SAE J2515-2017
Materiales de alta temperatura para colectores de escape

Estándar No.

SAE J2515-2017

Fecha de publicación

2017

Organización

SAE - SAE International

Ultima versión

SAE J2515-2017

Alcance

Un subcomité dentro de la División 35 de SAE ISTC ha escrito este informe para proporcionar a los ingenieros y diseñadores automotrices una comprensión básica de las consideraciones de diseño y la disponibilidad de materiales a altas temperaturas para el uso del colector de escape. Se espera que constituya una referencia concisa de las características importantes de los materiales ferrosos fundidos y forjados seleccionados disponibles para esta aplicación, así como de los métodos empleados para su fabricación. Se analizan los diferentes tipos de colectores utilizados en los diseños de motores actuales junto con su rango de aplicabilidad. Finalmente@ se proporciona una descripción general de las propiedades mecánicas@ químicas@ y termofísicas de las aleaciones comúnmente utilizadas@ junto con discusiones sobre la importancia de tales propiedades. Antecedentes: La Figura 1 proporciona un diagrama de un colector de escape fabricado típico, en este caso para un lado de un motor de ocho cilindros. Las versiones fundidas son similares en geometría. En términos simples, proporciona un medio para contener los gases de escape generados por cada cilindro dentro del bloque del motor, combinando el volumen y pasando el gas al convertidor catalítico. Las demandas operativas sobre los colectores de escape, como ocurre con muchos otros componentes del motor con temperaturas elevadas, han aumentado significativamente durante la última década. Hay numerosas razones por las que esto ha ocurrido, incluidas las razones habitualmente citadas de requisitos de emisiones más estrictos, eficiencias de combustible mejoradas y diseño hacia una mayor potencia específica del motor (kW/kg) con un efecto final acumulativo que produce temperaturas más altas de los gases de escape. Las técnicas utilizadas para cumplir con los requisitos de emisiones@, como la adición de sistemas de inyección de aire y el uso de variaciones controladas en las relaciones aire-combustible@, han cambiado los niveles generales de hidrocarburos@ y@ bajo ciertas condiciones@ han aumentado la emisividad de los gases de escape@ aumentando aún más la temperatura de la pared interior del colector. Esto ha llevado a exigencias de resistencia a temperaturas mucho más elevadas, fluencia y fatiga en las aleaciones del colector de escape. Los escudos térmicos radiactivos que ahora se utilizan para proteger los componentes electrónicos debajo del capó de las altas temperaturas exacerban aún más el problema al reflejar el calor que de otro modo se perdería en el colector. Tales demandas térmicas conducen a una resistencia reducida de la aleación simplemente debido a las temperaturas más altas, pero quizás lo más importante es que también se pueden desarrollar tensiones internas más altas a partir de gradientes térmicos más altos a través de consideraciones de desajuste de expansión térmica en la interfaz entre la culata y el colector. El efecto acumulativo se convierte entonces en temperaturas más altas en combinación con tensiones cíclicas más altas. La fatiga térmica (una condición en la que las variaciones de tensión dependientes del tiempo ocurren directamente como resultado de un desajuste de expansión térmica y una restricción mecánica) se convierte en un tema importante. Esto produce distorsión@ escape de gas@ y agrietamiento de los componentes metálicos. Para evitar tales problemas, los diseñadores han tenido que examinar aleaciones más fuertes y emplear diseños mecánicos alternativos.

SAE J2515-2017 Historia

• 2017 SAE J2515-2017 Materiales de alta temperatura para colectores de escape
• 1999 SAE J2515-1999 Materiales de alta temperatura para colectores de escape