ES2263455T3 - Pieza moldeada de metal ligero, especialmente una caja de cigueñal para motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Una pieza moldeada de metal ligero, especialmente una caja de cigüeñal para un motor de combustión interna, con orificios de alojamiento para tornillos de fijación, con cuya ayuda se puedan ejercer tensiones de compresión sobre el cuerpo moldeado, en una zona del metal ligero, caracterizada porque al menos una pieza compacta sinterizada (7) de poros abiertos se coloca en la zona del metal ligero expuesta a las tensiones de compresión en los poros de una capa superficial, con una infiltración de metal ligero, y porque la pieza compacta sinterizada (7) que muestra un coeficiente de dilatación térmica inferior que el metal ligero, muestra una resistencia que se corresponde al menos con la resistencia del metal ligero, y al menos, de forma combinada con el metal ligero infiltrado.

Description

Pieza moldeada de metal ligero, especialmente una caja de cigüeñal para motor de combustión interna.

La presente invención trata de una pieza moldeada de metal ligero, particularmente de motor de combustión interna, con orificios de alojamiento para tornillos de fijación, con cuya ayuda se puedan ejercer tensiones de compresión en el cuerpo moldeado en una zona de metal ligero.

Las condiciones de tensión cambián puesto que las piezas moldeadas de metal ofrecen un comportamiento de dilatación térmica distinto en relación a los tornillos de fijación de acero convencionales, debido a las fuerzas de compresión que se ejercen en los cuerpos moldeados de metal ligero, a través de los tornillos de fijación de acero, lo que puede conllevar, por ejemplo, una reducción considerable de las fuerzas de sujeción. Para evitar, en los cojinetes de empuje de las cajas de cigüeñal de metal ligero, un aumento excesivo del juego del cojinete a temperaturas altas de funcionamiento, es conocido (US 5 203 854 A) el apoyar los cojinetes del cigüeñal con los tornillos del cojinete en piezas insertadas de fundición gris, que se colocan en las paredes del cojinete. Así, el comportamiento de dilatación se determina por las piezas insertadas de fundición gris, que forman una pieza esencial de las paredes del cojinete, y no por las zonas colindantes de metal ligero de las paredes del cojinete, de modo que se pueden esperar condiciones de dilatación térmica, considerablemente uniformes, en la zona de los cojinetes del cigüeñal y de su atornillado, lo que muestra un efecto ventajoso en el juego del cojinete y/o en la resistencia de la unión por tornillos. Sin embargo, resulta desventajoso, en estas cajas de cigüeñal conocidas, entre otras cosas, la reducción, hasta un grado considerable, de la ventaja del peso ligero de las paredes de metal ligero, debido a la pieza insertada de fundición gris que recibe la fuerza del tornillo, y a las dimensiones de las conexiones de esta pieza insertada.

Una caja de cigüeñal acorde al término genérico de la reivindicación 1 se conoce por la US-A-5816710 (véase la Figura 2). Sin embargo, en ese lugar la pieza 12 colocada no es una pieza compacta sinterizada.

Por lo tanto, la presente invención se basa en la función de acondicionar una pieza moldeada de metal ligero, particularmente una caja de cigüeñal para un motor de combustión interna del tipo especificado anteriormente, de manera que se puedan crear unas condiciones ventajosas de fijación, a pesar del comportamiento distinto de dilatación térmica del metal ligero y de los propios tornillos de fijación, y, en gran parte, proporcionando las ventajas que ofrece el poco peso del metal ligero.

La presente invención soluciona la función señalada debido a que al menos una pieza compacta sinterizada de poros abiertos se coloca en la zona de metal ligero expuesta a las tensiones de compresión en los poros de una capa superficial, con una infiltración del metal ligero, y porque la pieza compacta sinterizada que muestra un coeficiente inferior de dilatación térmica que el metal ligero, muestra una resistencia que se corresponde al menos con la resistencia del metal ligero, y al menos, de forma combinada, con el metal ligero infiltrado.

Una pieza compacta sinterizada, cuyo coeficiente de dilatación térmica sea inferior al del metal ligero, puede hacer variar el comportamiento de dilatación térmica del metal ligero, en condiciones iniciales en las que ésta pieza compacta sinterizada se conecte, de forma resistente al cizallamiento, con el metal ligero, y de que tal conexión muestre al menos una resistencia correspondiente al metal ligero, de modo que se impida la libre dilatación térmica del metal ligero en la zona de la pieza compacta sinterizada. La conexión resistente al cizallamiento entre el metal ligero y la pieza compacta sinterizada se consigue debido a que, con la fundición del metal ligero, preferiblemente, con un método de moldeado a presión, la masa fundida del metal ligero se infiltra al menos en los poros de una capa superficial de la pieza compacta sinterizada. Así, se pueden desarrollar, en la pieza moldeada finalizada, tensiones de cizallamiento lo suficientemente grandes en la zona de transición del metal ligero a la pieza compacta sinterizada, para suprimir un movimiento relativo entre la pieza compacta sinterizada y el propio metal ligero. Las piezas compactas sinterizadas, que se pueden utilizar de acuerdo con los requisitos de tensión de la pieza moldeada, pueden tener, de esta manera, unas dimensiones relativamente pequeñas, puesto que el aumento en el peso conectado con estas piezas compactas sinterizadas, se ve limitado, ya que la porosidad requerida para las piezas compactas sinterizadas dará lugar a una reducción de peso con respecto a las piezas insertadas no sinterizadas. Puesto que la resistencia de la pieza compacta sinterizada aumenta con una infiltración de metal ligero, la pieza compacta sinterizada sin infiltración de metal ligero puede mostrar una resistencia menor que el propio metal ligero y, sin embargo, la pieza sinterizada satisfará los requisitos de resistencia con respecto a la limitación de dilatabilidad libre del metal ligero, siempre que la pieza compacta sinterizada infiltrada con el metal ligero muestre la firmeza requerida.

Se pueden obtener condiciones particularmente ventajosas de construcción si la pieza compacta sinterizada muestra un coeficiente de dilatación térmico adaptado a los tornillos de fijación, de modo que se obtengan condiciones comparables con las relativas a la resistencia de unión por tornillos de los atornillados de piezas de acero.

Puesto que se trata, sobre todo, de una conexión resistente al cizallamiento entre la pieza compacta sinterizada y el metal ligero, mediante una infiltración del metal ligero en los poros de la pieza compacta sinterizada, la zona central de la pieza compacta sinterizada puede mostrar una densidad más alta que la que se encuentra en la zona superficial. Así, se facilita, por un lado, la infiltración del metal ligero en los poros de la capa superficial y, por otro lado, conlleva una fuerza más elevada para las piezas compactas sinterizadas. De todas maneras, la propia resistencia del molde de las piezas compactas sinterizadas se puede perfeccionar también mediante refuerzos. Estos refuerzos, naturalmente, no deterioran la capacidad de infiltración de la pieza compacta sinterizada durante la fundición del metal ligero con la pieza compacta sinterizada.

En los dibujos se representa, por ejemplo, el objeto de la invención. Se muestra:

Figura 1: La parte inferior de un caja de cigüeñal acorde a la presente invención, en corte, en un diagrama simplificado; y

Figura 2: Esta caja de cigüeñal en una sección transversal a través de una pared del cojinete.

La parte inferior representada de una caja de cigüeñal de metal ligero, acorde a la presente invención, muestra de manera convencional, la longitud hasta las paredes móviles externas de la caja 1, y las paredes del cojinete 2 alineadas transversalmente a éstas y unidas a estas paredes externas 1, que forman alojamientos 4 semicirculares en la sección transversal, partiendo de la superficie de separación 3 hasta la parte superior de la caja, para los semicojinetes de los cojinetes del cigüeñal. A ambos lados de estos alojamientos 4, se han previsto, en las paredes del cojinete 2, orificios de recepción 5 perforados para los tornillos de fijación 6, mediante los que las fuerzas del cojinete se descargan sobre las paredes del cojinete 2. En la zona de los orificios de recepción 5, las piezas compactas sinterizadas 7, que muestran una porosidad adecuada, se colocan en el metal ligero de las paredes del cojinete 2 para permitir una infiltración del metal ligero en los poros de al menos una capa superficial. Esta infiltración de metal ligero de las piezas compactas sinterizadas 7 se indica en la Figura 2 mediante la pieza sombreada de las paredes del cojinete 2 de metal ligero que extienden en las piezas compactas sinterizadas 7. Para realizar la limitación de peso, las piezas compactas sinterizadas 7 se pueden proporcionar con hendiduras 8.

Debido a la infiltración de las piezas compactas sinterizadas 7, pueden extraerse las tensiones de cizallamiento presentes por el comportamiento distinto de dilatación térmica del metal ligero y las piezas compactas sinterizadas, del metal ligero a la pieza compacta sinterizada, por lo que se evita un movimiento relativo entre el metal ligero y las piezas compactas sinterizadas 7. Por consiguiente, las paredes del cojinete 2 de metal ligero se adaptan, al menos en la zona de las piezas compactas sinterizadas, a su comportamiento de dilatación térmica, si las piezas compactas sinterizadas 7 tienen una resistencia adecuada. Esto significa que, por ejemplo, con una adaptación requerida del comportamiento de dilatación térmica de las paredes del cojinete 2 al comportamiento de dilatación térmica de los tornillos de fijación 6, las piezas compactas sinterizadas 7 deben mostrar un comportamiento correspondiente de la dilatación térmica para limitar el comportamiento de dilatación térmica de las paredes del cojinete 2.

Para facilitar la infiltración de las piezas compactas sinterizadas 7 con el metal ligero durante la fundición de las paredes del cojinete 2, las piezas compactas sinterizadas 7 disponen de una porosidad correspondiente, lo que puede asegurarse fácilmente, por ejemplo, mediante la elección adecuada del tamaño de grano del polvo de sinterizar y de su distribución, o mediante un medio para mantener el espacio que determina los últimos poros. Además, las piezas compactas sinterizadas pueden contener elementos de aleación, por ejemplo de níquel, que reaccionen de una forma exotérmica con el metal ligero y que reduzcan así la viscosidad de la masa fundida. Para asegurar la resistencia adecuada, las piezas compactas sinterizadas también pueden mostrar un refuerzo, que se comprime junto con el polvo de sinterizar y que consta, por ejemplo, de una rejilla de alambre o fibras de refuerzo.

La presente invención no se limita, naturalmente, al ejemplo de ejecución representado, y puede utilizarse cuando se disparen fuerzas en una pieza moldeada de metal ligero, mediante tornillos de fijación, bajo diversas tensiones térmicas. De acuerdo con el ejemplo de ejecución, las piezas compactas sinterizadas 7 se pueden situar al lado de los orificios de alojamiento 5 para los tornillos de fijación 6, pero también pueden verse atravesadas por tornillos de fijación 7. Sólo depende del hecho de que se prevenga que la zona de metal ligero de la pieza moldeada mantenida bajo una tensión de compresión por los tornillos de fijación 6, tenga un comportamiento libre de dilatación térmica.

Claims (4)

1. Una pieza moldeada de metal ligero, especialmente una caja de cigüeñal para un motor de combustión interna, con orificios de alojamiento para tornillos de fijación, con cuya ayuda se puedan ejercer tensiones de compresión sobre el cuerpo moldeado, en una zona del metal ligero, caracterizada porque al menos una pieza compacta sinterizada (7) de poros abiertos se coloca en la zona del metal ligero expuesta a las tensiones de compresión en los poros de una capa superficial, con una infiltración de metal ligero, y porque la pieza compacta sinterizada (7) que muestra un coeficiente de dilatación térmica inferior que el metal ligero, muestra una resistencia que se corresponde al menos con la resistencia del metal ligero, y al menos, de forma combinada con el metal ligero infiltrado.

2. La pieza moldeada, según la reivindicación 1, caracterizada porque la pieza compacta sinterizada (7) muestra un coeficiente de dilatación térmica adaptado a los tornillos de fijación (6).

3. La pieza moldeada, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la pieza compacta sinterizada (7) muestran, en la zona central, una densidad más alta que la mostrada en la zona superficial.

4. La pieza moldeada, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizada porque la pieza compacta sinterizada (7) muestra un refuerzo.