ES2619929T3 - Capa superficial para la formación de una superficie de deslizamiento sobre una pared de cilindro, polvo proyectable apropiado para ello además de un procedimiento para la producción de tales capas superficiales - Google Patents
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Abstract
Capa superficial para la formación de una superficie de deslizamiento sobre una pared de cilindro, presentando la capa superficial fases separadas de componentes que están separadas de la fase o fases de los demás materiales de superficie, caracterizada porque la capa superficial es producida por proyección de plasma de un polvo proyectable ferroso que contiene todos los componentes, y porque la capa superficial presenta los componentes siguientes: Fe >= diferencia a 100 % en peso Cr >= 0,1 a 18,0 % en peso Mn >= 0,1 a 6,0 % en peso S >= 0,01 a 0,5 % en peso C >= 0,1 a 1,2 % en peso y presenta uno o más de los componentes siguientes: As >= 0,001 a 0,1 % en peso Te >= 0,001 a 0,1 % en peso Se >= 0,001 a 0,1 % en peso Sb >= 0,001 a 0,1 % en peso Bi >= 0,001 a 0,1 % en peso o Pb >= 0,01 a 0,5 % en peso.
Description
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DESCRIPCION
Capa superficial para la formacion de una superficie de deslizamiento sobre una pared de cilindro, polvo proyectable apropiado para ello ademas de un procedimiento para la produccion de tales capas superficiales
La invencion se refiere a una capa superficial configurada segun el preambulo de la reivindicacion 1 para la formacion de una superficie de deslizamiento sobre una pared de cilindro, un polvo proyectable definido en el preambulo de la reivindicacion 6 para la produccion de una capa superficial ademas de un procedimiento determinado en el preambulo de la reivindicacion 11 para la produccion de tales capas superficiales.
El recubrimiento termico de superficies de deslizamiento de cilindros mediante el procedimiento de proyeccion de plasma ya es conocido, por ejemplo, de la publicacion EP-B1-0 716 156, “Bloque de motor a combustion interna con camisas de cilindro recubiertas”.
Sin embargo, hasta ahora la maquinabilidad por arranque de viruta de tales capas de proyeccion de plasma mediante brunido, lapeado, mandrinado o amolado era limitada, de manera que los costes de mecanizacion eran relativamente altos, en particular en lo que se refiere al tiempo de mecanizacion y a la vida util de las herramientas.
La maquinabilidad por arranque de viruta de tales capas de proyeccion de plasma puede ser aumentada sustancialmente, por ejemplo mediante la adicion de nitruro de boro BN hexagonal, de MoS2 o de WS2. Sin embargo, el nitruro de boro y los sulfuros nombrados son muy diffciles de incorporar en las capas debido a que reaccionan con el oxfgeno del aire o se descomponen por la elevada temperatura del plasma. Deben ser protegidos mediante envueltas costosas.
Ademas, en la solicitud de patente EP 99 81 1123.3 se describe un procedimiento para la asf denominada “pulverizacion reactiva”, en la cual mediante la adicion controlada de oxfgeno durante la proyeccion de plasma, en la capa de proyeccion de plasma se forman FeO (wustitas) y cristales de Fe3O4 (magnetitas). De esta manera se mejoran el coeficiente de friccion y la maquinabilidad por arranque de viruta.
Finalmente, por el documento GB-A-2 297 053 se conocen camisas para superficies de deslizamiento de cilindros que se componen de aleaciones supereutecticos de aluminio y silicio. Despues de la insercion en el bloque de motor, la camisa es sometida a un tratamiento mecanico en el cual su superficie es mecanizada primero basta y despues fina. En una etapa final de tratamiento, la superficie es brunida. Despues del brunido, aquellas partfculas que son mas duras que la microestructura de la aleacion de base, principalmente cristales de silicona o fases intermetalicas sobresalen algo de la superficie real. Mediante estas partfculas expuestas ha de aumentar la resistencia al desgaste.
Partiendo del estado actual de la tecnica conocido, el objetivo de la invencion es proponer, segun el preambulo de la reivindicacion 1, una capa superficial para la formacion de una superficie de deslizamiento sobre una pared de cilindro que sea sencilla de aplicar sobre la pared de cilindro y de maquinabilidad ostensiblemente mejor, sin que las demas funciones importantes del material de capa se vean influenciadas negativamente. En particular, la resistencia al desgaste y el bajo coeficiente de friccion respecto de los materiales de aros de piston que entran en contacto con la capa superficial han de mantenerse e incluso ser mejorados.
Este objetivo se consigue mediante las medidas nombradas en la caractenstica de la reivindicacion 1.
Segun la invencion, la capa superficial que presenta fases separadas de componentes para la formacion de una superficie de deslizamiento sobre una pared de cilindro mediante la proyeccion de plasma de un polvo ferroso proyectable que contiene todos los componentes de la capa superficial a producir.
La capa superficial puede ser aplicada directamente sobre la pared de cilindro o sobre una camisa que para formar una superficie de deslizamiento es insertada en el cilindro.
Ademas de su parte predominante de hierro, los elementos adicionales preferentes son cromo, manganeso, azufre y carbono. Tambien son apropiados el bismuto, plomo, telurio y selenio. Los materiales nombrados pueden adicionarse en forma elemental o en forma de compuestos.
Al enfriarse la capa aplicada mediante proyeccion de plasma, los elementos adicionados forman las fases separadas de acuerdo con la invencion.
Por naturaleza, las capas proyectadas producidas presentan la misma composicion que el polvo pulverizable aplicado.
En la reivindicacion 6 se propone, ademas, un polvo proyectable para la produccion de capas superficiales segun la reivindicacion 1 y en la reivindicacion 11 un procedimiento para la produccion de capas superficiales segun la
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reivindicacion 1. Las composiciones preferentes del polvo proyectable se describen en las reivindicaciones 7 a 10, mientras que un ejemplo de realizacion preferente del procedimiento para la produccion de capas superficiales se define en la reivindicacion 18.
Los polvos proyectables presentan apropiadamente un tamano de partfculas de 5 a 60 pm, preferentemente uno de 10 a 45 pm.
Ejemplo 1
Un polvo proyectable de la siguiente composicion es pulverizado mediante gas y proyeccion de plasma encima de la superficie de deslizamiento del cilindro:
Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 0,1 a 18,0 % en peso Mn = 0,1 a 6,0 % en peso S = 0,01 a 0,5 % en peso C = 0,1 a 1,2 % en peso
Preferentemente el polvo proyectable presenta la composicion siguiente:
Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 0,1 a 3,0 % en peso Mn = 0,3 a 1,5 % en peso S = 0,05 a 0,3 % en peso C = 0,8 a 1,2 % en peso
Ejemplo 2
Un polvo proyectable de la siguiente composicion es pulverizado mediante gas y proyeccion de plasma encima de la superficie de deslizamiento del cilindro:
Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 12,0 a 15,0 % en peso Mn = 0,3 a 1,5 % en peso S = 0,05 a 0,3 % en peso C = 0,35 a 0,6 % en peso
Las capas asf producidas son resistentes a la corrosion respecto de acido sulfurico y acido formico, es decir condensados que se pueden formar en maquinas motrices de combustion interna.
Las capas superficiales propuestas, asf como los polvos propuestos son apropiados, en particular, para la aplicacion directa sobre la pared de cilindros de bloques de motor, en particular de bloques de motor de metales ligeros. Por supuesto, tambien las camisas a insertar o insertadas en los cilindros pueden ser provistas de la capa superficial propuesta. Preferentemente, el polvo proyectable es aplicado mediante un dispositivo de proyeccion de plasma con un plasmatron rotativo.
Claims (11)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Capa superficial para la formacion de una superficie de deslizamiento sobre una pared de cilindro, presentando la capa superficial fases separadas de componentes que estan separadas de la fase o fases de los demas materiales de superficie, caracterizada porque la capa superficial es producida por proyeccion de plasma de un polvo proyectable ferroso que contiene todos los componentes, y porque la capa superficial presenta los componentes siguientes:Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 0,1 a 18,0 % en peso Mn = 0,1 a 6,0 % en peso S = 0,01 a 0,5 % en peso C = 0,1 a 1,2 % en pesoy presenta uno o mas de los componentes siguientes:As = 0,001 a 0,1 % en peso Te = 0,001 a 0,1 % en peso Se = 0,001 a 0,1 % en peso Sb = 0,001 a 0,1 % en peso Bi = 0,001 a 0,1 % en peso oPb = 0,01 a 0,5 % en peso.
- 2. Capa superficial segun la reivindicacion 1, caracterizada porque esta aplicada directamente sobre la pared de cilindro.
- 3. Capa superficial segun la reivindicacion 1, caracterizada porque esta aplicada sobre una camisa a insertar o insertada en el cilindro.
- 4. Capa superficial segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque presenta la composicion siguiente:Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 0,1 a 3,0 % en peso Mn = 0,3 a 1,5 % en peso S = 0,05 a 0,3 % en peso C = 0,8 a 1,2 % en peso
- 5. Capa superficial segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa superficial es resistente respecto del acido sulfurico y acido formico y presenta los componentes siguientes:Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 12,0 a 15,0 % en peso Mn = 0,3 a 1,5 % en peso S = 0,05 a 0,3 % en peso C = 0,35 a 0,6 % en peso
- 6. Polvo proyectable para la produccion de capas superficiales segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el polvo proyectable contiene todos los componentes de la capa a producir y la composicion siguiente:Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 0,1 a 18,0 % en peso Mn = 0,1 a 6,0 % en peso S = 0,01 a 0,5 % en peso C = 0,1 a 1,2 % en pesoy presenta uno o mas de los componentes siguientes:As = 0,001 a 0,1 % en peso Te = 0,001 a 0,1 % en peso Se = 0,001 a 0,1 % en peso Sb = 0,001 a 0,1 % en peso Bi = 0,001 a 0,1 % en peso oPb = 0,01 a 0,5 % en peso.
- 7. Polvo proyectable segun la reivindicacion 6, caracterizado porque presenta la composicion siguiente:Fe = diferencia a 100 % en peso 5 Cr = 0,1 a 3,0 % en pesoMn = 0,3 a 1,5 % en peso S = 0,05 a 0,3 % en peso C = 0,8 a 1,2 % en peso10 8. Polvo proyectable segun la reivindicacion 6 para la produccion de capas superficiales que son resistentesrespecto del acido sulfurico y del acido formico, caracterizado porque presenta la composicion siguiente:Fe = diferencia a 100 % en peso Cr = 12,0 a 15,0 % en peso 15 Mn = 0,3 a 1,5 % en peso S = 0,05 a 0,3 % en peso C = 0,35 a 0,6 % en peso
- 9. Polvo proyectable segun la reivindicacion 6, caracterizado porque presenta un tamano de partfculas de 5 a 60 pm.20
- 10. Polvo proyectable segun la reivindicacion 9, caracterizado porque presenta un tamano de partfculas de 10 a 45 pm.
- 11. Procedimiento para la produccion de capas superficiales segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el polvo 25 proyectable es aplicado mediante un plasmatron rotativo.
- 12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque el polvo proyectable es pulverizado mediante gas.
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