تحليل ريشه‌هاي خرابي شكست محافظ حرارتي پاييني چندراهه دود

Root causes failure analysis of exhaust manifold heat shield failure

محافظ حرارتي چندراهه دود، يكي از قطعات مهم موتور خودروهاي سواري است. در اكثر موتورها يك يا دو محافظ حرارتي بر روي چندراهه دود نصب مي‌شود تا از انتقال حرارت به قطعات فوقاني موتور جلوگيري شود. از آنجا كه اين قطعه تحت بارهاي حرارتي و ارتعاشي ناشي از كاركرد موتور است، احتمال شكست آن تحت اين بارها زياد است. شكست اين قطعه موجب اغتشاش، سروصدا و خرابي‌هاي ديگر در موتور مي‌گردد. عوامل موثر در اين خرابي بر اساس نمودار استخوان ماهي مشخص گرديد و محتمل‌ترين دلايل آن بررسي شدند. در اين تحقيق، شكست محافظ حرارتي پاييني يك موتور بنزيني به روش تحليل خرابي (ابعادي، ساختي، موادي، CAE و ...) بررسي شد. سپس از طريق شبيه‌سازي اجزا محدود روش‌هاي اصلاح آن پيشنهاد شد. با توجه به نمودار استخوان ماهي و بررسي اثرات شكست دليل اصلي خرابي محافظ حرارتي پاييني عدم ساخت دقيق و همبندي كامل اين قطعه بوده است. اين قطعه به لحاظ ابعادي دقيق نبود و بايد با دقت بيشتري ساخته شود و همبندي گردد. همچنين نتيجه‌گيري شد محافظ حرارتي به لحاظ موادي و روش ساخت مشكل خاصي ندارد. بنابراين براي جلوگيري از شكست اين قطعه علاوه بر رفع كليه مغايرت‌ها ساخت و با توجه به نتايج اين تحليل CAE از جمله ايجاد پخ، خمكاري لبه به سمت بالا يا پايين و ادامه دادن امتداد فرورفتگي براي افزايش استحكام اين قطعه ارايه مي‌شود.

Many internal combustion engines have one or two heat shields that have been installed on the exhaust manifold to avoid the heat transfer to upper parts of the engine, such as the valve cover. In some engines, this part fails due to the fracture and then causes the engine noise and other failures in the engine. In this analysis, root causes of the failure were determined based on the fish bone diagram. In this research, the failure of a heat shield of the spark engine has been investigated and the finite element method (FEM) simulation was used for its design improvement. The analysis of the studied heat shield with the RCA method showed that the malfunction and the assembly problem were both root causes of this failure. Therefore, this part has been produced by dimensional and geometrical approaches. In addition, the heat shield was not a significant problem in the material. Therefore, to prevent this failure, in addition to removing all odds of the production; according to CAE results, have any suggestion for increasing the strength of this part includes the fillet creation, edge bending up or down and the rib creation.