自動車エキゾーストマニホールド用ロストワックスインベストメント鋳造

製品導入

エキゾーストマニホールド材質の特徴と要求事項

初期の自動車エンジンは単位重量あたりの出力が低く、燃料の燃焼効率も低く、排気ガスの温度は 500 度を超えませんでした。 自動車エンジンの効率向上に伴い、排気温度は600～650度まで上昇します。 近年、先進国は自動車の排ガス基準を継続的に改善しており、触媒技術やターボチャージャ技術の適用により、エキゾーストマニホールドの作動温度は大幅に上昇し、750度以上に達しています。 エンジン性能のさらなる向上に伴い、エキゾーストマニホールドの作動温度も上昇していきます。 同時に、エンジン技術の進歩に伴い、自動車エキゾーストマニホールド用ロストワックスインベストメント鋳造の構造も複雑化しています。 また、周期的かつ交互の温度条件下で使用する必要があるため、エキゾーストマニホールドの材質には高温性能だけでなく鋳造性も要求されます。 したがって、エキゾーストマニホールドの材質には次のような特性が必要となります。

1. 良好な高温酸化耐性

エキゾーストマニホールドは高温サイクルや交互条件下で長時間動作するため、高温での材料の耐酸化​​性はエキゾーストマニホールドの寿命に直接影響します。 通常の鋳鉄では明らかに要求を満たすことができず、材料の高温酸化耐性を向上させるために合金元素を材料に添加する必要があります。

2. 安定した微細構造

室温から動作温度までの範囲では、材料の相変化はできる限り少ないかまったくない必要があります。 相変化により体積変化が生じ、内部応力や変形が生じ、製品の性能や寿命に影響を与えるためです。 したがって、マトリックス材料は安定したフェライトまたはオーステナイト組織であることが好ましい。 高温条件下で使用される鋳鉄部品の損傷形態は、主に高温条件下での腐食として現れます。 構造内の構成相（グラファイトカーボンなど）が酸化された後、酸化物の体積は元の体積よりも大きくなり、鋳造品の不可逆的な膨張を引き起こします。

片状黒鉛、虫状黒鉛、球状黒鉛の 3 つの黒鉛形状と比較して、球状黒鉛を使用した鋳鉄が最も優れた高温耐性を備えています。 その理由は、鋳鉄の凝固過程では片状黒鉛が先行相成長し、共晶凝固が終了すると共晶グループ内の各黒鉛が連続した分岐した三次元形状を形成するためである。 高温では、グラファイトが酸化された後に酸素が金属の内部に侵入すると、微細なチャネルが形成され、酸化プロセスが促進されます。 球状黒鉛が核生成すると、単独である程度の大きさまで成長した後、母材に囲まれて孤立した球として存在します。 黒鉛球が酸化されるとチャネルが形成されなくなり、それ以上の酸化の進行が弱まります。 したがって、球状鋳鉄の高温酸化耐性は他の形態の黒鉛よりも優れており、酸化細孔が他の形態の黒鉛よりも鋳鉄の高温強度に与える影響は小さく、バーミキュラ黒鉛はその中間となります。

3. 熱膨張係数が小さい

熱膨張係数が小さいと、エキゾーストマニホールドの熱応力や熱変形が軽減され、製品の性能や耐用年数が向上します。

4. 優れた高温強度

高温で使用される場合には必要な強度要件を満たす必要があります。

5. 優れたプロセスパフォーマンスと低コスト

耐熱・耐高温の金属材料には多くの種類がありますが、エキゾーストマニホールドの形状は複雑であるため、エキゾーストマニホールドを製造する材料には製造性の良さと量産ニーズに見合ったコストが求められます。自動車産業における生産。

検出システム

銅シリカゾルインベストメント鋳造