Nowa jakość uszczelnień

Federal-Mogul

Przykłady uszczelek HTA wykonanych ze stali o zwiększonej odporności termicznej

Coraz wyższe ciśnienia w cylindrach i temperatury w układach wydechowych dużych silników wysokoprężnych wymagają coraz skuteczniejszego uszczelniania połączeń między odcinkami gazowych kanałów.

Opracowane przez Federal-Mogul Sealing technologie uszczelnień silników pojazdów ciężarowych zapewniają niezawodną pracę przy ciśnieniu w cylindrach sięgającym 250 barów i temperaturze układu wydechowego do 1000°C. Nowe uszczelki głowicy mają konstrukcję hybrydową łączącą technologię stali wielowarstwowej MLS (multi layer steel) z płynnym uszczelnieniem elastomerowym. Stopy żaroodporne HTA (high temperature alloys) oraz odporne na wysokie temperatury powłoki HTC (high temperature coatings) uszczelniają złącza kanałów wylotowych podczas pracy w temperaturach przekraczających zakres termicznej odporności tradycyjnych uszczelek ze stali nierdzewnej i grafitu.

Uszczelka podgłowicowa wyposażona w dodatkowe uszczelnienie elastomerowe

Wyposażenie stalowej uszczelki MLS w dodatkową powłokę elastomerową sprawia, iż wymaganą szczelność połączenia daje się uzyskiwać przy znacznie mniejszych siłach dociskających do siebie uszczelniane powierzchnie. Stwarza to większe możliwości projektowania lżejszych, ale wytrzymałych konstrukcji silników o ciśnieniach wewnętrznych w cylindrach rzędu 250 barów. Co więcej, tworzone produkty elastomerowe niwelują wpływ zmiennych temperatur na szczelność połączeń elementów metalowych.

Optymalizacja w procesie ALD

Technologia uszczelek stalowo-elastomerowych wykorzystuje opracowany przez Federal-Mogul proces ALD (analysis-led-design), którego zadaniem jest optymalizacja układu tworzonego przez głowicę cylindrów i kadłub silnika oraz znajdujące się pomiędzy nimi uszczelki. ALD pomaga wybrać odpowiednią technologię uszczelniania i weryfikować jej skuteczność, gdyż pozwala przewidzieć zachowanie uszczelnienia i określić jego trwałość jeszcze przed zastosowaniem w prototypowym silniku. Dzięki temu można wyeliminować kosztowne zmiany konstrukcyjne na etapie opracowywania nowego modelu silnika.

Miejsca zastosowań nowych uszczelnień w silniku wysokoprężnym

Proces ALD jest wykorzystywany także do optymalizacji silnie obciążonych termicznie uszczelek w układzie wylotowym, gdzie wahania wysokich temperatur i redukcja masy podzespołów wymuszane są obecnie przez coraz powszechniejsze stosowanie downsizingu, turbodoładowania i recyrkulacji spalin (EGR). Te ekstremalne warunki przy użyciu tradycyjnych uszczelek mogą powodować odkształcenia kołnierzy rozbieralnych połączeń.

Zwiększony zakres pracy

Uszczelki ze stopów żaroodpornych HTA pracują w temperaturach do 1000°C, czyli znacznie wyższych niż obecne standardowe stale nierdzewne. Odporność termiczna uszczelek HTA jest dopasowana do indywidualnych wymagań w szerokim zakresie zastosowań: turbosprężarki, rury i kolektory wydechowe, układy recyrkulacji spalin EGR...

Powstały również powłoki HTC zapewniające skuteczne mikrouszczelnienie złącza. Wyprodukowana na bazie wody powłoka HTC wykazuje stabilność termiczną powyżej 1000°C.