■ Las guías y asientos de válvulas de polvo metálico muestran ventajas frente a los materiales de fundición
La tecnología de polvo metálico ofrece mejor resistencia a la corrosión y mayor solidez.
Los nuevos materiales de polvo metálico para los
asientos y guías de válvulas de Federal-Mogul Powertrain, una división de
Federal-Mogul Holdings Corporation (FDML) ofrecen una mejor resistencia a la
corrosión, mayor fuerza mecánica y menores costes en comparación con los
materiales de fundición establecidos, según la compañía. Van dirigidos
principalmente a motores para dentro y fuera de carretera así como a los de
alta densidad de potencia de embarcaciones recreativas, pueden contribuir a
reducir las emisiones de CO2 al permitir un flujo de gas más
eficiente a través de los chaflanes del asiento de válvula.
“El cambio de materiales de fundición a polvo
metálico se inició hace décadas en el sector del turismo y ahora estamos
presenciando la misma tendencia en los motores de vehículos pesados mientras
obtenemos una mejor resistencia a la corrosión, un mayor rendimiento ante el
desgaste y más fuerza mecánica”, ha declarado Gian Maria Olivetti, director de
tecnología de Federal-Mogul Powertrain. “Los materiales de polvo metálico
tienen una cuota de mercado de en torno al 25% en vehículos pesados, generando
un gran interés en los clientes y de forma constante”.
Las ventajas de los materiales de polvo metálico
provienen de su estructura; no necesitan ser homogéneos por lo que sus
secciones y microestructuras pueden diseñarse para ofrecer propiedades óptimas
en sectores concretos. También permiten que la fabricación de componentes se
realice de forma neta, reduciendo las operaciones de maquinaria y consiguiendo
que la fabricación de piezas, tanto terminadas como semi-terminadas, sea más
rentable.
Asientos de válvulas
Federal-Mogul FM-S20B es un nuevo material de
asiento de válvula de entrada altamente resistente a la corrosión. La absorción
de sal de la carretera en los mercados desarrollados y las variaciones en los
niveles de azufre en el combustible en aquellos en vías de desarrollo así como
la condensación por crecientes niveles de recirculación de gases de escape
(RGE), contribuyen a la corrosión.
FM-S20B utiliza una base ferrosa rentable, a
diferencia de las aleaciones de fundición comparables que utilizan una costosa
base de cobalto. En pruebas realizadas durante el desarrollo, los asientos de
válvulas fabricados a partir de FM-S20B mostraron una mejor resistencia a la
corrosión que varias calidades de material de fundición. Las pruebas de motor
actuales confirman los niveles de rendimientos requeridos.
Para las aplicaciones de asientos de válvula de
escape sujetas a grandes cargas térmicas y mecánicas, ha desarrollado el
FM-S33P, un material completamente denso y excepcionalmente resistente al
desgaste que combina cobalto y acero para herramientas de alta velocidad.
Disponible en series de producción de prueba para evaluación de prototipo por
parte de clientes del sector del vehículo pesado, el S33P ha sido probado con éxito
frente a los materiales de fundición T400 basados en el cobalto, por lo que la
firma llevará a cabo a finales de este año un programa de pruebas para su
aplicación en motores de GNC (Gas Natural Comprimido).
Ventajas
La carga extrema a la que se someten los asientos de
válvulas en el sector de los vehículos pesados ha conducido a una profundidad
del ángulo del asiento menor que 45 grados, llegando a unos 30 grados o incluso
20, lo que permite mayor resistencia al desgaste. Esto perjudica el flujo del
gas en cuanto a durabilidad. El desarrollo de materiales optimizados llevado a
cabo por la empresa permite un retorno al ángulo de asiento óptimo, ofreciendo
una excelente resistencia al desgaste y menores emisiones de CO2.
Otra ventaja de los asientos de válvulas fabricados
a partir de materiales de polvo metálico es la capacidad de incorporar a la
capa activa una de soporte, más cerca de la cabeza del cilindro y de distintas
composiciones. La capa de soporte puede estar constituida por una variedad de materiales
diferentes, dependiendo de los requisitos de los clientes: ya sea un material
más económico para reducir costes, uno rico en cobre para mejorar la
transferencia de calor o uno más resistente para adaptarse al módulo de cabezas
de hierro fundido.
Se han diseñado dos materiales de capas de soporte:
el FM-S60A y el S60B, para ajustarse a los requisitos de las cabezas de los
cilindros de hierro fundido de vehículos pesados, cada uno de ellos optimizado
para obtener los mejores resultados con una capa activa particular.
Guías de válvulas
La firma dispone de dos nuevos materiales de polvo
metálico para guías de válvulas listos para su comercialización, el FM-G15E y
el G15N, para usar en motores de vehículos pesados con gran carga lateral,
incluyendo las unidades de generación de energía alimentadas por GNC.
El FM-G15E utiliza un gran volumen de lubricante
sólido capturado en una microestructura de polvo metálico de níquel molibdeno
especialmente tratada para reducir la fricción y la resistencia al desgaste. El
material está impregnado con aceite al vacío para aportar apoyo tribológico
adicional y suministrar una combinación de maquinabilidad y durabilidad.
Federal-Mogul Powertrain ha caracterizado la maquinabilidad del G15E y puede
asesorar a los clientes sobre las condiciones óptimas de mecanizado.
Para aquellas aplicaciones sujetas a temperaturas y
cargas laterales excesivamente altas, Federal-Mogul Powertrain ha desarrollado
el FM-G15N. Éste ofrece la durabilidad y la resistencia al desgaste requeridas
mediante el uso de una matriz de aleación de acero-cromo que contiene una fina
distribución de lubricantes sólidos y una impregnación de aceite al vacío. Las
guías fabricadas con FM-G15N han pasado recientemente una prueba de motor de
1.500 horas, respondiendo completamente a los requisitos de los clientes tanto
para la aplicación de entrada como la de salida.
Federal-Mogul Powertrain puede aplicar los
beneficios de los materiales de polvo metálico a motores con guías de válvula
mayores de 100 mm de largo, habiendo superado los retos de compactación
asociados a componentes tan largos. Las guías de válvulas se suministran
acabadas y semi-acabadas en este largo, utilizando un proceso de perforación
preciso antes del escariado para la operación de acabado.
Foto: Federal-Mogul.
