ES2201576T3 - Procedimiento para la fabricacion de un piston para motores de combustion interna. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACION DE UN PISTON (1) PARA MOTOR DE COMBUSTION INTERNA CON UN CANAL 7 DE REFRIGERACION QUE DISCURRE EN EL CABEZAL DEL PISTON EN FORMA DE ANILLO A LA ALTURA DE LA RANURA ANULAR 12 MAS SUPERIOR PROVISTA CON UNA ARMADURA. EN LA RANURA RADIAL 4 ABIERTA SE INTRODUCE UN ANILLO DE COBERTURA 8 Y A CONTINUACION SE COMPLETA LA RANURA RADIAL A TRAVES DE INYECCION TERMICA CON MATERIAL 11 DE ARMADURA. EN EL MATERIAL 11 DE ARMADURA SE APLICA MECANICAMENTE LA RANURA 12 ANULAR.

Description

Procedimiento para la fabricación de un pistón para motores de combustión interna.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un pistón para motores de combustión interna con un canal de refrigeración circundante de forma anular en la culata, a la altura de la ranura anular más alta provista con un refuerzo.

En motores de combustión interna, especialmente en motores altamente cargados, como motores Diesel, es necesaria con frecuencia una refrigeración de los segmentos. La refrigeración se realiza a través del lubricante del motor, que es conducido sobre diferentes taladros y canales en la región del lado interior de la culata. En el caso de cilindros de una pieza, la fabricación de los canales de refrigeración es más costosa que en los llamados pistones montados de varias piezas.

Se conoce por el documento DE 44 38 703 un pistón de metal ligero fundido para motores de combustión interna con un canal de refrigeración dispuesto en la culata. El canal de refrigeración se forma fundiendo un tubo metálico en la culata.

Puesto que los segmentos de pistón de la ranura más superior están expuestos a la carga máxima de temperatura, las ranuras son equipadas habitualmente con un soporte anular como refuerzo. El refuerzo está constituido por un metal resistente a la fricción o por hierro fundido. Además, se pretende colocar el canal de refrigeración lo más cerca posible de la ranura más superior, para garantizar de esta manera una refrigeración buena. El inconveniente de los tubos metálicos insertados resulta, por una parte, porque los tubos que forman el canal de refrigeración son fabricados por separado, es decir, de forma muy costosa y deben mantenerse fraccionados en el molde de fundición.

Para solucionar este problema se han fabricado también ya canales de refrigeración con núcleos de fundición de sal. A partir del documento DE 196 49 363 A1 se deduce un procedimiento para la fabricación de un pistón fundido, en el que en la cavidad del molde de fundición se ha insertado un núcleo de sal. Los canales de refrigeración formados de esta manera tienen el inconveniente de que después de la fundición deben retirarse de nuevo los núcleos de fundición en una etapa de trabajo separada. Además de los costes fabricación para el núcleo de fundición, de esta manera se encarece la fabricación del pistón.

La invención tiene el cometido de crear un procedimiento para la fabricación de pistones para motores de combustión interna, en el que la fabricación del canal de refrigeración es posible inmediatamente radialmente detrás de la ranura anular más superior, donde se reducen los costes de fabricación.

Este cometido se soluciona según la invención a través de los rasgos característicos de la reivindicación 1 de la patente.

Los desarrollos ventajosos de la invención están documentados en las reivindicaciones dependientes. Con el procedimiento según la invención es posible disponer, en el caso de un pistón de una pieza, el canal de refrigeración directamente detrás de la ranura anular más superior, sin que se utilice un núcleo de fundición. Puesto que el canal de refrigeración es generado en el molde de fundición, se pueden generar modificaciones discrecionales de la sección transversal. De esta manera es posible estrecha cónicamente la sección transversal del canal de refrigeración en la dirección circunferencial en regiones parciales definidas o disponer saltos de la sección transversal. Solamente hay que prestar atención a las posibilidades de desmoldeo después del proceso de fundición.

La invención se representa en el dibujo con la ayuda de un ejemplo de realización y se explica en detalle a continuación. En este caso:

La figura 1 muestra una sección parcial de una pieza bruta de pistón en el molde de fundición.

La figura 2 muestra un pistón según la invención en la sección transversal.

La figura 3 muestra una vista en planta superior según la sección III-III de la figura 2.

La figura 4 muestra un fragmento según la figura 2 después del proceso de fundición.

La figura 5 muestra una vista del anillo de cubierta.

La figura 6 muestra una vista según la figura 4 con anillo de cubierta insertado.

La figura 7 muestra una vista según la figura 5 con refuerzo moldeado por inyección.

La figura 8 muestra una vista según la figura 6 en el estado acabado.

Con referencia a la figura 2, se representa un ejemplo de realización preferido de un pistón 1 para un motor de combustión interna, fabricado según el procedimiento de la presente invención. El pistón 1 está fabricado a partir de una aleación de aluminio, siendo fundida en primer lugar una pieza bruta de pistón 3 en un molde de fundición 2, que está constituido por varias partes de molde. En la pieza bruta de pistón 3 se genera una ranura radial 4, estando configurado de forma correspondiente el molde de fundición. Los canales de entrada o de salida 5, que son necesarios para la ranura radial 4, pueden ser generados igualmente en el molde de fundición. El procedimiento según la invención se refiere a la fabricación del canal de refrigeración así como a la fabricación de la ranura anular más superior para un segmento de pistón (no representado). Todas las demás partes que son necesarias para la función del pistón no se explican en detalle a continuación. En los pistones modernos, en la culata puede estar dispuesta en la parte exterior, en el centro, una cavidad de combustión 6. De esta manera, la cámara de combustión es muy estrecha radialmente detrás del anillo más superior. Con el procedimiento según la invención, como se deduce de la figura 3, se puede formar un canal de refrigeración con diferentes secciones transversales, sin que se produzcan costes de fabricación adicionales.

Las figuras 4 a 8 ilustran el proceso de fabricación. Después de la etapa de fundición, la pieza bruta de pistón 3 presenta una ranura radial 4 circundante, abierta hacia fuera. Ésta puede presentar una forma de la sección transversal discrecional y extenderse también excéntricamente al eje del pistón. En la figura 5 se representa un anillo de cubierta 8 de metal. El anillo de cubierta se puede generar a través de flexión en redondo de una tira de metal perfilada. Se pueden utilizar diferentes perfiles. El anillo de cubierta está dimensionado de tal forma que presenta una unión cerrada 9 en el estado montado. La ranura radial 4 está configurada estrechada cónicamente en dirección radial, de manera que se genera un tope 10 para el anillo de cubierta 8. La figura 6 muestra el anillo de cubierta 10 insertado en la ranura radial 4. De esta manera se cierra una parte de la ranura radial y se forma el canal de refrigeración 7. A continuación se inyecta a través de inyección térmica material de refuerzo 11 en la ranura radial, de manera que la ranura radial está totalmente llena. Finalmente, se realiza mecánicamente en el material de refuerzo 11 la ranura anular 12 que es necesaria para el alojamiento del segmento de pistón.

El pistón 1 fabricado de esta manera se caracteriza por una conductividad térmica especialmente favorable en la región de la ranura anular 12 más superior, puesto que el canal de refrigeración 7 se extiende directamente detrás de la ranura anular 12. Al prescindir de medios auxiliares costosos, como tubos de metal núcleos de fundición insertados, la fabricación del pistón es claramente más favorable que hasta ahora.

Claims (10)

1. Procedimiento para la fabricación de un pistón para motores de combustión interna con un canal de refrigeración circundante de forma anular en la culata, a la altura de la ranura anular más superior, provista con un refuerzo, donde se fabrica en primer lugar una pieza bruta de pistón (3) en el procedimiento de fundición, que presenta una ranura radial (4) circundante, abierta hacia fuera, que sirve para la formación de la ranura anular (12) como también del canal de refrigeración (7), se inserta en la ranura anular (4) un anillo de cubierta (8), de manera que la ranura radial (4) está cubierta hacia dentro y está formado el canal de refrigeración (7) y a continuación se rellena la ranura radial (4) a través de inyección térmica de material de refuerzo (11) y finalmente se realiza mecánicamente la ranura anular (12) en el material de refuerzo (11) inyectado, caracterizado porque el anillo de cubierta (8) están tensado radialmente en el interior.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la ranura radial (4) se configura con una sección transversal que se estrecha cónicamente hacia dentro.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la ranura radial (4) se configura excéntricamente al eje del pistón.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material de refuerzo (11) está constituido por metal, por aleaciones de metal o por cerámicas metálicas.

5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material de refuerzo (11) está constituido por una aleación de níquel.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el refuerzo se fabrica en el procedimiento de inyección por láser.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la ranura radial (4) es rellena por capas con diferentes metales, estando configuradas las transiciones de las capas de forma gradual.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el anillo de cubierta (8) está constituido de metal.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como material del pistón se utiliza una aleación de aluminio.

10. Pistón para motores de combustión interna con un canal de refrigeración circundante, de forma anular, configurado en la culata a la altura de la ranura anular más superior provista con un refuerzo, fabricado según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el refuerzo está constituido por una capa de inyección térmica y está aplicado sobre un anillo de cubierta (8) metálico que delimita el canal de refrigeración (7) radialmente hacia fuera.