ES2251453T3 - Camisas delgadas en aleacion ligera para motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar una camisa para motores de combustión interna, la cual tiene un espesor de pared inferior a 1 mm y un revestimiento de cromo sobre toda su superficie interior, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas de: - obtener la camisa de una aleación ligera por fundición, forjado o extrusión, que se puede insertar en un cilindro con un ajuste móvil, - obtener dicho revestimiento de cromo sobre dicha superficie interior por un procedimiento electrolítico, - revestir la superficie exterior por una anodización.

Description

Camisas delgadas en aleación ligera para motor de combustión interna.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una camisa fina de aleación ligera para motores de combustión interna.

La invención está caracterizada por las reivindicaciones 1 y 2.

Antecedentes de la invención

Los constantes avances tecnológicos en el diseño y la construcción de motores de combustión interna que aumentan la relación de potencia / peso han conducido al uso generalizado de los motores con un bloque motor hecho de una aleación ligera, que sustituye los bloques motores clásicos más pesados hechos de hierro fundido.

Sin embargo, aunque esto proporciona la ventaja de un peso reducido, también implica algunos problemas relativos a las superficies de fricción con el pistón y el segmento de pistón.

Nos referimos a motores construidos con cilindros moldeados junto con el bloque, que forman una sola unidad. Otros bloques motores con alojamientos únicos para camisas removibles no son objeto de esta descripción ya que no presentan estos problemas.

En la evolución del diseño y de la construcción de los motores, una primera etapa se ocupa del problema usando cilindros o camisas de hierro fundido que se incorporaron al bloque de aluminio en la operación de fusión de dicho bloque. De esta manera, se obtuvieron las mismas condiciones de fricción que cuando todo el bloque motor estaba hecho de hierro fundido, aunque esto implicaba de hecho una renuncia parcial a las ventajas de peso que proporcionaba un bloque motor hecho enteramente de aluminio.

Los intentos de solucionar los problemas de las superficies de fricción y por lo tanto de obtener una máxima transformación del bloque de hierro fundido en un bloque de aluminio fundido han sido diversos, tales como el uso de aleaciones de aluminio hipercríticas para todo el bloque, de manera que más tarde los posteriores tratamientos mecánico-químicos proporcionaron las superficies de fricción requeridas para los cilindros, o transformando las superficies de fricción de los cilindros usando camisas metálicas electrolíticas o sobresalientes, e incluso fabricando cilindros independientemente de la aleación del bloque, empleando aleaciones hipereutécticas con inclusiones sintéticas o minerales sobre las cuales se moldeó el bloque en otra aleación más apropiada a los requisitos de moldeo.

Una de las mejores soluciones al problema reside en el revestimiento electrolítico con un compuesto de níquel / carburo de silicio directamente sobre los cilindros del bloque de aleación ligera, excepto por los problemas que esto conlleva y que se van a enumerar a continuación.

En primer lugar, se requiere un puesto de galvanización insertado en medio de una línea de mecanizado para la fabricación de bloques, lo cual implica importantes problemas de contaminación, desplazamiento y logística. En segundo lugar, este mismo procedimiento electrolítico debe funcionar simultáneamente con todos los cilindros del bloque, lo cual implica complicaciones técnicas. En tercer lugar, los servicios de postventa para la restauración y acondicionamiento de motores usados o desgastados son bastante complejos.

En el estado de la técnica se conoce la manera de fabricar camisas, como las descritas en el documento US 2320830, y en el documento US 5842109 donde se menciona que el espesor de las camisas es inferior a 1 mm y donde se ha aplicado un revestimiento de metal duro. En cualquiera de las dos invenciones se describe un procedimiento de revestimiento de metal duro para endurecer la superficie de las camisas mediante un procedimiento electrolítico, lo cual como es sabido permite obtener un revestimiento mucho más preciso.

Descripción de la invención

Sin embargo, según nuestra invención, es posible obtener bloques motores de aleación ligera con todas sus ventajas y sin las desventajas anteriormente mencionadas, usando camisas muy finas de acuerdo con la reivindicación 1 y 2.

Esto implica camisas de las aleaciones ligeras más apropiadas con un espesor de pared inferior a un milímetro (1 mm) en condiciones totalmente acabadas, insertadas en los cilindros con un ajuste móvil.

El material para estas camisas de aleación ligera puede ser el más apropiado en cada caso. Se pueden usar materiales fundidos, forjados o extruidos, siempre que estén chapeados electrolíticamente con cromo o níquel / carburo de silicio sobre su superficie interior. Preferiblemente, se emplea una aleación extruida de Al 2014 que permite obtener un material de aleación ligera con una resistencia a la tracción superior a 44 Kg/mm^{2}, un límite elástico superior a 39 Kgmm^{2}, una extensión del 6% y una dureza Brinell de 130 Kg.

Además, el coeficiente de expansión de dicha aleación en estado extruido es de 22,4\cdot10-6 y aunque la aleación hipereutéctica usada en el pistón tiene un coeficiente de 19,5\cdot10-6, esta pequeña diferencia está compensada por la mayor temperatura que alcanza la cabeza del pistón respecto del ala de la camisa o del cilindro.

Estas camisas finas hechas de aleación ligera se insertan en el bloque motor con un ajuste móvil, es decir, sin huelgo o interferencia, para lo cual es útil realizar esta inserción después de enfriar la camisa y calentar ligeramente el bloque. La superficie exterior de la camisa está protegida por un tratamiento de oxidación anódica para prevenir el riesgo de raspado durante la extracción de la camisa del bloque cuando se requiere su sustitución debido a su desgaste.

Teniendo en cuenta que estas camisas están hechas de una aleación ligera con un espesor de pared inferior a 1 mm pero con tolerancias de tamaño en el intervalo de 5 micras, se puede esperar que requieran una técnica de fabricación delicada.

En general, el orden de las operaciones es el siguiente:

En primer lugar, se actúa sobre el interior de la camisa, que debe estar totalmente acabada manteniendo un diámetro exterior suficientemente amplio para permitir un acabo de precisión de la superficie del diámetro interior, incluyendo el procedimiento electrolítico.

Después del mecanizado del diámetro interior, se mecaniza y anodiza la superficie exterior.

Claims (2)

1. Procedimiento para fabricar una camisa para motores de combustión interna, la cual tiene un espesor de pared inferior a 1 mm y un revestimiento de cromo sobre toda su superficie interior, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas de:

-

obtener la camisa de una aleación ligera por fundición, forjado o extrusión, que se puede insertar en un cilindro con un ajuste móvil,

-

obtener dicho revestimiento de cromo sobre dicha superficie interior por un procedimiento electrolítico,

-

revestir la superficie exterior por una anodización.

2. Procedimiento para fabricar una camisa para motores de combustión interna, la cual tiene un espesor de pared inferior a 1 mm, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas de:

-

obtener la camisa de una aleación ligera por fundición, forjado o extrusión, que se puede insertar en un cilindro con un ajuste móvil,

-

obtener electrolíticamente un revestimiento compuesto de níquel / carburo de silicio sobre toda su superficie interior.

-

revestir la superficie exterior por una anodización.