MXPA05004294A - Biela de metal en polvo. - Google Patents

Abstract

Una biela para un motor de combustion interna constituida por un cuerpo de material metalico no ferroso en polvo que tiene una primera composicion. El cuerpo tiene una abertura en el extremo pequeno y una abertura en el extremo grande. Una porcion de superficie de cojinete rodea la abertura del extremo grande y esta fabricada con un material metalico no ferroso en polvo que tiene una segunda composicion diferente de la primera composicion no ferrosa. Las composiciones primera y segunda se compactan y sintetizan juntas, donde el segundo material de la porcion de superficie de cojinete que rodea y se ubica alrededor de la abertura del extremo grande.

Description

BIELA DE METAL EN POLVO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona, de manera general, con bielas de metal en polvo y, de manera más particular, con la formación de superficies de cojinete en bielas. 2. TÉCNICA RELACIONADA Las bielas se forjan, por lo regular, a partir de un material ferroso, en el cual, sus extremos opuestos están construidos para conectarse con el perno de una unidad de pistón y con el muñón de un cigüeñal. También se conoce la fabricación de bielas a partir de metal ferroso en polvo. El extremo conectado al muñón es el mayor de los dos extremos y, por lo regular, en el mismo se ha formado, por separado, un cojinete insertado dentro de un barreno en el extremo para proporcionarle un cojinete al muñón. Los cojinetes son, por lo general, cojinetes partidos de tipo media concha que tienen un respaldo arqueado de acero en el cual se aplica una capa o capas de un material de cojinete no ferroso, como por ejemplo, aleaciones de base aluminio o cobre, para ofrecerle al muñón para biela una superficie de trabajo de baja fricción.

La formación de cojinetes en forma separada a la varilla de conmutación añade costo y complejidad a la fabricación de las bielas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Una biela de metal en polvo para un motor de combustión interna está constituida por un cuerpo de biela fabricado con un material metálico no ferroso en polvo que tiene una primera composición. El cuerpo tiene una abertura de extremo pequeño para conectarla con un perno de pistón y una abertura de extremo grande para conectarla con un cigüeñal. Una porción de la superficie de cojinete de la biela rodea al menos la abertura del extremo grande y está fabricada con un material metálico no ferroso en polvo que tiene una segunda composición diferente de la primera composición, las cuales se compactan y sinterizan juntas, formando una estructura unificada con el cuerpo de la biela . De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para fabricar una biela que tiene al menos una abertura de extremo. El método incluye suministrar una primera composición de material metálico no ferroso en polvo y una segunda composición de material metálico no ferroso en polvo, diferente de la primera composición. Las composiciones primera y segunda se compactan y sinterizan juntas. El segundo material se ubica y forma una porción de superficie de cojinete que por lo menos rodea una de las aberturas. La invención tiene la ventaja de proporcionar un proceso simple para fabricar bielas de metal no ferroso en polvo . Otra ventaja de la presente invención es que la biela tiene formado un cojinete integrado que se fabrica con metal en polvo, el cual está unido, desde el punto de vista metalúrgico, con el cuerpo de la biela, durante la compactación y sinterización del cuerpo. Esto tiene la ventaja adicional de simplificar el proceso de fabricación y construcción de bielas. La unificación de la porción de cojinete tiene la ventaja de que elimina la necesidad de fabricar e instalar, por separado, el cojinete en la biela, asi como de eliminar el suministro de las elevadas cargas de fijación que se necesitan, normalmente, para mantener en su lugar en el extremo grande de una biela a las mitades de cojinetes convencionales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estas y otras particularidades y ventajas de la presente invención se apreciarán con mayor facilidad cuando se consideren junto con la siguiente descripción detallada y los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1 es una vista en planta de una biela construida de conformidad con la modalidad actualmente preferida de la invención. La Figura 2 es una vista fragmentaria, aumentada y en sección, de la biela. La Figura 3 es una vista en sección transversal a lo largo del plano de separación de la biela.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Una biela fabricada de conformidad con la modalidad actualmente preferida de la invención se muestra, de manera general, con el número (10) en la Figura 1. La biela (10) tiene un cuerpo (12) que tiene un extremo pequeño (14) y un extremo grande (16) y entre éstos se extiende una porción de varilla (15). Dentro del extremo grande (16) se forma una porción de superficie de cojinete (18) para reducir la fricción entre el cigüeñal (no mostrado) y el extremo grande (16) de la biela (10) . El cuerpo (12) de la biela (10) se forma a partir de una primera composición de material metálico no ferroso en polvo, en tanto que, la porción de superficie de cojinete (18) se forma a partir de una segunda composición de material metálico no ferroso en polvo, diferente de la primera composición. Las composiciones primera y segunda de material metálico en polvo se compactan y sinterizan juntas para formar la biela (10) . El extremo pequeño (14) de la biela (10) tiene una abertura (20) . De preferencia, como se muestra en la Figura 1, la abertura (20) tiene insertado un buje (22). El buje (22) se fabrica a partir de cualquier material de cojinete adecuado que le brinda al perno (no mostrado) de un pistón (no mostrado) un cojinete de soporte, como se conoce en la técnica. El extremo grande (16) tiene una abertura (24) alrededor de la cual se forma la porción de superficie de cojinete (18). El extremo grande (16) está, de preferencia, partido en el plano de separación (25) para definir una tapa de cojinete separable (26) que está asegurada en forma desmontable al resto de la porción de la biela (10), en la manera conocida en la técnica, mediante un par de tornillos (28) o lo similar. La tapa del cojinete (26) tiene, de preferencia, un par de aberturas (30) que reciben a los tornillos (28), en tanto que la otra mitad del extremo grande (16) tiene, de preferencia, un par de aberturas roscadas (32) para acoplarse en forma roscada con los tornillos (28), en la forma conocida. Las composiciones primera y segunda se eligen de modo que sean metalúrgicamente compatibles entre si, para que los materiales puedan compactarse y sinterizarse juntos como una sola estructura. Las composiciones primera y segunda son, de preferencia, polvos de una aleación de base aluminio, no obstante, la invención contempla otras composiciones no ferrosas metalúrgicamente compatibles, tales como, por ejemplo, aleaciones de base magnesio. La primera composición, que puede contener una aleación metálica de base aluminio en polvo, que de preferencia, contiene carburos de silicio, crea un material compuesto de matriz metálica y forma una porción importante o la parte principal del cuerpo (12). El material compuesto de matriz metálica confiere a la biela (10) excelentes propiedades de resistencia a la tensión y compresión. La segunda composición puede contener cualquiera de varias aleaciones metálicas en polvo de base aluminio que sean adecuadas en aplicaciones de cojinetes. Las composiciones primera y segunda se compactan juntas en un estado no sinterizado o "en verde" para producir una preforma de metal en polvo que tiene la forma general de una biela (10) . La preforma compactada de la biela se sinteriza y en ésta, la primera composición forma una porción importante del cuerpo (12) y la segunda composición se ubica alrededor de la abertura grande (24) y forma la porción de superficie de cojinete (18). El proceso de sinterización se realiza calentando las composiciones primera y segunda y manteniéndolas a una temperatura de sinterización común durante un tiempo predeterminado. Se entenderá que el término "temperatura de sinterización" se refiere a la temperatura a la cual los materiales se sinterizan durante un ciclo de sinterización y, además, que el valor de la temperatura real puede variar durante el ciclo, y que, no obstante, durante el ciclo de sinterización, los materiales se mantienen, uno con respecto del otro, a una temperatura común. Después de la sinterización de la biela (10), el extremo grande (16) de la biela (10) puede maquinarse, de modo que, en los extremos opuestos del extremo grande se formen las aberturas (30) y las aberturas roscadas (32). Después que se han formado las aberturas (30) y (32), de preferencia, la tapa de cojinete (26) se corta o separa del resto de la porción de la biela (10) usando cualquier proceso de corte o ruptura conocido. Como se observa mejor en la Figura 2, la porción de superficie de cojinete (18) se forma como una estructura unida al cuerpo (12). La porción de superficie de cojinete (18) rodea y recubre la abertura (24) y se extiende radialmente hacia afuera de la abertura (24), donde está unida o ligada, desde el punto de vista metalúrgico, al primer material del cuerpo (12) en una interfaz representada esquemáticamente en la Figura 2 por medio de la linea (33) de puntos y rayas. En la interfaz (33), los materiales primero y segundo se sinterizan juntos para que se difundan a través de la interfaz (33) . Esto produce una unión permanente e inseparable que une los materiales como una estructura integrada, al tiempo que mantiene una región concentrada diferente del segundo material alrededor de la abertura (24) la cual define la porción de superficie de cojinete (18). Puesto que la primera composición es, de preferencia, un material de base aluminio, proporciona, de manera ventajosa, una superficie de desgaste de emergencia en caso de que la superficie de cojinete (18) llegue a dañarse . Como se observa mejor en la Figura 3, una modalidad alternativa de una construcción actualmente preferida de una biela se muestra, en general, con el número (110). La biela (110) tiene un cuerpo (112) que tiene un extremo pequeño (114). El extremo pequeño (114) puede fabricarse en forma semejante al extremo grande (16) de la modalidad anterior. Por lo tanto, en lugar de tener que insertar un buje (22) dentro de la abertura (20), como en la modalidad anterior, dentro de la abertura (120) del extremo pequeño (114) se puede formar una porción de superficie de cojinete (118), usando, de preferencia, la segunda composición de metal en polvo, del mismo modo que se usó en la abertura (24) del extremo grande (16). En caso contrario, se reconocerá que la construcción de la biela (110) es prácticamente idéntica a la de la biela (10) de la modalidad anterior. Es evidente que a la luz de las anteriores enseñanzas son posibles muchas variantes y modificaciones de la presente invención. Por lo tanto, se comprenderá que dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, la invención puede ponerse en práctica en alguna otra forma diferente a la específicamente descrita. La invención se define mediante las reivindicaciones siguientes.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES 1. Una biela de metal en polvo para un motor de combustión interna, constituida por: un cuerpo de biela fabricado con un material metálico no ferroso en polvo, compactado y sinterizado, el cual tiene una primera composición, el cuerpo tiene una abertura de extremo pequeño para conectarse con un perno de pistón y una abertura de extremo grande para conectarse con un cigüeñal; y una porción de la superficie de cojinete del cuerpo de la biela rodea al menos la abertura del extremo grande y está fabricada con un material metálico no ferroso en polvo que tiene una segunda composición diferente de la primera composición, las cuales se compactan y sinterizan formando una estructura unificada con el cuerpo de la biela .
2. 2. La biela según la Reivindicación 1, donde las composiciones primera y segunda son, cada una, composiciones de aleación de base aluminio.
3. 3. La biela según la Reivindicación 2, donde la segunda composición contiene una aleación metálica para coj inetes .
4. 4. La biela según la Reivindicación 1, donde el cuerpo de la biela está partido en la abertura del extremo grande .
5. 5. Un método para fabricar una biela que tiene al menos una abertura de extremo, el método comprende: suministrar un material metálico no ferroso en polvo que tiene una primera composición; suministrar un material metálico no ferroso en polvo que tiene una segunda composición diferente de la primera composición; y poner en un molde los materiales metálicos en polvo primero y segundo, donde el primer material constituye la mayor parte del material de la biela y el segundo material estará ubicado alrededor de al menos una abertura de extremo y compactar y sinterizar juntas las composiciones primera y segunda, para formar el cuerpo de la biela del primer material metálico en polvo y una porción de superficie de cojinete que rodea a la por lo menos una abertura de extremo del segundo material .
6. 6. El método según la Reivindicación 5 incluye seleccionar las composiciones metálicas en polvo primera y segunda a partir de composiciones de aleación de base aluminio.
7. 7. El método según la Reivindicación 5, donde las composiciones primera y segunda se sinterizan a la misma temperatura.
8. 8. El método según la Reivindicación 5, donde el segundo material está ubicado alrededor de la abertura del extremo grande de la biela.
9. 9. El método según la Reivindicación 8 incluye cortar o separar la biela en la abertura del extremo grande .