ES2238614T3 - Semicojinete de biela o casquillo de cojinete de biela o semicojinete principal. - Google Patents
Semicojinete de biela o casquillo de cojinete de biela o semicojinete principal.Info
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Abstract
Semicojinete de biela o casquillo de cojinete de biela en motores de combustión interna o semicojinete principal para el alojamiento del cigüeñal en motores de combustión interna, compuesto por un material compuesto para cojinetes de deslizamiento con una capa de apoyo metálica, constituida especialmente por acero, y una capa de deslizamiento metálica aplicada sobre ésta, caracterizado porque la capa de deslizamiento está formada por una aleación de cobre y cinc con 10 a 25% en peso de Zn, 1 a 3% en peso de Mn, 1 a 3% en peso de Ni, 2 a 6% en peso de Fe, siendo el resto cobre, y con componentes debidos a impurezas que ascienden al 0, 1% en peso respectivamente, como máximo, en total hasta el 1% en peso, como máximo, y porque la capa de deslizamiento está cristalizada exclusivamente en la fase .
Description
Semicojinete de biela o casquillo de cojinete de
biela o semicojinete principal.
La invención se refiere a un semicojinete de
biela o a un casquillo de cojinete de biela en motores de combustión
interna o a un semicojinete principal para el alojamiento del
cigüeñal en motores de combustión interna, compuesto por un material
compuesto para cojinetes de deslizamiento con una capa de apoyo
metálica, constituida especialmente por acero, y una capa de
deslizamiento metálica aplicada sobre ésta.
Son múltiples los requisitos a los elementos de
cojinete de biela, a saber, a los semicojinetes que encierran el
muñón de un cigüeñal y a los casquillos de cojinete de biela que
encierran el perno de émbolo y en el que se pueden introducir a
presión pequeños cojinetes de biela. Por una parte, para los
semicojinetes de biela se exige la estabilidad incluso a altas
velocidades de deslizamiento y cargas medias y, por otra parte, en
los casquillos de cojinete de biela se exige la estabilidad con
grandes cargas y temperaturas en comparación más altas, pero a
velocidades entre bajas y moderadas. Los requisitos respecto a los
semicojinetes principales para cigüeñales se caracterizan por la
baja carga que se produce allí en comparación con los semicojinetes
de biela, y la alta velocidad de deslizamiento con unas temperaturas
relativamente moderadas. Además, los semicojinetes principales
tienen que ser capaces de compensar errores de alineación del
cigüeñal.
Gracias al solicitante se conocen casquillos de
cojinete de biela para el uso en el ojo pequeño de una biela de
motor, cuya capa de deslizamiento está compuesta por una aleación de
cobre y cinc con una proporción de cinc relativamente alta del 30%
en peso aprox., y con 2% en peso de manganeso, 2% en peso de níquel,
2% en peso de aluminio y 1,8% en peso de hierro.
Por el documento EP1158062A1 se conoce un
material de forja de aluminio con cobre y cinc y su uso para
fabricar casquillos de cojinetes para bielas y émbolos en motores de
combustión interna. El material está compuesto por 63,5 a 66,5% en
peso de cobre, 2,0 a 5,4% en peso de aluminio, 4,1 a 4,9% en peso de
manganeso, 2,6 a 3,4% en peso de hierro, 1,1 a 1,9% en peso de
níquel, restos de cinc e impurezas habituales. De los ejemplos de
realización resulta un contenido en cinc del 20 ó 22% en peso.
Por el documento DE4411762A1 se conoce un
material compuesto para cojinetes de deslizamiento en el que sobre
una capa de apoyo de acero se aplica una aleación moldeable de cobre
y cinc con un alto contenido en cinc de 28 a 32% en peso, mediante
recubrimiento por laminación.
El documento DE19801074A1 da a conocer un
material compuesto para cojinetes de deslizamiento con una aleación
de cobre y cinc para la que se propone una proporción entre la fase
\alpha y \beta de 1,5 a 6.
El documento CH223580 da a conocer aleaciones de
cobre y cinc, especialmente para la fabricación de piezas de
máquinas solicitadas con deslizamiento, con 2 a 8% en peso de
aluminio, 0,05 a 3% en peso de silicio, 0,5 a 10% en peso de
manganeso y 50 a 70% en peso de cobre. La aleación puede contener
además hasta 10% en peso de plomo y de 0,1 a 5,0% en peso de hierro,
níquel y cobalto.
El documento DE19728777C2 da a conocer un
material compuesto estratificado con una capa soporte y una capa
metálica de cojinete, especialmente de una aleación de cobre y cinc
y una capa de deslizamiento basada en estaño, exenta de plomo y
aplicada de forma galvánica.
Partiendo de ello, la presente invención tiene el
objetivo de proporcionar un material compuesto para cojinetes de
deslizamiento, que resulte adecuado tanto para emplearse como
semicojinete de biela como para emplearse como casquillo de biela y
semicojinete principal para el cigüeñal.
Según la invención, este objetivo se consigue por
el hecho de que la capa de deslizamiento del semicojinete de biela o
del casquillo de cojinete de biela o semicojinete principal está
formada por una aleación de cobre y cinc que presenta de 10 a 25% en
peso de Zn, de 1 a 3% en peso de Mn, de 1 a 3% en peso de Ni y de 2
a 6% en peso de Fe, siendo el resto cobre y componentes debidos a
impurezas del 0,1% en peso respectivamente, como máximo, en total
hasta el 1% en peso, como máximo, y de tal forma que la capa de
deslizamiento está cristalizada exclusivamente en la fase
\alpha.
Se ha comprobado que en la cristalización de la
aleación de cobre y cinc exclusivamente en la fase \alpha es
posible obtener un material para cojinetes de deslizamiento
apropiado para las aplicaciones mencionadas y que tenga una
idoneidad excelente sobre todo con vista a los fenómenos de
corrosión. El latón \beta tiende a la corrosión selectiva y actúa
casi como ánodo sacrificial en la biela metálica. El elevado
contenido en hierro tiene un efecto estabilizador y aumenta la
tenacidad del material; conduce a una finura del grano y aumenta la
temperatura de recristalización de la aleación. Preferentemente, el
contenido en hierro se sitúa entre 3,5 y 4,5% en peso.
En la invención se detectó que con una limitación
del contenido en cinc de hasta el 25% en peso se consigue una
estructura cristalizada exclusivamente en la fase \alpha.
Además, resulta particularmente ventajoso que la
capa de deslizamiento se componga de los componentes mencionados
anteriormente o de una aleación que presente adicionalmente de 1 a
3% en peso de aluminio. El aluminio aumenta la solidez de la
aleación según la invención.
Asimismo, resulta ventajoso que quede formada una
fina capa superpuesta, orientada hacia la pareja de deslizamiento,
sobre la capa de deslizamiento, que sea una capa de estaño aplicada
de forma galvánica o una capa de estaño con inclusiones de PTFE o
una capa de una aleación de aluminio y estaño, aplicada por
bombardeo iónico sobre una capa de barrera de difusión. Si la capa
superpuesta debe servir de capa de rodadura, se seleccionan unos
grosores de capa superiores a 10 \mum, y si debe servir
simplemente de capa de entrada, se seleccionan unos grosores de
capa
< 5 \mum.
< 5 \mum.
Una composición preferible de la capa de
deslizamiento del semicojinete de biela o casquillo de cojinete de
biela según la invención, comprende en composición porcentual en
peso Cu (resto), Zn (19-21), Mn (1,5 - 2,5), Ni (1,5
- 2,5), Fe (3,5 - 4,5), Al (1,5 - 2,5) y, de forma especialmente
preferible, la capa de deslizamiento es una aleación de
CuZn20Mn2Ni2Fe4A12.
Claims (4)
1. Semicojinete de biela o casquillo de cojinete
de biela en motores de combustión interna o semicojinete principal
para el alojamiento del cigüeñal en motores de combustión interna,
compuesto por un material compuesto para cojinetes de deslizamiento
con una capa de apoyo metálica, constituida especialmente por acero,
y una capa de deslizamiento metálica aplicada sobre ésta,
caracterizado porque la capa de deslizamiento está formada
por una aleación de cobre y cinc con 10 a 25% en peso de Zn, 1 a 3%
en peso de Mn, 1 a 3% en peso de Ni, 2 a 6% en peso de Fe, siendo el
resto cobre, y con componentes debidos a impurezas que ascienden al
0,1% en peso respectivamente, como máximo, en total hasta el 1% en
peso, como máximo, y porque la capa de deslizamiento está
cristalizada exclusivamente en la fase \alpha.
2. Semicojinete de biela o casquillo de cojinete
de biela o semicojinete principal según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa de deslizamiento presenta una
fina capa superpuesta orientada hacia la pareja de deslizamiento,
que es una capa de estaño aplicada de forma galvánica o una aleación
basada en estaño o una capa de estaño con inclusiones de PTFE o una
capa de una aleación de aluminio y estaño, aplicada por bombardeo
iónico sobre una capa de barrera de difusión.
3. Semicojinete de biela o casquillo de cojinete
de biela o semicojinete principal según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la capa de deslizamiento presenta
adicionalmente de 1 a 3% en peso de Al.
4. Semicojinete de biela o casquillo de cojinete
de biela o semicojinete principal según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el contenido en hierro
asciende a de 3,5 a 4,5% en peso.
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