Il sistema di scarico è responsabile dell'evacuazione sicura dei gas di scarico dal veicolo, riducendo al minimo il rumore e le emissioni nocive. Pertanto, qualsiasi guasto si tradurrà in scarse prestazioni, forte rumore del motore e potenziale inquinamento atmosferico. In questo articolo, approfondiremo cos'è una flangia di scarico, la sua funzione nei sistemi di scarico, le diverse tipologie, i materiali utilizzati nella produzione, le fasi di installazione, i consigli per la manutenzione e altro ancora.
Cos'è una flangia di scarico?
Una flangia di scarico è un dispositivo utilizzato per collegare diverse sezioni di un sistema di scarico, ad esempio per collegare un tubo di scarico a un collettore o a un altro tubo di scarico. La funzione di una flangia di scarico è quella di impedire perdite dallo scarico nel veicolo o nell'ambiente circostante quando viene serrata. Semplifica la rimozione, la sostituzione o l'aggiornamento di parti dello scarico senza la necessità di tagliare o saldare nuove sezioni.
Flange di scarico: scopo e importanza
Le flange di scarico sono fondamentali nei sistemi di scarico per molti motivi:
Supporto strutturale
Aiutano ad allineare e tenere in posizione le diverse parti dello scarico, riducendo lo stress dovuto alle vibrazioni o al movimento del motore.
Prevenzione delle perdite
Le flange garantiscono una tenuta adeguata, impedendo la fuoriuscita di gas di scarico nocivi, come il monossido di carbonio, nel veicolo o nell'ambiente.
Riduzione del rumore
Quando i gas fuoriescono, producono sibili o scoppi piuttosto rumorosi. Le flange garantiscono una tenuta stagna per limitare o eliminare il rumore in eccesso.
Installazione e manutenzione più semplici
L'installazione è semplificata grazie al collegamento modulare dei componenti di scarico tramite flange. Questo consente inoltre ai meccanici di sostituire rapidamente componenti specifici senza dover smontare l'intero sistema.
Prestazioni e sicurezza
Le flange garantiscono un flusso di scarico costante, contribuendo a migliorare l'efficienza del motore nei veicoli ad alte prestazioni. Inoltre, garantiscono il rispetto delle normative sulle emissioni.
Tipi di flange di scarico
Sono disponibili diversi tipi di flange di scarico, in diverse dimensioni e tipologie di superficie, a seconda del tipo di veicolo, delle esigenze prestazionali o delle preferenze strutturali. Le tipologie di superficie includono: superficie piana (FF), superficie rialzata (RF) o giunto ad anello (RTJ):
Flangia a saldare
Presenta una presa in cui viene inserita la flangia, fissata mediante una saldatura a filetto.
- Le flange con saldatura a tasca presentano una saldatura d'angolo e possono essere affidabili se installate correttamente, anche se sono meno comuni nei sistemi di scarico delle automobili.
- Ideale per applicazioni a bassa e moderata pressione.
- Hanno un design semplice e sono più adatti ai tubi di piccole dimensioni.
Flangia filettata
Chiamata anche flangia a vite, utilizza una filettatura per collegare un tubo alla flangia tramite una filettatura maschio e una femmina.
- Dotati di anello di serraggio ed estremità di accoppiamento maschio-femmina.
- Ideale per sistemi non tossici, a bassa pressione e bassa temperatura, poiché la geometria della filettatura potrebbe deformarsi se esposta ad alte temperature o pressioni, causando perdite.
Flangia slip-on
Sono note anche come flange con mozzo; scorrono sull'estremità del tubo di scarico e vengono poi saldate in posizione mediante una o due saldature a cordone.
- Comunemente utilizzato per tubazioni di scarico di grande diametro.
- Tra i vantaggi della flangia slip-on rientrano il basso costo, l'assenza di preparazione alla saldatura, la mancanza di necessità di tagliare con precisione il tubo e la minore abilità richiesta per la saldatura.
- Offrono una vestibilità aderente e sono utili nei progetti di fabbricazione personalizzati.
Flangia per giunti sovrapposti
- Questa flangia è una combinazione di due elementi: un terminale a tronchetto e una flangia ad anello con giunto sovrapposto. Normalmente utilizzata con tubi slip-fit e comunemente utilizzata negli scarichi personalizzati.
- Le flange a sovrapposizione vengono utilizzate con tubi a accoppiamento scorrevole. La flangia stessa non è saldata, il che le consente di ruotare liberamente per un allineamento più semplice.
- Garantiscono flessibilità e facilità di allineamento nei sistemi soggetti a dilatazione termica.
Flangia cieca
- Questa è anche nota come flangia di chiusura perché solitamente viene fissata all'estremità del sistema di tubazioni per terminare il tubo. Ciò significa che non c'è un foro centrale né uno spazio per il passaggio del tubo.
- Ha un design semplice ma è costoso.
- Può essere forato e utilizzato come flangia slip-on oppure filettato per essere utilizzato come flangia filettata.
Flangia a saldare
- Sono noti per i loro lunghi colli saldati al tubo di scarico, utili per contrastare incurvamenti e avvallamenti.
- Progettato per applicazioni ad alta resistenza, alta pressione e alta temperatura.
- Comune nei veicoli pesanti e negli impianti di scarico industriali.
Tavola di comparazione
| Tipo di flangia | Classe ASME | Faces | Integrità congiunta | Saldare |
|---|---|---|---|---|
| Flangia a saldare | ≤ 600 | FF, RF | Medio | Una saldatura a cordone |
| Flangia filettata | ≤ 300 | FF, RF | Basso | Nona |
| Flangia a incastro | ≤ 600 | FF, RF | Medio | Una o due saldature d'angolo |
| Flangia a giunto sovrapposto (estremità tronca) | da 150 a 2500 | FF, RF, RTJ | Alta | Una saldatura di testa |
| Flangia cieca | Tutti | Tutti | NA | Nona |
| Flangia a saldare | Tutti | Tutti | Alta | Una saldatura di testa |
Materiali utilizzati per le flange di scarico
I materiali utilizzati per le flange di scarico vengono scelti tenendo conto di determinate condizioni come temperature estreme, corrosione e vibrazioni. Ecco perché la selezione dei materiali è fondamentale. Ecco i materiali più comuni:
Acciaio inossidabile
L'opzione più durevole e resistente alla corrosione.
Ideale per veicoli ad alte prestazioni e applicazioni marine.
Acciaio dolce
È economico e facile da realizzare.
Richiede uno strato protettivo o una verniciatura per prevenire la ruggine.
Acciaio alluminato
È rivestito con una lega di alluminio e silicio per una maggiore protezione dalla corrosione.
Solitamente presente in molti sistemi di scarico OEM.
Ghisa
È raro nei veicoli moderni, ma viene utilizzato in quelli più vecchi o per impieghi gravosi.
È molto robusto, ma più pesante e meno resistente alla corrosione.
Questi materiali vengono selezionati in base alle esigenze applicative perché offrono diversi gradi di resistenza alla temperatura, saldabilità e longevità.
Come vengono realizzate le flange di scarico?
Le flange di scarico possono essere realizzate con diversi metodi di fabbricazione, ognuno dei quali presenta un compromesso tra costi, resistenza e libertà di progettazione.
Lavorazione CNC
La lavorazione CNC taglia direttamente le piastre in acciaio inossidabile o al carbonio in grezzi, quindi utilizza la fresatura CNC per realizzare fori centrali, fori per bulloni e smussi. È adatta per piccoli lotti di componenti personalizzati, con i vantaggi di elevata precisione e consegna rapida, ma con un elevato spreco di materiale.
Forgiatura a caldo più lavorazione meccanica
La forgiatura a caldo con successiva lavorazione meccanica pressa un pezzo riscaldato in uno stampo, elimina le sbavature e rifinisce la superficie di tenuta. Garantisce elevata resistenza e qualità costante per la produzione in serie, ma richiede utensili costosi.
Casting
La fusione prevede il versamento del metallo fuso in stampi di sabbia o di microfusione per creare flange complesse, seguite da una leggera lavorazione meccanica sulle superfici di tenuta. La libertà di forma è elevata, ma è necessario controllare porosità e ritiro.
Metallurgia delle polveri
Processo di metallurgia delle polveri compatta la polvere di lega in uno stampo e la sinterizza fino a ottenere una forma quasi definitiva.
È efficiente con i materiali e offre una buona costanza tra i lotti di produzione, quindi è adatto alla produzione di grandi volumi. Tuttavia, la resistenza è solitamente inferiore a quella dei pezzi forgiati.
Flange di scarico: problemi e sfide comuni
Come qualsiasi componente meccanico, le flange possono deteriorarsi o rompersi. Ecco i problemi più comuni:
Ruggine e corrosione
Si tratta di un nemico molto comune del sistema di scarico, soprattutto durante la stagione delle piogge e nelle zone in cui sono presenti sale stradale o umidità.
Affaticamento dei bulloni
Procedure di serraggio improprie possono causare un serraggio non uniforme dei bulloni, lasciandone alcuni allentati e altri più stretti. Ciò può compromettere le prestazioni dei bulloni e causare perdite dalle guarnizioni.
Perdite di guarnizione
Calore, vibrazioni, installazione non corretta o presenza di contaminanti sulla superficie che determinano una compressione non uniforme della guarnizione possono causare perdite.
Shock termico
Rapide fluttuazioni di temperatura elevata lungo la circonferenza della flangia possono causare la deformazione della stessa. Mantenere la temperatura uniforme e rivolgersi a un fornitore esperto di flange può aiutare a gestire o prevenire il problema.
Applicazioni della flangia di scarico
Le flange di scarico sono utilizzate su un'ampia gamma di veicoli e macchinari:
Applicazioni Automotive
- Auto e SUV
- Moto
- Costruzioni prestazionali e auto da corsa
Applicazioni Industriali
- Industria petrolifera e del gas
- Impianti di trattamento delle acque
- Stabilimenti industriali
- Costruzione navale
In tutti questi sistemi, le flange svolgono un ruolo fondamentale nel proteggere i collegamenti di scarico e nel dirigere i gas in modo sicuro.
FAQ
Qual è la differenza tra una flangia di scarico e una fascetta di scarico?
Sia le flange di scarico che i morsetti di scarico vengono utilizzati per unire i componenti dello scarico; tuttavia, differiscono per molti aspetti:
Stile di connessione: Le flange di scarico sono imbullonate o saldate nella direzione orizzontale del tubo, mentre le fascette di scarico sono perpendicolari alla direzione della tubazione.
Durata: Le flange di scarico sono rigide e durature, mentre le fascette di scarico sono flessibili e più facili da installare o rimuovere.
Qualità della guarnizione: Le flange di scarico sono più resistenti e a prova di perdite; al contrario, le fascette di scarico potrebbero allentarsi nel tempo.
Utilizzo: Le flange di scarico sono utilizzate principalmente nei sistemi di trasporto di gas o liquidi in ambienti ad alta temperatura, alta pressione, bassa temperatura e bassa pressione. Possono essere utilizzate anche in condizioni difficili con materiali infiammabili ed esplosivi. Le fascette di scarico, invece, sono utilizzate nei sistemi che controllano il flusso e la velocità dei liquidi in condizioni normali di temperatura e pressione.
Come faccio a sapere se la flangia di scarico perde?
I seguenti segnali indicano una perdita:
- Il rumore del motore è solitamente più forte del normale.
- Odore di gas.
- Ridotto risparmio di carburante.
- Perdita di accelerazione e potenza.
Posso saldare una flangia di scarico in modo permanente?
Sì, saldare in modo permanente uno scarico è un modo sicuro per riparare una perdita, tuttavia può essere costoso e richiede una certa competenza e precauzioni di sicurezza. Richiede anche un'adeguata pulizia e preparazione della superficie metallica.