PT890020E - Processo para o fabrico de cabecas de cilindro para motores de combustao interna - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
“PROCESSO PARA O FABRICO DE CABEÇAS DE CILINDRO PARA MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA " O invento refere-se a um processo para o fabrico de cabeças de cilindro de motores de combustão interna de acordo com o conceito genérico da reivindicação de patente 1.
No fabrico de cabeças de cilindro é conhecido actualmente, o de instalar na cabeça de cilindro de fundição acabada de alumínio ou fundição cinzenta, anéis de base de válvulas e guias de válvulas com uma determinada densidade de utilização nos respectivos furos da cabeça de cilindro. Ao mesmo tempo existem tendências de proceder a um tratamento da matéria prima da cabeça de cilindro na superfície de base das válvulas, para satisfazer os elevados esforços da parte do motor. O método conhecido de instalar anéis de base de válvulas aliás guias de válvulas cilíndricas ocas, exige um elevado dispêndio na técnica de fabrico, por exemplo um tratamento de corte do anel de base da válvula, da guia de válvula e da cabeça de cilindro, para manter as tolerâncias de montagem necessárias, e além disso um posicionamento de colocação exacta antes da montagem dos anéis aliás das guias de válvulas na cabeça de cilindro. Aquando de um tratamento de superfície, por exemplo por meio de refundição ou ligação com laser, necessitam-se consideráveis quantidades de energia, afigurando-se este método, com um rendimento do laser de 3 %, como muito pouco económico.
Também já houve tendências de incorporar, por fundição na cabeça de cilindro, anéis de base de válvula com elevada densidade, mas neste caso não se realiza uma ligação íntima entre o material da cabeça de cilindro e o anel da base da válvula (DE 39 37 402 Al). Essencialmente o anel mantém-se na cabeça de cilindro mediante fixação de grampos, pelo que não existe um contacto íntimo para com a cabeça de cilindro, havendo por isso o risco de que os anéis possam cair para fora. Esta solução também ainda tem a desvantagem de uma transição oxidada do anel de base da válvula para a cabeça de cilindro; a camada então originada actua como isolamento e impede uma elevada condução de transmissão de calor. O invento quer corrigir estas desvantagens. O quesito do invento consiste consequentemente no facto de desenvolver uma solução para a formação de cabeças de cilindro, pela qual, com a incorporação directa por fundição de anéis de base da válvula e guias de válvula, o dispêndio técnico de produção possa ser reduzido e pela qual se possa conseguir uma ligação íntima dos anéis de base da válvula e das guias de válvula com o material da cabeça de cilindro e consequentemente um aumento da condutibilidade térmica. A solução do quesito consiste, de acordo com o invento, num processo para o fabrico de cabeças de cilindro para motores de combustão interna segundo as características da reivindicação 1.
Aperfeiçoamentos vantajosos resultam das reivindicações subsequentes.
Para o processo de acordo com o invento os anéis de base da válvula e as guias de válvulas são instalados com um volume de poros abertos de 5 até 15 %. Durante o processo de fundição da cabeça de cilindro, por exemplo por fundição de baixa pressão, o alumínio líquido penetra nos poros dos anéis de base da válvula e nas guias de válvulas temperadas, preenchendo os mesmos: Realiza-se então uma ligação íntima de ambas as matérias primas. Se como material para a cabeça de cilindro for utilizado alumínio, então a condutibilidade térmica das matérias primas aumenta pela proporção do alumínio infiltrado. Adicionalmente evita-se uma camada intermédia isolante na zona da cabeça de cilindro e do anel de base da válvula aliás da guia de válvula, pelo que é aumentada a condutibilidade térmica do elemento anteriormente mencionado para o circuito de refrigeração na cabeça de cilindro. Podem-se suprimir as fases de produção do corte tanto no acabamento da cabeça de cilindro como também na produção dos anéis de base da válvula aliás das guias de válvula.
convencionais para os anéis de base e válvulas de guia na base de ferro aliás cobre, matérias primas na base de cerâmicas, as quais são concebidas especialmente para a infiltração por metais leves líquidos. O enchimento de alumínio líquido na forma pode-se efectuar ou sob força de gravidade ou sob pressão, eventualmente também com condições de pressão variáveis. E adequado aquecer os anéis de base das válvulas e as guias das válvulas antes do enchimento. Isto pode ser efectuado ou após a inserção em conjunto com o molde de fundição ou antes da inserção no molde de fundição.
De acordo com um aperfeiçoamento vantajoso existe a possibilidade de ajustar o volume poroso dos anéis de base das válvulas e das guias de válvulas de forma graduada, isto é, que a zona com elevadas cargas térmicas e mecânicas apresente um volume poroso mais reduzido, por exemplo de <2 %, enquanto que as zonas em direcção à cabeça de cilindro têm um volume poroso dentro dos limites acima descritos.
De acordo com um outro aperfeiçoamento vantajoso podem ser realizados diferentes graus de compressão nos anéis de base- das válvulas e/ou nas guias de válvulas durante um processo posterior de compressão. A seguir o invento é explicado em pormenor na base de um exemplo de execução representado no desenho. Mostram:
Figura 1 - uma vista em corte de uma cabeça de cilindro na zona de uma guia de válvula com um anel de base da válvula e guia da válvula e
Figura 2 - esboço do princípio para o fabrico de uma porosidade graduada.. O desenho mostra em recorte um corte na zona de um canal de entrada ou saída de uma cabeça de cilindro após o processo de fundição. Da massa fundida de alumínio solidificada 1 ainda não foi removido o núcleo de fundição 2 com secções escalonadas. O núcleo de fundição 2 contém uma secção cilíndrica 3 superior e por baixo uma segunda secção cilíndrica 4 com um diâmetro maior. A transição entre as duas secções 3, 4 é formada por um ressalto anular 5, enquanto que a segunda secção 4 se une com a sua extremidade inferior, por meio de um ressalto anular 6, à superfície lateral exterior do núcleo cilíndrico de fundição 2.
Antes do processo de fundição é colocada sobre a secção 3 superior uma guia de válvula 7 pré-fabricada e sobre a secção 4 inferior um anel de base da válvula 8 pré-fabricado. Como mostra o desenho, a zona do canto entre a secção cilíndrica 4 e do ressalto anular 6 é configurada segundo o contorno do anel de base da válvula 8. O anel de base da válvula 8 e a guia de válvula 7 são fabricados com um volume de poros abertos de 5 - 15 % e aquecidos antes da sua colocação. Durante o processo de fundição da cabeça de cilindro o alumínio líquido penetra nos poros dos anéis de base das válvulas e das guias de válvulas 8, 7 temperados, preenchendo os mesmos. Importante neste caso é a distribuição regular dos poros preenchidos bem como uma resistência mecânica dos elementos a serem integrados por fundição.
Quando for necessário, existe a possibilidade de ajustar o volume de porosidade dos componentes das válvulas de forma graduada, isto é, que a zona com elevadas cargas térmicas e mecânicas apresente um volume poroso de <2 %, enquanto que as zonas em direcção à cabeça de cilindro têm um volume poroso dentro dos limites acima descritos. Isto pode ser realizado por meio de diferentes graus de compressão durante um processo de compressão posterior, o qual é explicado a seguir na base da representação esquemática na Figura 2.
Uma mistura em pó, constituída por uma liga na base de ferro especialmente composta para anéis de base de válvulas, é pré-comprimida num molde 9 a uma densidade de, por exemplo, 6,4 até 6,8 g/cm3, correspondendo à fase 1 da Figura 2, com um molde macho 10 para um corpo 11 com uma superfície inclinada. Em seguida esta peça em bruto, numa fase 2 é sinterizada a uma temperatura entre 900 e 1200°C. A peça em bruto sinterizada recebe uma compressão posterior numa fase 3 com auxílio de um molde macho 12, na qual somente é moldada uma zona do anel de geometria predeterminada. Desta forma resulta, com a respectiva pressão de compressão um elemento 13 com um gradiente de densidade da zona não moldada (densidade 6,4 até 6,8 g/cmJ) para a zona moldada (densidade >7,2 g/cm3). A zona com a densidade baixa, isto é a zona radial exterior de um anel de base da válvula, forma a posterior superfície de contacto com a cabeça de cilindro, enquanto que a zona radial interior do anel de base da válvula com a elevada densidade, representa a futura superfície funcional.
Lisboa, 0 4ÂBR. 2000
Maria Silvina Ferreira
Agente Oficiei de Propriedade Industriei R. Castiiho. 2C'-3? Ξ — 1070 LÍS30A Teleis. 385 1339 - 385 4613
Claims (2)
- \ REIVINDICAÇÕES 1° Processo para a produção de cabeças de cilindro para motores de combustão interna por meio de fundição de material líquido para cabeças de cilindro, particularmente alumínio, num molde de cabeça de cilindro, o qual compreende um núcleo de fundição que apresenta secções escalonadas na zona do anel de base da válvula e da guia de válvula, caracterizado por, os anéis de base das válvulas (8) e as guias de válvulas (7) serem produzidos de tal forma de uma matéria prima convencional para o seu fabrico na base de ferro ou cobre, por meio de compressão e sinterização, que os mesmos apresentem um volume de poros abertos de 5 até 15 %, ser colocado respectivamente um anel de +base da válvula (8) e/ou uma guia de válvula (7) sobre as secções escalonadas (4, 3) do núcleo de fundição (2), ser em seguida lançado no molde pré-aquecido o alumínio líquido e após a solidificação da massa líquida de alumínio (1) o núcleo de fundição (2) ser removido de forma usual. 2o Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, o alumínio líquido ser vertido para o molde sob força de gravidade ou pressão. 3o Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por, o enchimento do alumínio líquido ser efectuado sob condições de pressão variáveis. 4o Processo de acordo com as reivindicações 1 até 3, caracterizado por, o molde de fundição incluindo os anéis de base da válvula (8) e as guias de válvula (7) serem aquecidos antes da fundição.
- 2 5' Processo de acordo com uma das reivindicações 1 até 3, caracterizado por, os anéis de base da válvula (8) e as guias de válvula (7) serem aquecidos antes da sua colocação no molde de fundição. 6oProcesso de acordo com uma das reivindicações 1 até 5, caracterizado por, no fabrico dos anéis de base da válvula (8) e/ou guias de válvula (7) ser produzido, por meio de diferentes graus de compressão nas zonas de elevada carga térmica ou mecânica, um volume poroso de < 2%. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por, durante um processo de pressão posterior serem produzidos diferentes graus de compressão nos anéis de base da válvula (8) e/ou nas guias de válvulas (7). Lisboa, 0 4ABR, 2000Maria Silvina Ferreira Agente Oficie! da Propriedade industrial R. Castiihc, 205-3.® E — 50?CliSB0A Telsís. 3B513 3S - 365 4613
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