排気マニホールド用高温 RTV シリコン: 仕様、準備、硬化、および熱制限

排気マニホールドのシールは、室温での加硫シリコンが処理できる範囲の限界に位置します。フル負荷のエンジンの鋳造マニホールド フランジは 500 ℃ ～ 650 ℃ の間で動作し、ターボチャージャー付きエンジンのタービン入口は 800 ℃を超えることがあります。典型的な高温 RTV シリコーンの連続使用上限は 260 ℃ ～ 315 ℃です。これらの数値間の距離は、同じチューブのシーラントが、ある場所では何年も接合部を保持し、別の場所では 1 週間以内に破損する理由を説明しています。

規律を持って使用される高温 RTV シリコーンは、排気作業用の実用的なワークショップ材料です。新しいガスケットをフランジに貼り付けて軽い表面ピッチングを行い、マニホールドの下流のスリップ ジョイントまたはボール フランジをシールし、遮熱ファスナーを保護し、クーラー接続部の周囲にフィレットを形成します。マニホールドガスケットの交換品として、または亀裂や錆による穴あきの修理として使用されますが、すぐに故障し、酸素センサーを持ち込んでしまう可能性があります。

以下のセクションでは、材料とは何か、その定格が実際に何を意味するのか、排気システムのどこに属するのか、接合部が熱サイクルに耐えられるように適用する方法、およびどの故障モードがシーラントではなく接合部を指すのかについて説明します。

エキゾーストマニホールドがシーラントを罰する理由

マニホールド ジョイントの軟質シーラントには 3 つの物理的条件が作用し、3 つすべてが同時に作用します。

極端に繰り返される温度変動

マニホールド フランジは、排気バルブ自体を除けば、車両のボルト接合部の中で最も広い温度範囲に耐えます。周囲温度でのコールドスタートから長い坂道での激しい引っ張りまで、路面は数分間で数百度を通過し、ドライバーが離陸すると再び冷えます。硬化したシリコーンゴムはその動きに追従できますが、連続定格を超えるたびに弾性回復に多少のコストがかかり、その損失は数千サイクルにわたって蓄積されます。

異種金属間の膨張差

アルミニウムのシリンダー ヘッドは、同じ温度変化で鋳鉄マニホールドの約 2 倍の速度で膨張します。フランジ面では 2 つの部品が互いにスライドし、それらの間にあるものにはせん断力がかかります。シーラントの柔らかいフィルムはその動きを許容します。厚くてたっぷりと充填されたビーズはそうではなく、伸びるのではなく一方の面から引き裂かれます。

振動、ボルトの緩和、表面スケール

マニホールド ファスナーは短く、高温で負荷が大きいため、ジョイントのサイクルに応じて予圧が失われます。ボルトが緩んでいるとフランジが呼吸し、高温のガスがシールラインに送り込まれます。古いエンジンでは、フランジ面のスケールや孔食によって接触面積が減少し、ガスケットだけではギャップを埋めることができなくなります。関節として機能しなくなった関節を補うシーラントはありません。

高温 RTV シリコーンとは何か、そしてその評価が実際に何を意味するのか

素材を分かりやすく言うと

1 液型 RTV シリコーンは、シリコーン ポリマーをベースとしたペーストで、フィラーで増粘され、空気中の湿気で硬化します。高温グレードでは、酸化鉄、酸化アルミニウム、銅粉末などの熱安定性フィラーと、接合部に合わせて選択された硬化システムが使用されます。アセトキシ系は酢酸と酢の臭いを放出しますが、オキシムとアルコキシ系は中性で、金属や電気部品の周囲に発生する腐食性蒸気がはるかに少なくなります。

硬化は、20℃で 12 ～ 24 時間あたり約 1 mm の割合で表面から内側に進みます。厚いビードは、その表面が示すよりもはるかに長く中央が柔らかい状態を保ちます。これは、進行状況を確認するためにマニホールド フランジを再度開くことができないため、重要です。

連続、断続、およびピーク定格

連続定格は、硬化したゴムが測定可能なほどの弾性を失うことなく数百時間保持できる温度を表します。断続的またはピーク評価は、数分で測定される短い変位をカバーし、その後、接合部が冷えるにつれて材料が回復すると予想されます。ピーク 315℃、連続 260℃ と評価された製品は、実際の意味では 260 C シーラントであり、負荷がかかった状態のマニホールド フランジはピーク値を十分に超えています。

限界を超えると何が起こるか

連続限界を超えると、ポリマー主鎖が分解され始めます。シーラントは最初に弾性を失い、次に硬化して白亜化し、その後接着線で亀裂が入ります。このプロセスは突然ではなくゆっくりと進むため、水漏れは通常、修理が成功したように見えた数か月後の寒い朝に発生します。

高温 RTV シリコーンが排気システムに属する場所

ぴったりフィットする関節

• 新しい金属製または複合材製の排気ガスケットを、軽い穴あきや小さなスケールのあるフランジにドレッシングし、両面に 1 mm 以下の厚さのフィルムとして貼り付けます。
• ガス温度が約 300℃ 以下に低下したマニホールドの下流のスリップ ジョイント、ボールおよびソケット フランジ、およびクランプ接続をシールします。
• システムの冷却側に取り付けられた排気ガス温度プローブと圧力フィッティングのネジ山をシールする
• 直接的なガスの流れではなく輻射熱を認識する遮熱ファスナーのロックとシール
• ターボ オイル ドレン フランジ、チャージ パイプ ジョイント、その他の接続部を 200 C 未満に保つシール
• これは修理ではなく短期的な対策であることを理解した上で、低圧下流パイプのパッチ上に一時的なフィレットを構築します。

効かなくなる関節

• シリンダーヘッドとマニホールドフランジの間の唯一のシールとして。 RTV シリコーンの厚みがないため、600℃ ではスチールまたは多層ガスケットに代わることはできません。
• タービン入口およびマニホールドからターボ フランジまでを含む、ターボチャージャーの上流の任意の場所
• 鋳鉄マニホールドの亀裂または溶接部の亀裂。鋳鉄の亀裂は熱サイクル下で伝播し、溶接または交換が必要になります
• パイプ壁の錆びた穴。シリコーンは、高温の脈動ガスを運ぶ穴を埋めることができません
• フランジの平面度が規格外のジョイント。作業可能なフィールドの限界は、シール面全体の偏差が約 0.1 mm であり、0.05 mm 隙間ゲージの下で目に見える隙間がないことです。

高温 RTV シリコーンを排気ジョイントに塗布する方法

1. ジョイントが適切であることを確認してください。シール剤を購入する前に、フランジの平面度と隙間を隙間ゲージで測定してください。ガスケットが欠落している場合、またはフランジが歪んでいる場合は、停止してハードウェアを交換してください。
2. 分解して掃除します。古いガスケット素材をプラスチックまたは真鍮のスクレーパーでこすり落とします。鋳鉄ではワイヤーブラシを使用できますが、シール面を研磨しないでください。
3. 両面を脱脂します。残留物を残さない溶剤で拭き、5 ～ 10 分間洗い流します。シリコンは油膜と結合しないため、排気フランジはほとんどの場合油で汚れています。
4. ドライフィットし、ネジ山を確認してください。ボルトが自由に回転することを確認し、必要に応じてネジ山を追い、ジョイントが力を加えずに閉じることを確認します。
5. シーラントを塗布します。ガスケットドレッシングの場合は、ガスケットの両側に 0.5 mm ～ 1 mm のフィルムを広げ、フィルムがポート開口部に触れないようにしてください。所定の位置に形成されたビードの場合は、ボルト穴の周囲とフランジに沿って途切れることなく 3 mm ～ 5 mm のビードを連続的に配置します。
6. 作業時間内に組み立ててください。ほとんどの高温 RTV シリコーンでは、10 ～ 20 分間のオープンタイムが可能です。面が接触すると、材料は硬化し始めます。
7. 段階的にトルクをかけます。留め具を手で締め、仕様に従って中心から外側に向かって十字のパターンで 2 段階または 3 段階のトルクを加えます。
8. 加熱する前に硬化させます。エンジンを始動する前に、ジョイントを 20℃ 以上の環境に少なくとも 24 時間放置してください。未硬化のシーラントに熱を加えると表面が剥がれ、内部に湿気が閉じ込められます。
9. ヒートサイクルを実行し、再度トルクを与えます。エンジンを動作温度まで上げ、完全に冷却してから、仕様どおりに再度トルクを与えます。最初のサイクルである程度の予荷重が失われるのは正常です。

適切な高温 RTV シリコーンの選び方

選択は、購入前に技術データシートと照合して確認できる仕様の短いリストになります。

• 連続定格260℃以上、断続定格315℃以上
• 腐食性蒸気やシリコーンの移行を制限する、センサーセーフまたは低揮発性として説明される中性硬化システム
• フランジ面がきれいになることはほとんどないため、エンジンオイル、冷却液、燃料に対する耐性が高い
• 垂直または頭上の表面に置いても、垂れないペーストの粘稠度が持続します。
• プライマーなしで軽度の油性金属に接着するため、現場準備時間が短縮されます。
• 作業時間は 10 ～ 20 分、室温で 24 時間以内に完全に硬化します。
• 金属と対照的な色なので、絞り出しやその後の漏れが見つけやすい

特に排気作業の場合、銅充填グレードが通常の第一選択となります。これは、充填材がシールを通る熱伝達を改善し、ショートピークの天井を上げるためです。いくつかのグレードが紙の上では同等に見える場合でも、構造化された 工業用 RTV シリコーン シーラント選択ガイド データシートだけを読むよりも、候補リストにたどり着くまでの時間が短縮されます。

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どのグレードを選択する場合でも、1 回の完全な塗布に十分な量と予備のチューブを購入してください。組み立て後に接合部を再度開いてシーラントを追加すると、確実に漏れ経路が発生します。

一般的な故障モードとその内容

修理が失敗した場合、通常は圧力テストを実行する前に、シーラントの外観によって原因が特定されます。

センサー、排出ガス、火災安全に関する考慮事項

硬化したシリコーンゴムは化学的に安定していますが、未硬化の材料は硬化中に揮発性化合物を放出します。これらの化合物の一部は、加熱された酸素センサー素子または触媒表面に堆積する可能性があり、その影響は即時的ではなく累積的です。大量の未硬化のシーラントを排気流に押し込む修理は、その時点で明らかな接続がないままセンサーの寿命を縮める可能性があります。

3つの習慣がリスクを軽減します。シーラントフィルムを薄く、接合線の内側に保ちます。ジョイントが酸素センサーの下流にある場合は、常に中性硬化でセンサーに安全な製品を選択してください。最初の始動前に絞り出したものをパイプに付着して燃え尽きるのではなく、拭き取ってください。

火災安全性も重要です。硬化していないシーラントが高温の外部表面にあると煙が激しくなり、汚れたマニホールドに残った残留物に発火する可能性があります。冷えたエンジンで作業し、シーラントが固まるまで余分な材料を取り除き、作業スペースを換気します。

修理後の点検とリトルク

• 最初の熱サイクル後の最初のチェック: すべてのファスナーを冷間状態で再度締め、フランジの端に新しいすすの痕跡がないか確認します。
• 約 500 km または 2 週間使用した後の 2 回目のチェック: シールが損傷しておらず、留め具が外れていないことを確認します。
• その後、サービス間隔ごとに、パイプの表面ではなくフランジのエッジに焦点を当てて検査します。
• 車両にプローブが装備されている場合は、排気ガス温度の測定値を記録します。固定負荷でのゆっくりとした上昇は、少量の漏れに先立って発生することが多いためです。
• マニホールドの下流側で適切にドレスされたフランジ ガスケットは数年間持続すると考えられますが、ガスケットが存在するドレスされたマニホールド フランジは通常、ガスケット自体の交換が必要になるまで数か月間保持されます。

よくある質問

排気マニホールド作業用の高温 RTV シリコーンは支持材であり、構造材ではありません。ガスケットのドレッシングとして、冷却下流のジョイントのシールとして、またマニホールドが完全な温度に達することのないフィッティング周囲の保護フィレットとして優れた性能を発揮します。ガスケットの欠落、フランジの歪み、亀裂を埋めるように求められると、パフォーマンスが低下します。

信頼性の高い結果を生み出す作業方法は短時間で再現可能です。接合部が健全であることを確認し、両面を洗浄して脱脂し、薄いフィルムまたは 3 mm ～ 5 mm のビードを塗布し、段階的にトルクをかけ、加熱前に 24 時間硬化させ、最初のサイクル後に冷間で再度トルクを与えます。これらの手順を、連続 260 ℃ 以上の製品と一致させると、修理は​​繰り返しの訪問になることなく、予測どおりに動作します。