BRPI0615428A2 - processo para revestimento da superfìcie externa de uma camisa de cilindro - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA REVESTIMENTO DA SUPERFìCIE EXTERNA DE UMA CAMISA DE CILINDRO. A presente invenção refere-se a um processo para o revestimento da superfície externa de uma camisa de cilindro, segundo o qual após a limpeza e desbastamento da superfície externa de uma camisa de cilindro, um pequeno segmento envolvendo a camisa de cilindro ao longo de todo o seu comprimento axial é imerso em um fundente composto de uma liga com base em zinco com partes de liga de alumínio e cobre, e a camisa de cilindroé rotacionada em torno de seu eixo longitudinal, até que tenha se formado uma camada composta da liga com base em zinco, envolvendo a superfície externa da camisa de cilindro ao longo de todo o comprimento axial da camisa de cilindro, O cobre evita aqui a formação de uma película de óxido, dificilmente removível da camada de metal, e aumenta além do mais a resis- tência na camada de ligação.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA REVESTIMENTO DA SUPERFÍCIE EXTERNA DE UMA CAMISA DECILINDRO".
Descrição
A presente invenção refere-se a um processo para o revestimen-to da superfície externa de uma camisa de cilindro de acordo com o conceitogenérico na reivindicação 1.
Com o fim de reduzir o peso de veículos automotores, e dessaforma economizar combustível, blocos de cilindros são fundidos a partir demetal leve, em particular de alumínio. Estes apresentam, entretanto, proprie-dades tribológicas tão ruins, que em sua fabricação são introduzidas cami-sas para cilindros no bloco, de um material à base de ferro, por exemplo, ummaterial de fundição cinzenta. Aqui, entretanto, surgem problemas para an-corar as camisas de cilindro de modo suficientemente fixo nos blocos, e ga-rantir uma transferência de calor suficiente entre a camisa do cilindro e obloco da caixa de manivela. Esses problemas podem ser solucionados, seas superfícies externas das camisas de cilindro forem munidas com umaestrutura áspera de ferro fundido com ranhuras na parte posterior. Isto impli-ca em que a alma entre as camisas de cilindro fundidas no bloco de cilindrosseja muito larga, e por isso a necessidade de espaço das camisas de cilindroé muito grande.
No quadro da produção de motores, da tendência de reduzir osmotores mantendo a potência, surge a necessidade de diminuir os afasta-mentos entre as camisas de cilindros individuais, e ainda melhorar a remo-ção de calor da câmara de combustão através da camisa do cilindro para osespaços de arrefecimento do bloco de cilindros. Esses problemas podem serresolvidos, empregando-se, no lugar das camisas de ferro fundido, camisasde cilindro de fundição cinzenta com uma superfície externa lisa ou levemen-te desbastada e dotada de um revestimento, que garante a ligação da cami-sa do cilindro com o material refundido do bloco do motor.
Do pedido de Patente US N0 5.333.668 é conhecido o emprego,para isso, de uma liga à base de zinco com 5% de alumínio. É desvantajosoaqui que os revestimentos do estado da técnica se oxidam muito rapidamen-te, e apresentam apenas uma resistência moderada, o que prejudica as van-tagens da ligação metálica do revestimento com o material refundido dosblocos de cilindros.
É tarefa da invenção, evitar essas desvantagens do estado datécnica, e além disso, disponibilizar um processo de revestimento simples ebarato.
Essa tarefa é solucionada com as características contidas nareivindicação principal. Formas de execução adequadas da invenção sãoobjeto das reivindicações abaixo.
O processo de acordo com a invenção para revestimento decamisas de cilindro a serem fundidas dentro de um bloco de motor é minu-ciosamente esclarecido a seguir.
É empregada aqui para isso uma camisa de cilindro, que consis-te em um material à base de ferro, que pode ser uma liga ou não. De prefe-rência a camisa de cilindro consiste em fundição cinzenta, que pode conterou grafite lamelar, ou grafite vermicular ou grafite esférico. A fundição cin-zenta pode apresentar aqui uma peça básica ferrítica-perlítica, perlítica, bai-nítica ou ter uma estrutura básica austenítica. A superfície externa da camisade cilindro pode ser construída lisa. Ela pode, entretanto também apresentartodas outras propriedades superficiais, até uma superfície plana de ferrofundido. Além disso, as superfícies externas, o lado frontal, e o lado internopodem ser pré-trabalhadas por torneamento.
Para encher as camisas de cilindro no bloco do motor, podemser empregados processos de fundição usuais como, por exemplo, processode fundição sob pressão, processo de fundição com prensagem, processode fundição com força pesada, ou processo de fundição com baixa pressão.
O bloco de cilindro consiste em um material fundido de metalleve usual, sendo que tanto materiais de fundição com base em alumínio,como por exemplo EN AC-AISiIOMg(Fe), EN AC-AISiIOMg(Cu), EN AC-AISi9Cu3(Fe), EN AC-AISiI2(Cu), como também com base em magnésio,como por exemplo EN MC-MgAI9Zn1(A), EN MC-MgY4RE3Zr, podem serconsiderados.
Para garantir a ligação metálica da camisa de cilindro com o ma-terial de refundição do bloco do motor durante o enchimento da camisa docilindro no bloco do motor, a superfície externa da camisa de cilindro é re-vestida por um processo de imersão. Como preparativo para isso é necessá-rio limpar a superfície externa de sujeiras e óxidos e subseqüentemente bru-nir. Processos apropriados para isso são o escovamento e/ou o jateamento.Por exemplo, para o jateamento pode ser utilizado corundo bruto, isto é,AI203 cristalizado.
Em seguida a isso, a superfície externa da camisa do cilindro édecapada e/ou pintada com um meio fundente, para o que, são adequadossal duplo de cloreto de zinco-cloreto de alumínio ou pedra salmiak (cloretode amônio). Isto tem a finalidade de remover óxidos da superfície externa dacamisa de cilindro, para permitir a formação de liga de uma camada de metaldescrita a seguir.
O processo de imersão subseqüente a isto para revestimento dasuperfície externa da camisa de cilindro ocorre em um fundido de zinco-cobre-alumínio com 3% até 12% de cobre e 2% até 8% de alumínio, sendoque o restante do fundido é de zinco. Para promoção do endurecimento doprecipitado o fundido pode sofrer adição de até 1% de magnésio.
Para isso a camisa de cilindro é imersa tanto no fundido, até queum pequeno segmento da superfície externa, ao longo de todo o comprimen-to axial da camisa de cilindro, mas não a superfície interna, é molhado pelofundido. A camisa de cilindro é então girada em torno de seu eixo Iongitudi-nal, sendo que o fundente é colocado em movimento de alta freqüência porultra-som. Com isso é promovida a formação de liga entre a liga da camisade cilindro e a liga base de zinco do fundente, sendo que o sistema de ca-mada se forma de fases intermetálicas e cristais mistos, que cuidam da liga-ção metálica da superfície de deslizamento do cilindro com a camada demetal envolvente.
Após 3 a 5 minutos a camada metálica atinge uma espessura de100 μm até 300 μm, e a camisa de cilindro é retirada do fundente. A camisade cilindro é então fixada horizontalmente em um suporte, sendo que o fun-dente em excesso escorre, e a camada espalhada de metal endurece.
O constituinte de cobre da liga tem a vantagem, de que uma pe-lícula de oxido, possivelmente formada durante o revestimento, não se tornaespessa, de forma que ela se solta facilmente na fundição. A temperatura dolíquido do fundente se situa entre 440°C e 520°C, com o que consegue-seque a camada metálica na fundição do bloco de cilindro seja fundida a partirde seu material de refundição, sendo assegurada a ligação metálica entre ascamisas do cilindro e o material de refundição do bloco do motor. Caso sejaempregado aqui o processo de fundição por gravidade, é necessário, aque-cer as camisas dos cilindros revestidos a 300°C até 400°C. Isto pode serdesnecessário, no emprego do processo de moldagem sob pressão, na pre-paração dos blocos de cilindro do motor.
Claims (8)
1. Processo para revestimento da superfície externa de umacamisa de cilindro, caracterizado pelo fato de que apresenta as seguintesetapas de processo:- limpeza da superfície externa,- desbastamento da superfície externa por escovamento e/oujateamento,- pintura da superfície externa com um agente de escoamento,- imersão de um pequeno segmento da superfície externa, aolongo de todo o comprimento axial da camisa de cilindro, em um fundente deliga com base em zinco com partes de liga de alumínio e cobre,- rotação da camisa de cilindro em torno de seu eixo longitudinal,até que se tenha formado uma camada composta da liga com base em zin-co, ao longo de todo o comprimento axial da camada de metal que envolve acamisa de cilindro, sobre a superfície externa da camisa de cilindro,- remoção da camisa de cilindro do fundente.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a superfície externa da camisa de cilindro é revestida por meiode jato com corundo.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que a superfície externa da camisa de cilindro é revestida pormeio de pincel com sal duplo de cloreto de zinco-cloreto de alumínio, comoagente de escoamento.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que a superfície externa da camisa de cilindro é revestida pormeio de pincel com cloreto de amônio como agente de escoamento.
5. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que a liga com base em zinco apresenta 3% a-12% de cobre e 2% a 8% de álcool.
6. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que a liga com base em zinco apresenta até-1 % de magnésio.
7. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que a camisa de cilindro é rotacionada 3 a 5minutos ao redor do seu eixo.
8. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, caracterizado pelo fato de que é disposta uma folha de metal com es-pessura entre 100 μηι e 300 μηη.
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