvíz a kipufogó rendszerben összegyűlik és a kipufogógáz kénkomponensével kénes savat képez. Ez károsítja belülről a kipufogórendszert.
A kipufogórendszer hibája általában úgy jelentkezik, hogy a kocsi egyre hangosabb. A másik gyakori probléma a katalizátor meghibásodása. A motor állapotától függően, 150-200 000 km-t után jelentkezhet az eltömődés okozta teljesítmény csökkenés. Magyarul, gyengébb lesz az autó, megnövekszik a fogyasztása. A másik hibalehetőség a kerámiatest törése, sérülése. Ezt ütődés, illetve hirtelen felcsapódó nagy mennyiségű víz okozhatja.
Katalizátorok a Kipufogórendszerben
A katalizátor elsődleges feladata a gépjárműveknél az, hogy a motorok kipufogógázának károsanyag-tartalmát csökkentse. Ezt azzal éri el, hogy a működése során fellépő magas hőmérsékleten a benne található nemesfémek a káros anyagok egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják.
A gyártáskor a nemesfémeket a katalizátor-mag extrudált kerámia méhsejt szerkezetére viszik fel. A kerámia-mag áramlási csatornák százait tartalmazza, ezek biztosítják, hogy az átáramló kipufogógázok a lehető legnagyobb felületen érintkezzenek a katalitikus reakciót létrehozó nemesfémekkel.
A gépjármű katalizátoroknak három fő fajtája létezik: két gázkomponensre ható, három gázkomponensre ható, és az utóbbi levegő-befúvásos változata. (Ezek angol nevéből (2-Way, 3-Way) ered a nálunk helytelen tükörfordításban meghonosodott “kétutas” illetve “háromutas” elnevezés.) Ezek különböző módszerrel, más-más kémiai reakció útján csökkentik a kipufogógáz károsanyag-tartalmát.
A dízel gépkocsiknál általában két gázkomponensre ható katalizátorokat használnak ami a CO és a HC kibocsátás csökkentésére szolgál. Az újabb magasabb környezetvédelmi előírásoknak is megfelelő gépkocsiknál azonban DPF szűrőket (Diesel Particulate Filter) azaz részecskeszűrőket is használnak. A részecskeszűrő mint nevéből adódóan is látszik a kipufogógázban lévő részecskéket főleg a kormot szűri ki.
A dízel károsanyag-kezelés utolsó fontos eleme a NOx kibocsátás csökkentése. Ez történhet az SCR katalizátor vagy a NOx tároló katalizátor katalizátor segítségével, mely megköti a szegény-keverékes üzemben a kipufogógáz NOx tartalmát, és dús üzemállapotban redukálja a N és CO2 -vé.
Alumíniumbevonatú Acél
Az utóbbi időben az európai Unióban minden kipufogódob és csőgyártó elsősorban alumíniumbevonatú acélt használ a termelési folyamat során. Mind az utángyártott piac számára előállított márkák, mind a kereskedelmi ellátásra termelő gyári, eredeti alkatrészgyártók aluminiumbevonatú acélt alkalmaznak ezekben az egységekben.
Az aluminiumbevonatú acél két anyagból áll, rétegelt acélból és alumíniumvédőrétegből. Ha az acélréteget csak az egyik oldalán fedjük be alumíniummal akkor egyrétegű alumíniumbevonatú acélról beszélünk, ha viszont mindkét oldalán alumíniummal vonjuk be kétrétegű alumíniumbevonatú acélról beszélünk.
A korrózióállóság mértéke a rétegelt acélt védő alumíniumréteg vastagságától függ. A vásárolt alumíniumbevonatú acél minőségét úgy állapíthatjuk meg, hogy megvizsgáljuk a gyártó által megadott számot, amely a rétegelt acél egy négyzetméterére eső alumínium védőréteg gramban meghatározott tömegét mutatja.
Tehát a "120gr/négyzetméter kétrétegű" jelzés azt jelenti, hogy az alumíniumozott acél mindkét oldalát 120 gramm aluminium borítja. ( Az ilye jó minőségű alumíniumbevonatú acélt az eredeti alkatrészeket gyártók használják a kereskedelmi forgalomba hozott termékeikhez, valamint az utángyártók a homlogizált gyártáshoz. Walkker Quality Plus
Az olcsóbb kipufogódobok gyártói általában, amellett, hogy nem követnek semilyem homologizációs irányelvet, nagyon gyenge minőségű, azaz alacsony aluminiumtartalmú aluminiumbevonatú acélt használnak, bizonyos esetekben pedig lágyacélt alkalmaznak a kipufogódobok belső csöveiben.
Hangtompítás a Kipufogórendszerben
A hangterjedés megakadályozása a reflexió megakadályozásával és a különböző hangfrekvenciák előrehaladó ill. a visszaverődő hullámainak átfedésével (interferencia) valósítható meg. A hangtompítást ebben az esetben többfajta módszerrel külön-külön, vagy azok egy dobban való alkalmazásával lehet megvalósítani.
A gépjárművek kipufogója csövekből és kipufogó dobokból áll. Modernebb járműveknél a kipufogóba belekerült a katalizátor is, ami a környezeti hatások csökkentésén kívül a hangtompításban is aktívan részt vesz.
A kipufogó rendszerekben általában egy vagy két darab kipufogódobot alkalmaznak a kellő hanghatások elérésének érdekében. Ezek a kipufogódobok általában kombinált hangtompítók amik, a reflexiós- és az abszorpciós tompítók kombinációi.
Ebben az esetben a hangtompító reflexiós része, több egymáshoz illesztett kamrából épül fel, melyek lyukacsos (perforált, pikkelyezett) csövekkel kapcsolódnak össze. Ez a módszer a kisfrekvenciás tompításra alkalmas (=mély hangok). Az abszorpciós rész hangelnyelőanyaggal ásvány-, üvegszálas-, fém- vagy kerámiagyapottal töltött kamrákból áll, amiben a kipufogógázt perforált csöveken keresztül vezetik, így a perforált csövön lévő lyukakon keresztül a kipufogógáz nagy része a hangtompító anyagba áramlik.
A hangtompító áramlási ellenállását alacsonyan kell tartani. Ellenkező esetben a kipufogási ütemben felfelé haladó dugattyút fékezi, ezáltal a motor veszít a teljesítményéből, a megfelelő öblítést gátolja. A rendszerekben az előhangtompító főként a motor teljesítményillesztését, míg a főhangtompító a tényleges hangtompítást szolgálja.
Táblázat: Kipufogócső Alapanyagok Összehasonlítása
| Anyag | Jellemzők | Előnyök | Hátrányok | Felhasználás |
|---|---|---|---|---|
| Ötvözetlen Acél | Kemény, változó széntartalom | Jó megmunkálhatóság, olcsó | Korrozióra hajlamos | Építőipari acél, szerkezeti acél |
| Rozsdamentes Acél | Min. 12% króm, egyéb ötvözetek | Kiváló korrózióállóság | Drágább, nehezebb megmunkálás | Sportkipufogók, saválló alkalmazások |
| Alumíniumbevonatú Acél | Acélréteg + alumínium védőréteg | Jó korrózióállóság, olcsóbb mint a rozsdamentes | Alumíniumréteg sérülékeny | Gyári kipufogórendszerek |
| Öntöttvas | Fe-C ötvözet, magas széntartalom | Jó csillapítási tulajdonságok | Rideg, nehéz | Régebbi kipufogórendszerek |