BR202017014595U2 - cilindros cerâmicos para motores, conformados pelo processo de metalurgia do pó - Google Patents

Abstract

patente de certificado de adição de invenção de cilindro cerâmico para motores, conformados pelo processo da metalurgia do pó, onde o estado da técnica atual se divide em cilindros de ferro-fundido e/ou alumínio ou feitos de compósitos metal-cerâmicos, que é o revestimento interno dos cilindros por ligas cerâmicas através do processo de brasagem. esta patente utiliza a cerâmica-técnica à base de silicato ou de não-óxidos, processada pela metalurgia do pó, sinterizada e brunida depois de conformada em cilindro para motores. suas vantagens sobre os estados das técnicas atuais são: maior resistência térmica; maior refratariedade de calor; maior eficiência termodinâmica; melhor lubrificação interna; menor desgastes por corrosão e carregamentos mecânicos; menor peso específico e menor turbulência dos gases da combustão, gerando um melhor aproveitamento energético em motores estacionários, veiculares e marítimos.

Description

CILINDROS CERÂMICOS PARA MOTORES, CONFORMADOS PELO PROCESSO DE METALURGIA DO PÓ.

1. No estado da técnica atual, cilindros removíveis para motores são elementos estáticos que compõem a estrutura de um bloco de motor, proporcionando um sistema fechado para os gases em expansão e/ou fluídos bombeados em seu interior.

2. São produzidos atualmente por fundição estática ou centrifugação em ferro- fundido ou Alumínio. Há também os cilindros revestidos internamente por uma fina camada de material cerâmico, formando um compósito metal-cerâmico produzidos pelo processo de brasagem, que proporciona um aumento de sua dureza e diminui o atrito com o êmbolo que se movimenta em seu interior, vantagens estas sobre os cilindros puramente de ferro- fundido ou Alumínio.

3.0 uso de materiais cerâmicos em cilindros para motores, proporcionam dilatações menores durante seu funcionamento com relação aos cilindros de ferro- fundido e Alumínio, mantendo uma folga entre êmbolo e cilindro mais ajustada; uma melhor dissipação de calor; uma melhor vazão dos fluxos lubrificantes; melhor vedação dos gases internos, com menor turbulência; redução de depósitos de carvão quando da combustão interna no cilindro e melhor proteção a oxidação.

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Petição 870170080807, de 23/10/2017, pág. 7/10

4.0 uso da cerâmica-avançada à base de Nitreto de Silício (SÍ3N4), produzido pela nitretação direta de compactos de pó de silício em atmosfera de nitrogênio, conformados pelo processo de metalurgia do pó sinterizada em cilindros removíveis para motores, elimina as dificuldades da brasagem, quando em cilindros revestidos de cerâmica. Com características de:

1. Alta resistência ao impacto;

2. Resistência ao desgaste mecânico e a corrosão;

3. Densidade relativa de: 3,19 g/cm3;

4. Dureza Vickers de: 1.900 g/cm3;

5. Módulo de dureza Young de: 3x10(4) Kg/mm2;

6. Coeficiente de expansão térmica de: 3xl0(-6).

5. Utilizando matrizes em aço de alto carbono e cromo, temperado e revenido, para prensagem do pó da cerâmica-avançada à base de Nitreto de silício, em média 25% maiores que suas dimensões finais de projeto, devido ao encolhimento do material na sua fase de sinterização, sob uma temperatura de 1.750° C, contendo de 10% a 20% de seu peso em aditivos, com melhor proporção de: 3Ce2O3 : 1AI2O3, estruturamos o cilindro removível cerâmico que sofrerá acabamento por brunimento interno conforme projeto do motor a qual se destina o cilindro.

6. A composição de sua mistura, pode ser predefinida por:

1. 90% em peso de SÍ3N4 (nitreto de silício);

2. 7,5% em peso de Ce2O3 (óxido de cério);

3. 2,5% em peso de AI2O3 (óxido de alumínio).

7.0 cilindro cerâmico terá as formas, contornos e dimensões, iguais aos dos cilindros removíveis atuais, variando suas dimensões conforme cada especificação de projeto de motor a que se destina, conforme destacado na figura 1.

8.. Suas diferenças sobre o estado da técnica consistem no material empregado, a cerâmicaavançada à base de nitreto de silício, e o processo produtivo empregado da metalurgia do pó sinterizada, até então não utilizada para este fim, objetivando ganhos de:

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Petição 870170080807, de 23/10/2017, pág. 8/10

1) Conformação do cilindro removível inteiro de cerâmica, para se evitar o número de falhas atuais característico da produção por revestimento cerâmico pela brasagem;

2) Maior resistência a cavitação que os cilindros removíveis úmidos produzidos atualmente;

3) Maior resistência a corrosão e deformações mecânicas que os cilindros removíveis de ferro fundido e/ou Alumínio atuais;

4) Maior eficiência termodinâmica, quando aplicado como conversor da energia química da combustão em cinética dos êmbolos que se movimentam em seu interior, que nos níveis atuais de estado da técnica;

5) Menor peso específico que os cilindros removíveis de ferro fundido atuais;

6) Menor turbulência dos gases, quando em aplicação em motores de combustão interna de ciclo aberto, do que o estado da técnica atual;

7) Melhor fluxo de lubrificação interna, que o estado da técnica atual;

8) Melhor dissipação de calor para um sistema de refrigeração, aplicado em conjunto com o motor.

9. Cilindros-cerâmicos conformados pelo processo da metalurgia do pó, destinam-se a motores de combustão interna de ciclo aberto, principalmente os de ciclo Diesel devido aos ganhos de torque e funcionalidade de manutenção; para motores de ciclo Otto de alta performance; e para motores hidráulicos e/ou pneumáticos estacionários, devido aos seus ganhos de funcionalidade, menor desgaste e menor peso sobre os conjuntos aplicados.

10. Cabe ressaltar que alterações na composição da cerâmica-avançada aplicada na produção dos cilindros, advém de cada projeto de motor a que se destina o cilindro, bem como seus ângulos de brunimento internos, sem que se fuja do escopo de patente de modelo de utilidade aqui descrito, que trata especificamente da matéria-prima empregada, a cerâmica-avançada em geral, e seu processo de produção através da metalurgia do pó sinterizada, até então não utilizada para este fim.

Claims (1)

1. CILINDROS CERÂMICOS PARA MOTORES, CONFORMADOS PELO PROCESSO DE METALURGIA DO PÓ.

   1. Cilindros cerâmicos para motores conformados pelo processo da metalurgia do pó, referese a uma Patente de Modelo de Utilidade, caracterizada por utilizar a cerâmica-avançada à base de nitreto de silício (SÍ3N4), conformada em cilindros para motores através do processo da metalurgia do pó sinterizada, de mesmas dimensões finais as atuais empregadas conforme cada projeto do motor a que se destina (fig. 1), objetivando vantagens produtivas sobre a brasagem que é empregada atualmente, ganho de funcionalidade termodinâmica sobre o estado da técnica atual de cilindros removíveis, menores desgastes térmicos e mecânicos e menor peso dos cilindros removíveis para motores.