Materiales Especificos para Cada Componente del Motor PDF

MATERIALES ESPECÍFICOS PARA CADA COMPONENTE DEL MOTOR CATEGORÍA I: Alta velocidad, cuatro tiempos, M.D.O. Desde 0 a 100 kW Los bloques motor son frecuentemente construidos de fundición o metal ligero. Una ventaja añadida del metal ligero es, naturalmente, su peso. Las...

MATERIALES ESPECÍFICOS PARA CADA COMPONENTE DEL MOTOR CATEGORÍA I: Alta velocidad, cuatro tiempos, M.D.O. Desde 0 a 100 kW Los bloques motor son frecuentemente construidos de fundición o metal ligero. Una ventaja añadida del metal ligero es, naturalmente, su peso. Las camisas o casquillos de un bloque de metal ligero necesitan ser instaladas separadamente, mientras que en un bloque de hierro fundido no requiere una camisa independiente. Además, una camisa o casquillo separado se aplica regularmente a algunos motores más potentes que los de la categoría. Los pistones son con frecuencia fabricados de metal ligero y la culata entera pueden estar construidas tanto de metal ligero o hierro fundido. Los cigüeñales de motores de altas cargas están frecuentemente fabricados de acero forjados de alta aleación, pero para motores standard es suficiente acero al carbono normal, no aleados. Sin embargo, las muñequillas de biela y de bancada son endurecidas especialmente. CATEGORÍA II: Alta velocidad, cuatro tiempos, M.D.O. Desde 100 a 10.000 kW A mayor potencia más frecuentemente se usan bloques de motor de hierro fundido. En estos casos los cigüeñales son también fabricados de hierro forjado, lo cual, dependiendo de la carga pueden o no ser aleados. Las culatas son fabricadas usualmente de hierro fundido. Los pistones son hechos de metal ligero con frecuencia. La masa del pistón es muy importante si hay un alto número de revoluciones, porque las fuerzas de aceleración y deceleración trabajan sobre las partes móviles. A menor masa del pistón, más bajas son las fuerzas de aceleración y deceleración. Los pistones de motores de altas cargas y alta velocidad son frecuentemente construidos de dos componentes, la corona del pistón será de hierro fundido por las altas cargas térmicas y mecánicas, y la falda del pistón de metal ligero permitiendo una buena conducción del pistón y absorción de las fuerzas laterales ejercidas sobre el pistón por medio de la biela y el cigüeñal. Con camisas de hierro fundido y refrigeradas con agua. CATEGORÍA III: Media velocidad, cuatro tiempos, H.F.O. Desde 500 a 30.000 kW Generalmente, estos motores son muy potentes y soportan tanto grandes cargas térmicas como mecánicas. El combustible HFO es también un punto a tener en cuenta en la elección de los materiales de las válvulas de escape. Los bloques motor están fabricados de aleación de hierro fundido. Es frecuentemente fundición nodular compuesta con magnesio creando una estructura con alta resistencia a la tracción. Las camisas son fabricadas de una fundición de hierro especial alcanzando propiedades superiores y frecuentemente tienen un collar construido en la parte superior para la absorción de las altas presiones de compresión y combustión. El collar superior contiene orificios de refrigeración y sobresale del bloque motor. Esto tiene la ventaja añadida de reducir tamaño y peso del bloque. El cigüeñal es de acero forjado y como en todos los motores de cuatro tiempos colgado por debajo. Los pistones son con corona de fundición de hierro y faldas de fundición de hierro. Cojinetes trimetálicos se usan tanto en la muñequilla de biela como de bancada. Hoy, esto sucede en todas las máquinas. Las culatas están fabricadas de hierro fundido o acero fundido. Especialmente si las válvulas de escape están muy cargadas. Compuestos de sodio y vanadio en el Fuel pueden crear un deposito pegajoso sobre el asiento de la válvula que es altamente corrosivo. Esto se nombra como Corrosión a alta temperatura. En contraste con la Corrosión a baja temperatura, causada por azufre que se encuentra en el Fuel a muy bajas temperaturas. Esto ocurre, por ejemplo en el fuel a cargas en los motores extremadamente bajas. Válvulas de admisión están frecuentemente hechas de acero al carbono de gran calidad. Esto no es ciertamente suficiente para las válvulas de escape y por eso, se usa acero con alto grado de cromo, por ejemplo 8-12% de contenido en cromo y también silicio. Las válvulas de escape son con frecuencia rellenadas con armadura de acero, Estelita. Esta es una aleación muy dura y resistente al desgaste que contiene cromo, tungsteno, cobalto y carbono. A veces la válvula entera o el disco y parte del vástago están fabricados de Nimonac 80A, una aleación con 80% de níquel, cromo, titanio y aluminio. Este material es muy costoso, pero da un incremento tremendo en la vida operativa de la válvula. CATEGORÍA IV: Baja velocidad, dos tiempos, H.F.O. Desde 1.500 a 100.000 kW Estos son motores excepcionalmente grandes y pesados. Siendo los únicos motores, hoy en día, construidos por partes. Un gran número de estos motores están construidos con planchas de acero soldadas y un pequeño número de fundición. El cigüeñal de estos motores descansa sobre la bancada del motor, una construcción soldada con unas crucetas incorporadas en las que unos soportes de acero forjado están integrados debajo de los cojinetes del cigüeñal. La estructura en forma de A del motor , construidas de planchas de acero soldadas es montada sobre la bancada. Las guías de la cruceta, usadas para conducir a la cruceta y absorber de corte de la misma, son soldadas o atornilladas contra las columnas de la estructura A. Las columnas de los cilindros se apoyan sobre las otras columnas, y se unen las diferentes partes con tornillos. Bancada, columnas y bloque de cilindros son unidos en vertical, mediante tornillos de acero aleado y con gran tensión. Algunos de los tornillos son tensores alargados, para así prevenir las vibraciones, que en largo periodo de tiempo , pueden causar grietas. El bloque de cilindros suele estar construido de hierro fundido. Hoy sin embargo, son generalmente de acero fundido que tiene propiedades mecánicas superiores. La parte inferior de las camisas de hierro fundido están instaladas dentro del bloque de cilindros. Las culatas de acero forjado están fijadas al bloque de cilindros por medio de largos pernos. La refrigeración de las camisas y culatas ocurre a través de unos canales taladrados, conocidos como orificios de refrigeración. Los pistones están hechos de acero forjado o fundido en relación a sus altas cargas térmicas y mecánicas. El vástago, la biela y el cigüeñal están hechos de acero maleable de alta calidad, prestando la mayor atención en el cigüeñal. Para los motores de cruceta el acero al carbono sin aleación suele proveer suficiente resistencia, lo cual está en contraste con motores con mayores cargas, tales como motores de media y alta velocidad. La lubricación aquí requiere especial atención. A diferencia de los motores de cuatro tiempos, los motores de dos tiempos no tienen revoluciones “muertas”. Por lo tanto los cojinetes de la cruceta están siempre sujetos a grandes esfuerzos desde el pistón. Sin una capa de aceite lubricante, aumentaría el desgaste de los cojinetes. Una de las medidas tomadas para prevenir un desgaste prematuro en unas condiciones de lubricación límite es un tratamiento superficial del acero del bulón de la cruceta. Una placa de cromo endurecido, pulverizado o un super acabado son opciones aplicadas. Segmentos / aros del pistón : Son usualmente de hierro fundido perlítico de grano fino con una lámina de grafito, lo que le da excelentes propiedades para deslizarse en la camisa de hierro fundido. Los niveles de dureza están entre 2.000 y 2.400 Nmm^2, dureza Brinell. Las camisas también están hechas de hierro fundido perlítico con una lámina de grafito por lo tanto también tienen buenas propiedades para deslizarse. En ocasiones se añaden aleaciones para mejorar la resistencia al desgaste. Su dureza es considerablemente más baja que los aros del pistón, 800 N/mm^2 dureza Brinell. Válvulas de escape : Todos los motores de cruceta modernos están equipados de una válvula central de escape, controlada hidraulicamente. En los motores más grandes alcanzan un diámetro de 40 centímetros. Todos los materiales consisten en altas aleaciones de acero normalmente recubiertas de una capa de estelita resoldada. Aleaciones tales como NIMONAC 80A son también frecuentemente usadas. La cárcasa de la válvula está hecha de hierro fundido de alta calidad y es hoy, el único componente que queda refrigerado por galerías dentro de la fundición. Los demás componentes están refrigerados usando la tecnología de orificios taladrados. Materiales de los cojinetes : Debido a las pesadas cargas ejercidas sobre los cojinetes hoy en día, son usados cojinetes tipo trimetales. Estos pueden soportar altas cargas y no requieren una fabricación a medida a diferencia de los cojinetes de metal blanco previamente utilizados.  Principalmente consisten en una tapa de acero con una primera capa de bronce, y a continuación una fina barrera de níquel y después el material deslizante actual, metal blanco. El metal blanco es frecuentemente primero aluminio y después estaño, en una proporción de 80% y 20%. Este material tiene excelentes propiedades, tales como grandes esfuerzos a la fatiga y buenas propiedades de deslizamiento. Altas cargas pueden alcanzarse con una aleación de aluminio donde se añada elementos como silicio o zinc.