COMBUSTION INTERNA
INTRODUCCION: Esta es una investigación que se realiza con el fin
de saber e ilustrar
como se aplican los distintos procesos de manufactura en el área
automotriz, en este
veremos en específico la fabricación de pistones para motores de
combustión interna.
1.- ¿Qué es un Pistón?
El pistón es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en
la superior y sujeto a la
biela en su parte intermedia. Es uno de los elementos básicos del
motor de combustión
interna.
El pistón, que a primera vista puede parecer de las piezas más
simples, ha sido y es una
de las que ha obligado a un mayor estudio. Debe ser ligero, de
forma que sean mínimas
las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente
rígido y resistente para
soportar el calor y la presión desarrollados en el interior de la
cámara de combustión.
El pistón resiste un gran empuje durante el ciclo de combustión del
motor, por lo que
deben poseer una gran resistencia mecánica. Su resistencia a las
temperaturas también
es importante, tener en cuenta su contacto con la cámara de
combustión.
2.- ¿Para qué sirve un pistón?
El pistón sirve sencillamente es para recibir la fuerza de empuje
recibida durante el ciclo
de trabajo conocido comúnmente como tiempo de combustión. Su
posición exacta en el
motor es dentro del cilindro, con su corona hacia arriba y la falda
hacia abajo conectada
esta última con la biela gracias al pasador.
3.- Partes de un Pistón.
La parte de la cabeza del pistón al observarse con detenimiento,
hasta tiene en su
extremo superior una parte que cierra al pistón, conocido como
corona. Además de la
corona la cabeza también posee unas ranuras, en ellas es donde van
asentados los
anillos.
realidad se denomina pasador a cualquier
agujero donde generalmente pasa otra
pieza para sujeción).
debe cumplir el pistón.
Los pistones de motores de combustión interna tienen que soportar
grandes temperaturas
y presiones, además de velocidades y aceleraciones muy altas.
Debido a estos se
escogen aleaciones que tengan un peso específico bajo para
disminuir la energía cinética
que se genera en los desplazamientos. También tienen que soportar
los esfuerzos
producidos por las velocidades y dilataciones.
El pistón de combustión interna debe de cumplir o contener las
siguientes características
y propiedades.
2- Resistencia a Fatiga. 2- Exactitud dimensional
3- Dureza. 3- Buen acabado superficial
4- Resistencia térmica.
Materiales de construcción.
El pistón debe ser diseñado de forma tal que permita una buena
propagación del calor,
para evitar las altas tensiones moleculares provocadas por altas
temperaturas en
diferentes capas del material, caso contrario una mala distribución
del calor ocasiona
dilataciones desiguales en distintas partes del pistón ocasionando
así roturas del mismo.
Es común el uso de cabezas de acero fundido en motores de gran
potencia, manteniendo
el cuerpo cilíndrico de hierro fundido.
Generalmente para la construcción del pistón se emplea la fundición
de grano fino, pero
cuando es necesario fabricarlo en dos o más partes se usa el fondo
de acero fundido para
resistir mejor las tensiones producidas por el calor. Los pistones
se construyen en una
gran variedad de materiales siendo los más comunes:
*Hierro fundido.
*Aleación de acero y aleación de aluminio.
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE FABRICACION.
Básicamente existen dos procesos para la fabricación de los
pistones: Estos pueden ser:
Fundidos
Forjados
Dependiendo de la cantidad necesaria a producir y especialmente de
los esfuerzos,
temperaturas, presiones, etc. a los que estarán sometidos (sea un
motor diésel,
de gasolina , de competición, etc.) se elige uno u otro
método. Los pistones forjados
tienen mayor resistencia mecánica. Luego llevan mecanizados varios
que son los que
determinan la forma final del pistón. Estos mecanizados son hechos
con un CNC.
*En esta investigación hablaremos solamente sobre la fabricación de
pistones forjados.
Ventajas Desventajas
Alta producción
Estos pistones se trabajan en caliente, tienen tolerancias más
grandes, pero a estos se les da la exactitud necesaria con procesos
de corte y torno.
Pistones Fundidos Gran resistencia a golpes de alta
temperatura.
Mayor peso del Pistón Perdida de energía por el peso
Aumento en la energía cinética creada por el mismo
peso.
PROCESOS DE MANUFACTURA
1- Un pistón comienza con una barra de aluminio de 3 metros de
largo, el aluminio
es ideal porque es ligero y resistente a la corrosión y además es
fácil de cortar.
2- Una cierra corta la barra en discos cuya longitud puede bariar
dependiendo de las
espesificaciones del piston que se valla a fabricar. Este modelo de
pistón en
especial requiere de 7cm de largo.
Los sobrantes del aluminio en el
proceso de corte de las barras son
reciclados.
3- La perforadora se precalienta a 426°c, la Temperatura
necesaria para forjar los
discos de aluminio.
PROCESOS DE MANUFACTURA
4- La perforadora aplica 200 toneladas de fuerza para darle la
forma inicial al pistón.
Se sumerge una de cada diez piezas en agua para buscar
imperfecciones.
Para que la forja sea más sencilla, lubrican los discos antes de
forjarlos, por eso es que el
trozo llamea cuando lo golpea la perforadora. La perforadora solo
necesita 2 segundos
para realizar este trabajo. La forja se hace a una temperatura muy
alta, por lo que
necesita enfriar por lo menos una hora antes de pasar al siguiente
paso.
5- Los operarios calientan dos veces más los trozos de aluminio
conformados.
*La primera a Alta Temperatura para aumentar sus propiedades
mecánicas
como la dureza, resistencia, tenacidad, etc.
*La segunda a una Temperatura más baja para estabilizarlo y
aumentar su
PROCESOS DE MANUFACTURA
6- Los trozos se ponen en un torno para darles la forma correcta
para que las
maquinas los puedan manejar más tarde.
Se perforan pequeños orificios en los costados del
cilindro,
los cuales permiten la lubricación de los anillos.
7- Otro torno reduce el diámetro en 3mm, la misma maquina hace tres
hendiduras,
dos para los anillos de compresión y otra para los anillos de
control del aceite.
Estos anillos ayudan al pistón a deslizarse a lo
largo de la camisa del motor y le dan un sellado a
prueba de aire.
PROCESOS DE MANUFACTURA
8- Se perfora el cilindro de extremo a extremo. Este orificio
permite la conexión de la
biela al pistón mediante un perno.
9- Una rebanadora recorta hasta 2cm en los costados del orificio
hecho
anteriormente con la finalidad de reducir el peso total del
pistón.
Este líquido blanco es lubricante
para controlar la temperatura en el
proceso de corte.
PROCESOS DE MANUFACTURA
10- Otra laminadora o fresa, recorta parte de lo que se le llama
campana. Los
pistones deben de tener la forma y el tamaño adecuados, ya que
pueden llegar a
moverse a 6000 RPM revoluciones por minuto cuando el motor está
en
funcionamiento.
forma específica a la parte superior
del pistón, ya que existen distintos
tipos de motores y especificaciones
de formas, algunos requieren de
tener un domo que se acople la
forma de la culata del motor para
adquirir una mayor compresión, otros
requieren ser completamente planos
el cual sean fabricados.
motores.
PROCESOS DE MANUFACTURA
exterior del pistón en porción del ancho de un cabello, esto
permite que se
expanda ligeramente cuando se genera calor dentro del
cilindro.
12- Un taladro hace dos agujeros para el drenaje del aceite que
permiten la
lubricación de la biela.
PROCESOS DE MANUFACTURA
14- Aquí un operario lima los rebordes que han generado las
operaciones previas.
Después usa una
cinta lijadora para
pulir más las
superficies.
Este proceso es muy importante ya que estas imperfecciones rebordes
podrían llegar a dañar el
cilindro (camisas del motor).
15- Esta máquina de corte elimina parte del metal dentro del
agujero para que la biela
se pueda sujetar con firmeza.
16- Una vez completado el corte, se evaporizan los pistones a alta
presión con agua
caliente des ionizada.
lubricante y aceite que pueden llegar a
impregnarse en el material en los
distintos procesos.
PROCESOS DE MANUFACTURA
17- Después de secar con una pistola de aire, los pistones están
listos para ir de
arriba y abajo en el interior del motor.
CONCLUSION
Para la fabricación de estas autopartes como son los pistones se
necesita no únicamente de un
solo proceso de manufactura, si no que para este se necesita de
distintos procesos como lo son, la
forja, torno, fresado y tratamientos térmicos para darle las
propiedades necesarias para su buen
funcionamiento. Los pistones pueden tener distintas formas
dependiendo del diseño del motor, al
igual que pueden estar fabricados ya sea mediante forja o fundición
y de distintas aleaciones de
aluminio o acero. Los pistones forjados ofrecen unas mayores
propiedades mecánicas como, alta
resistencia, tenacidad, resistencia a altas temperaturas, fatiga,
etc. Estos pistones forjados se
caracterizan por ser utilizados en motores de alto desempeño o
competencia, ya que tienen
mejores propiedades mecánicas que permiten tener un mejor desempeño
y rendimiento en el
moto.
COMBUSTION INTERNA.
CICLO ESCOLAR
SEPTIEMBRE - DICEMBRE