ES2220697T3 - Procedimiento y dispositivo de aplicacion termica de revestimiento de las superficies de los cilindros de motores de combustion. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de aplicacion termica de revestimiento de las superficies de los cilindros de motores de combustion.Info
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Abstract
Procedimiento para el revestimiento térmico de paredes de cilindros (8) de bloques de motor (6) de motores de combustión interna, caracterizado porque durante el proceso de revestimiento se hace pasar aire con una velocidad de entre 7 y 12 m/s, por el cilindro o cilindros (7) que se encuentran en el proceso de revestimiento activo.
Description
Procedimiento y dispositivo de aplicación térmica
de revestimiento de las superficies de los cilindros de motores de
combustión.
La invención se refiere a un procedimiento para
el revestimiento térmico de paredes de cilindro de motores de
combustión interna según el preámbulo de la reivindicación 1, y a
un dispositivo para la realización del procedimiento según el
preámbulo de la reivindicación 6.
En la fabricación de motores de combustión
interna se utilizan actualmente cada vez más los bloques de motor
fabricados en metal ligero. Hasta ahora para la formación de las
superficies de deslizamiento de los cilindros se insertaban casi
siempre casquillos de hierro fundido en el bloque de motor,
mientras que actualmente se ha pasado a revestir las paredes de los
cilindros de bloques de motor de aluminio de una capa deslizante que
contiene hierro, con lo cual para aplicar esta capa deslizante se
utilizan preferentemente plasmatrones rotatorios. Una problemática
básica en el revestimiento con plasma de sustratos consiste en que
no todas las partículas de revestimiento fundidas en el chorro de
plasma se quedan adheridas a la superficie del sustrato. Si bien en
muchos casos ello no resulta relevante, al revestir bloques de
motor se debe procurar, por motivos comprensibles, que no queden
partículas de revestimiento en el bloque de motor. Hasta ahora este
problema se ha subsanado casi siempre colocando fundas con las que
se protegían los puntos expuestos del bloque de motor. El
inconveniente de las fundas de este tipo consiste en que se
producen estancamientos térmicos, que generan una elevada carga
térmica del bloque de motor y provocan la aparición de partículas
añadidas no deseadas en la capa que se agrega, pues el chorro de
revestimiento arrastra el polvo del entorno y las partículas no
fundidas o enfriadas de nuevo, lo cual da lugar a impurezas no
deseadas.
Por la patente US 5.573.814 se conoce un
procedimiento para cubrir el extremo exterior de los agujeros de los
cilindros durante el revestimiento térmico. Para ello está prevista
una máscara hinchable, que es presionada desde abajo contra el
agujero del cilindro. La máscara está unida a un tubo de aspiración
a través del cual se pueden aspirar los gases del cilindro.
El objetivo de la invención consiste en proponer
un procedimiento sencillo de utilizar para el revestimiento térmico
de paredes de cilindros de bloques de motor de motores de
combustión, mediante el cual se mejora por una parte la calidad de
la capa aplicada y por otra parte se protege el bloque de motor
frente a las impurezas.
Este objetivo se resuelve mediante las fases del
procedimiento indicadas en la parte identificativa de la
reivindicación 1.
De forma sorprendente se ha podido comprobar que
con las medidas propuestas la calidad de la capa mejora en un doble
sentido, y que al mismo tiempo el bloque de motor se puede también
mantener libre de impurezas. Mientras que durante el revestimiento
térmico se conduce el aire por el cilindro con una velocidad entre
7 y 12 m/s se evacúan las partículas de revestimiento que no quedan
fijadas, y el contenido de oxígeno combinado en la capa (contenido
en óxido) se mantiene en un intervalo que permite optimizar tanto
las características tribológicas de la capa como también su
comportamiento de arranque de virutas. Además la corriente de aire
provoca la refrigeración del bloque de motor. Finalmente, las
medidas propuestas reducen también el ensuciamiento del
plasmatrón.
Las formas de realización preferidas del
procedimiento se describen en las reivindicaciones dependientes 2 a
5.
En la reivindicación 6 se propone un dispositivo
para la realización del procedimiento. Las realizaciones preferidas
de este dispositivo se definen en las reivindicaciones dependientes
7 y 8.
Con la ayuda de un dibujo se explica con más
detalle un ejemplo preferido de realización de la invención. El
dibujo, único, presenta una vista esquemática de un bloque de motor
junto con un dispositivo de aspiración.
En esta figura se observan, en representación
esquemática, dos pulverizadores de plasma 1, 2, un bloque de motor 6
y un dispositivo de aspiración 18. Para el revestimiento de las
vías de deslizamiento 8 del bloque de motor de 4 cilindros están
previstos pulverizadores de plasma 1, 2 con boquillas de soplete
rotatorias 3, 4. El dispositivo de aspiración 18 presenta cuatro
toberas de aspiración 12, un dispositivo de mando 20 provisto de
válvulas de aire y una bomba de aspiración 25. En el dispositivo de
mando 20 la representación gráfica no permite visualizar las
válvulas de aire propiamente dichas, sino solamente su mecanismo de
ajuste 22. El dispositivo de mando 20 presenta, en el caso que nos
ocupa, una batería de válvulas de aire 21 provista de cuatro
válvulas de aire. Las cuatro toberas de aspiración 12 están
recogidas en un dispositivo fijador 13 y unidas al dispositivo de
mando 20 mediante tubos flexibles 14, aunque en la representación
gráfica los tubos 14 están indicados sólo someramente. Los tubos 14
conducen a un elemento de conexión 15, unido al dispositivo de
mando 20 a través de unas conducciones 17. Desde el dispositivo de
mando 20 unas conexiones 23 llevan a la bomba de aspiración 25. El
dispositivo de mando 20 está provisto además de sensores de presión
(no representados), por medio de los cuales se puede medir la
presión neumática existente en los conductos de aspiración 14, 17
durante la aspiración.
El revestimiento de las vías de deslizamiento de
los cilindros 8 tiene lugar de la manera siguiente: En primer lugar
las cuatro toberas de aspiración 12 se aproximan desde abajo, a
través del cárter 10 del bloque de motor 6, al extremo inferior 9 de
los cilindros 7. A continuación se inicia el proceso de
revestimiento propiamente dicho introduciendo los pulverizadores de
plasma 1, 2 en los cilindros 7 y revistiendo las paredes 8 de
éstos. Durante el revestimiento se aspira aire de forma continua por
medio del dispositivo de aspiración 18. A la vez se mide, por medio
de los sensores de presión, la presión neumática existente en los
conductos de aspiración 14, 17. Basándose en la presión neumática
medida se puede deducir la velocidad de circulación del aire que
pasa por los cilindros 7, si bien los instrumentos electrónicos
para calcular la velocidad del aire no se representan con mayor
detalle. Por medio del mecanismo de ajuste 22 se pueden modificar
las válvulas de aire y por tanto la sección transversal de la
aspiración, de forma que la velocidad del aire dentro de los
cilindros 7 se puede mantener en el intervalo deseado, entre 7 y 12
m/s. Después de revestir dos de los cuatro cilindros 7 se revisten
de igual forma los otros dos cilindros 7, y la velocidad de
circulación del aire que pasa por estos cilindros 7 se mide de la
manera anteriormente descrita y se mantiene dentro de los valores
citados.
Se ha puesto de manifiesto que una velocidad de
aire de entre 7 y 12 m/s podría ser el grado óptimo en muchos
aspectos. Por una parte, de este modo se asegura que las partículas
de revestimiento no queden fijadas y el polvo de otro tipo se pueda
evacuar de forma segura, incluso aunque entre la correspondiente
tobera de aspiración 12 y el extremo inferior 9 del cilindro 7
exista un resquicio. Por ello se puede renunciar a la estanqueidad
entre el extremo inferior 9 del cilindro 7 y la correspondiente
tobera de aspiración 12, de forma que en último término se favorece
un revestimiento rápido, eficaz y económico de los cilindros 7.
Además, con una velocidad del aire de entre 7 y 12 m/s el contenido
de oxígeno combinado en la capa se mantiene en un porcentaje en peso
de entre el 1 y el 4% aproximadamente, con lo cual se optimizan
todas las características tribológicas de la capa y también su
comportamiento de arranque de virutas. Además la corriente de aire
provoca una refrigeración del bloque de motor 6 y reduce el
ensuciamiento del plasmatrón 3, 4 en cuestión. Si se hace pasar el
aire por los cilindros 7 con una velocidad superior a 12 m/s se
corre el riesgo de que el chorro de plasma sufra alteraciones y de
que no se fundan ya completamente todas las partículas de
revestimiento en el chorro de plasma, lo que podría dar lugar en
último término a una capa con una calidad insuficiente, por
ejemplo, con una porosidad excesiva. Si se hace pasar el aire por
los cilindros 7 con una velocidad inferior a 7 m/s se corre el
riesgo de que el contenido de oxígeno combinado en la capa resulte
excesivo, lo que provocaría también una calidad insuficiente de la
capa. Además con una velocidad del aire demasiado baja se corre el
riesgo de que la carga de polvo dentro del cilindro 7 que se quiere
revestir resulte excesiva y de que algunas partículas puedan
penetrar en el cárter 10 del bloque de motor 6 a través del
resquicio existente en todo caso entre la tobera de aspiración 12 y
el extremo inferior 9 del cilindro 7. En el caso de un motor en V
algunas partículas pueden penetrar también, dado el caso, en los
cilindros del lado opuesto.
El ejemplo de realización mostrado de un
dispositivo de aspiración resulta apropiado para el revestimiento de
motores de cuatro cilindros en línea, y también de motores de ocho
cilindros en V. Se entiende que también es posible prever
dispositivos de aspiración para otras variantes de bloques de
motor.
Claims (8)
1. Procedimiento para el revestimiento térmico de
paredes de cilindros (8) de bloques de motor (6) de motores de
combustión interna, caracterizado porque durante el proceso
de revestimiento se hace pasar aire con una velocidad de entre 7 y
12 m/s, por el cilindro o cilindros (7) que se encuentran en el
proceso de revestimiento activo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se aplica una capa que contiene metal,
preferentemente hierro, mediante proyección de plasma sobre las
paredes del cilindro (8).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el flujo de aire se produce mediante
aspiración, aspirando el aire hacia abajo a través del cárter (10)
del bloque de motor (6), donde varias toberas de aspiración (12)
unidas a una bomba de aspiración (25) se introducen desde abajo a
través del cárter (10) del bloque de motor (6) y se aproximan a la
cara inferior (9) de los cilindros (7).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante el
proceso de revestimiento se mide la presión neumática existente en
los conductos de aspiración (14, 17), y porque sobre la base de los
valores medidos se calcula la velocidad del aire que se hace pasar
por el cilindro o cilindros (7).
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el cálculo de la velocidad del aire se
utiliza para direccionar un mecanismo de ajuste (22) en unión
eficaz con válvulas de aire en los conductos de aspiración.
6. Dispositivo para la realización del
procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado
porque el dispositivo presenta varias toberas de aspiración (12)
unidas a una bomba de aspiración (25) a través de conductos de
aspiración (14) flexibles al menos en parte, donde el dispositivo
presenta medios (22) para modificar la sección transversal del
conducto relevante para la aspiración.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque está previsto al menos un sensor de
presión para registrar la presión neumática existente en las
toberas (12) o en los conductos de aspiración (14, 17, 23), y porque
están previstos medios electrónicos para calcular la velocidad del
aire sobre la base de la presión neumática.
8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque el dispositivo de aspiración (18)
incluye una bomba de aspiración central (25) que está unida a las
toberas de aspiración (12) a través de conductos de aspiración (14,
17, 23), donde entre las toberas de aspiración (12) y la bomba de
aspiración (25) está dispuesta una batería de válvulas de aire (21)
para la modificación individual de la respectiva sección
transversal de los conductos de aspiración (17).
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