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Trabajo de Tecnologa de

Materiales

Fabricacin de un pistn

Pablo Guarner Escribano

Sergio Ferrer Mileo

Jess Lpez Jarillo

Joel Martin Enrique

Josep Rovira Valldeperez

Edgar Valverde Estrella

Grupo de prcticas: 17

Mayo de 2013

Tecnologa de los materiales Fabricacin de un pistn

1

ndice

ndice............................................................................................................................................1

Introduccin .................................................................................................................................2

Qu es y qu funcin tiene un pistn? ...................................................................................2

Descripcin general del pistn .....................................................................................................3

Tipos de pistn .........................................................................................................................3

Solicitaciones sobre el pistn .......................................................................................................6

Solicitaciones mecnicas ..........................................................................................................6

Solicitaciones trmicas .............................................................................................................6

Materiales para pistones ..............................................................................................................8

Fabricacin .................................................................................................................................11

Tratamientos superficiales .....................................................................................................12

Tratamientos trmicos en las aleaciones aluminio silicio .......................................................13

Tratamientos trmicos de esferoidizacin del silicio ..............................................................13

Mecanismo de esferoidizacin ...............................................................................................15

Tratamientos trmicos en las fundiciones de hierro ..............................................................20

Control de calidad ......................................................................................................................28

Reciclaje del aluminio.................................................................................................................29

Caso especfico: Pistn de un motor de F1.................................................................................32

Material ..................................................................................................................................32

Fabricacin .............................................................................................................................33

Bibliografa .................................................................................................................................38


2

Introduccin

Qu es y qu funcin tiene un pistn?

Se denomina pistn (Figura 1) a uno de los

elementos bsicos del motor de combustin

interna.

Se trata de un mbolo que se ajusta al

interior de las paredes del cilindro mediante aros

flexibles llamados segmentos o anillos. Efecta un

movimiento alternativo, obligando al fluido que

ocupa el cilindro a modificar su presin y volumen,

transformando en movimiento el cambio de

presin y volumen del fluido.

Es una pieza de forma cilndrica; en la parte superior leva unas ranuras donde se alojan

los segmentos y en la central tiene un orificio pasante, que sirve para unirlo a la biela por

medio de un buln.

Su funcin dentro del motor es la de transmitir la fuerza de la combustin al cigeal.

El pistn, al desplazarse, permite la entrada de los gases para la combustin; realiza la

compresin de los mismos y ayuda a la rpida salida de los gases quemados por el escape.

Recibe la energa desarrollada en la combustin y la transmite por medio de la biela al

cigeal. A travs de la articulacin de biela y cigeal, su movimiento alternativo se

transforma en rotativo en este ltimo.

Figura 1


3

Descripcin general del pistn

Originalmente los pistones se dividan en dos partes: la cabeza y la falda. No obstante,

debido a las exigencias tanto de reducir el tamao del motor como las emisiones de CO2 , el

incremento de su eficiencia ha conllevado la generacin de altas temperaturas e incrementos

de presin. Por estas razones se han introducido algunas modificaciones y algunos elementos

en la fabricacin del pistn que a continuacin se describen:

Cabeza: es la parte superior del pistn en dnde

ocurre la combustin. Por eso, requiere materiales

resistentes (debe soportar el impacto provocado por la

expansin de los gases) y con alta temperatura de fusin

(la zona de contacto con el gas puede llegar a 220C).

Anillos de compresin: son los encargados de

mantener la presin del cilindro cuando sta aumenta

debido a la explosin de los gases.

Anillo de aceite: su funcin es la de lubricar las

paredes de los pistones y controlar la temperatura

conduciendo el aceite a travs de ellos.

Falda del pistn: se encargan de mantener la

posicin vertical del pistn durante la accin de

movimiento alternativo, que est llevando parte del pistn.

Es por esto que recibe cargas laterales importantes.

Tipos de pistn

- Pistn con tiras o fajas de acero

Se emplean hoy dos clases de mbolos con tiras de acero (mbolos autotrmicos), el

principal como mbolo con vstago sin rebajo, con hendiduras transversales sobre el vstago y

la zona de aros y el otro tambin sin rebajo y sin las hendiduras transversales.

El mbolo con tiras de acero ha reemplazado en la mayora de los casos a su

predecesor, el pistn Nelson con tiras de metal invar. El inventor americano Nelson aprovech

en su mbolo de tiras de invar la prcticamente nula dilatacin trmica de la aleacin de

Figura 2


4

Hierro y Nquel (invar) con 33% y 36 % de contenido de nquel para moderar o reprimir la

dilatacin del vstago en los mbolos de metal ligero.

En los pistones de tiras de acero (tambin invencin de Nelson), por el contrario, se

funden tiras de acero sin alear en la masa de metal ligero producindose con esto una accin

de elemento bimetlico. La dilatacin trmica es guiada por lo tanto preferentemente en la

direccin del eje del buln compensndose esto mediante un mecanizado que d al mbolo

forma ovalada.

Los pistones de tiras de acero se emplean principalmente en motores de cuatro

tiempos de coches de turismos con refrigeracin por agua y por aire, motores para los cuales

se exige un funcionamiento especialmente silencioso.

El mbolo autotrmico de vstago sin rebajo

se desarroll partiendo del pistn autotrmico. Esta

construido segn los mismos principios y presenta las

mismas ventajas. En virtud de ser cerrada la superficie

del vstago obtiene adems una forma de ms elevada

consistencia. Tambin resulta que con l el aceite de

inyeccin que se encuentra en el interior del mbolo

queda separado del exterior sobre la pared del cilindro

sobrante del anillo roscador. Este tipo constructivo se

presta adems para los motores de dos tiempos en los

cuales hay que descubrir lumbreras de gas.

En el mbolo autotrmico de vstago sin rebajo no existen ranuras transversales y por

eso es de forma muy estable y puede emplearse para motores muy fuertemente cargados. No

puede presentarse una elevacin de temperaturas en la zona de los aros por interrupcin del

flujo trmico en las ranuras transversales. Con esto se evita que en ciertas circunstancias se

peguen los aros o se adhiera aceite carbonizado.

- Pistones con superficie del vstago, o cuerpo, ranurada

En los mbolos con la superficie ranurada la dilatacin trmica del cuerpo o vstago

queda equilibrada dndole conformacin elstica. Pero como una ranura longitudinal, conlleva

consigo el peligro de debilitamiento del vstago, se emplea frecuentemente la ranura en T.

Este tipo de ejecucin no se emplea ya en Alemania pero se encuentra todava en los motores

Figura 3, mbolo autotrmico

con vstago sin rebajo


5

de coches de turismo de algunos pases. El pistn con el cuerpo ranurado tiene la desventaja

de que las partes del mismo ranuradas tienen tendencia a deformarse de modo permanente.

Figura 4, pistn con superficie

de cuerpo ranurada


6

Solicitaciones sobre el pistn

En los motores de combustin interna, los pistones tienen que soportar grandes

temperaturas y presiones, dilataciones y, adems a velocidades y aceleraciones muy altas, que

provocan grandes incrementos de energa cintica en los movimientos dentro del ciclo de

trabajo del motor. Para minimizar los efectos de este hecho, se escogen aleaciones con un

peso especfico bajo.

Solicitaciones mecnicas

- Fuerzas mecnicas

La cabeza del mbolo de los motores Otto es comprimida con presiones que van desde

las 30 hasta las 60 atm. Estas nos dan, para un dimetro del pistn de 80 mm, un esfuerzo de

aproximadamente 1500 kp hasta 3000 kp. El vstago del pistn tiene que resistir una presin

lateral de 5 kp/cm2 hasta 8 kp/cm2. Los cubos del perno o buln son solicitados por el buln

con una presin superficial (presin de deslizamiento) de 300 kp/cm2 a 600 kp/cm2.

- Cambio a las fuerzas laterales

El pistn es comprimido de modo alternado contra la pared del cilindro. Esto da origen

a inclinaciones y con ello ruidos. Para aminorar las inclinaciones el juego del mismo dentro del

cilindro deber ser pequeo y la longitud del vstago tan larga como sea posible. Con el mismo

objetivo se dispone tambin algunas veces el buln del pistn de tal modo en ste que su eje

quede desplazado respecto al eje geomtrico de la pieza en unos 0,5 a 1,5 mm (descentrado).

- Rozamiento

El vstago de pistn, las ranuras para los anillos y los cubos para el buln estn

solicitados a friccin. El rozamiento y el desgaste que ello comporta deben ser disminuidos

tanto como sea posible mediante una adecuada eleccin de los materiales, cuidadoso

mecanizado de las superficies de deslizamiento y correcta lubricacin.

Solicitaciones trmicas

Debido a la combustin de la mezcla combustible-aire se producen en la cmara de

combustin temperaturas que oscilan entre los 2000oC y los 2500oC. Una gran parte del calor

de la combustin pasa a travs de la cabeza del pistn de la zona de los aros o segmentos y a


7

travs de estos mismos y llega al cilindro que est refrigerado. Tambin el aceite lubricante

sustrae calor. A pesar de todo esto en los pistones de metal ligero la cabeza de la pieza tiene

temperaturas de funcionamiento que llegan de los 250oC a los 350oC y en el vstago hasta los

150oC.

El calentamiento produce una dilatacin del material que puede conducir a que se

agarroten los mbolos. Mediante una adecuada conformacin de los mbolos (por ejemplo

una zona de los aros de forma cnica, una seccin transversa ovalada de los pistones) puede

conseguirse compensar la diferente dilatacin trmica en los distintos sitios del pistn. El

material debe presentar una conductibilidad trmica tan buena como sea posible con objeto

de que el calor sea rpidamente eliminado. Adems de esto el material debe ser resistente al

calor

Las distintas clases de solicitacin a que estn expuestos obligan a que los pistones se

fabriquen con materiales de elevada calidad.


8

Materiales para pistones

A un material para pistn se le exige que tenga las siguientes propiedades:

Poca densidad con objeto de que su inercia sea lo ms reducido posible.

Elevada resistencia incluso a altas temperaturas.

Buena conductividad trmica.

Dilatacin trmica pequea.

Poca resistencia de rozamiento (buenas propiedades de rozamiento)

Gran resistencia frente al desgaste

Adems de esto los materiales para mbolos tienen que poderse colar y prensar bien as

como ser fcilmente trabajables mediante arranque de viruta. A continuacin se muestra una

tabla con los principales materiales que se utilizan en la actualidad:

Tabla 1 Materiales para pistones

Grupo de aleacin Densidad (kg/dm3) Observacin

Aleaciones de

aluminio y

silicio

Al Si 12

Cu Ni 2,7

Cuanto mayor sea el

contenido de Si,

tanto menor es la

dilatacin trmica y

tanto menor el

desgaste

Fundicin en coquilla

o prensada,

tratamiento trmico

Al Si 18

Cu Ni 2,68

Al Si 25

Cu Ni

2,65

Fundicin de

hierro con

grafito en

laminillas

(fundicin gris)

Sin alear, elevado valor 7,3 Reducida dilatacin

trmica, fundicin en

arena. En caso de

aleacin har falta

tratamiento trmico.

Aleada, mejorada 7,3

Los mbolos de hierro fundido, y a pesar de sus buenas propiedades de deslizamiento,

se usan hoy en da muy raramente, por ejemplo en compresores de pistn, en motores de

tractor, motores fijos. Y es que este material tiene una conductividad trmica muy reducida. A


9

causa de su gran masa el nmero de revoluciones hay que mantenerlo bajo, lo cual se traduce

en reducida potencia del motor. Hoy se emplean, a causa de su muy alta conductibilidad

trmica, casi exclusivamente pistones de aleaciones de aluminio. La mayora de los pistones

para motores de coches de serie se fabrican por colada en coquilla. Los pistones que han de

soportar presiones y temperaturas especialmente elevadas, por ejemplo para el caso de

motores de coches de carreras, de coches deportivos y de motores Diesel para coches de

turismo, se hacen por prensado.

Para el caso de muy elevadas solicitaciones trmicas, como es el caso de los pistones

para coches de carreras y deportivos, se emplean tambin materiales sinterizados de aluminio

(Sintal), que se caracterizan por su gran resistencia mecnica y trmica.

Un ejemplo de aleacin de aluminio utilizada en los pistones es AA203.0. Esta aleacin

contiene:

Elemento Porcentaje en masa

Aluminio 89,6-93,4

Antimonio 0,2-0,3

Cobalto 0,2-0,3

Cobre 4,5-5,5

Hierro


10

- Magnesio (Mg): tiene una gran resistencia tras el conformado en fro.

- Manganeso (Mn): incrementa las propiedades mecnicas y reduce la calidad de

embuticin.

- Silicio (Si): combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecnica.

- Titanio (Ti): aumenta la resistencia mecnica.

- Zinc (Zn): aumenta la resistencia a la corrosin.


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Fabricacin

En este apartado se comentarn los diferentes procesos de fabricacin para la

obtencin de la pieza en cuestin que estamos estudiando.

Fundicin: los pistones fundidos son formados vertiendo metal fundido en un molde

bajo la gravedad normal. Bajo un microscopio todas las partculas se podra decir que

descansan una al lado de la otra. Si se deseara un nivel de dureza ms elevado el metal

fundido se inyectara a presin sobre el molde, con lo cual las molculas estn mucho ms

comprimidas, lo cual aporta un nivel ms elevado de dureza.

Forja: los pistones forjados son fabricados a partir de barras del metal en cuestin las

cuales son cortadas en tamaos especficos para su posterior prensado con la forma requerida.

Los detalles de la pieza se llevan a cabo a partir de un proceso de control numrico:

- Mecanizado del alojamiento del perno o buln de pistn: como este perno estar

girando cuando el motor est en funcionamiento debe quedar una superficie de buena

calidad y poca rugosidad. Se realizan dos orificios ubicados en paredes opuestas del

pistn. Estos agujeros deben ser concntricos (tener la misma lnea de eje) y esta lnea

debe ser paralela a la lnea de eje del mun del cigeal. Para que este perno no se

salga y raye el cilindro se colocan seguros seeger al final de los alojamientos realizados,

entonces se realizan las cavidades para poner los seguros.

- Mecanizado del alojamiento de los aros: se debe realizar la cavidad para poder poner

los aros. Para montar el conjunto pistn aros dentro del cilindro los aros se

comprimen, por lo tanto la profundidad del alojamiento de los aros debe ser tal que

todo el aro quede oculto en el pistn. En el alojamiento del aro se realiza un orificio

pasante para que el aceite que se saca del cilindro vaya hacia adentro del pistn y

luego se lo direcciona hacia el perno, para poder mantenerlo lubricado.

- Mecanizado de la cabeza del pistn: de acuerdo al diseo del motor la cabeza puede

no ser plana. Puede tener vaciados para mejorar la homogeneidad de la mezcla en la

admisin, vaciados para mejorar la combustin y en los motores donde la compresin

es alta se realizan vaciados para que al abrir las vlvulas no golpeen al pistn. Se debe

eliminar cualquier canto vivo.


12

- Mecanizado exterior: al hacer un corte al pistn que pase por la lnea de eje del perno

y al hacer otro corte que sea perpendicular a la lnea del perno puede verse que el

pistn no tiene la misma cantidad de material en todas sus paredes, es decir, que por

donde pasa el eje la pared del pistn tiene ms cantidad de material. Por lo tanto al

aumentar la temperatura el pistn dilata de forma desigual quedando con una forma

ovalada lo cual puede causar fugas o hacer que el pistn se agarre en el cilindro.

Para que no pase esto se realiza un mecanizado exterior el cual le da una forma

ovalada para que cuando dilate quede de forma cilndrica. Este mecanizado es de solo

algunas milsimas en las paredes por donde no pasa el perno y por lo tanto es

imperceptible a simple vista.

Tratamientos superficiales

Con el objetivo de proteger las superficies de deslizamiento del mbolo stas se

recubren mediante unas capas protectoras cuyo propsito es disminuir los tiempos de

adaptacin. Con esto se obtienen simultneamente propiedades para funcionamiento en

condiciones crticas para el caso de perturbaciones pasajeras en la lubricacin.

- Procedimiento Stannal: los pistones se sumergen en un bao de estannato (una sal de

estao) con lo cual se deposita el estao sobre el aluminio. A pesar del pequeo

espesor se presenta una buena accin de deslizamiento.

- Procedimiento Plumbal: proceso similar al Stannal, la diferencia radica en el bao en

que se introduce la pieza. En este caso el bao en cuestin aporta una capa de plomo,

siendo la ventaja principal el punto de fusin del plomo (327 C) frente al estao

(232C).

- Procedimiento Grafal: se pulveriza sobre la pieza una capa de grafito de 0,02 mm a

0,04 mm de espesor que suministra una accin protectora extraordinaria.

- Oxidacin electroltica (nodo): se lleva a cabo sobre el cuerpo o vstago de los

mbolos y suministra una elevada resistencia a la abrasin, pero en cambio no da

ninguna propiedad que favorezca el funcionamiento en condiciones crticas. Es por

este motivo por el cual apenas se emplea este procedimiento (En cambio, los pistones

sometidos a este tratamiento se han acreditado magnficamente en lo que respecta a

resistir bien las elevadas solicitaciones de carcter trmico).


13

Tratamientos trmicos en las aleaciones aluminio silicio

Un tratamiento trmico, en sentido amplio de la palabra, se refiere al calentamiento y

enfriamiento de los metales en estado slido, para modificar sus propiedades mecnicas, su

estructura metalogrfica o eliminar tensiones residuales. Cuando se aplica a aleaciones de

aluminio, el trmino tratamiento trmico se refiere

usualmente a las operaciones empleadas para

incrementar la resistencia y la dureza de las aleaciones de

forja o de moldeo. La solubilizacin de las segundas fases,

capaces de precipitar durante el envejecimiento, no es el

nico cambio microestructural que tiene lugar en las

aleaciones de fundicin al ser tratadas trmicamente.

Diferentes trabajos indican que silicio eutctico puede

sufrir modificaciones durante el tratamiento trmico. La

morfologa de los compuestos intermetlicos y del silicio

eutctico cambia cuando la aleacin se trata a altas

temperaturas durante largos periodos de tiempo, por una serie de mecanismos, siendo el ms

aceptado el de fragmentacin y redondeo de la agujas de silicio.

Tratamientos trmicos de esferoidizacin del silicio

Los tratamientos de esferoidizacin permiten variar la forma y la distribucin de los

cristales de silicio eutctico. La esferoidizacin se produce al calentar las muestras a

temperaturas altas, prximas a la temperatura eutctica, [500-550 C], durante tiempos

prolongados. La evolucin del silicio depende de la estructura de partida y de la temperatura

de tratamiento elegida. As pues, el tratamiento de esferoidizacin puede potenciar las

caractersticas mecnicas de la aleacin aumentando la plasticidad (la tenacidad) y el

alargamiento, sin prdida de la resistencia mecnica.

Como consecuencia del tratamiento de esferoidizacin, las partculas de silicio

experimentan una evolucin en la que cabe distinguir tres etapas:

Figura 5


14

1. Etapa de subdivisin o escalonamiento

Este primer estadio de la evolucin de los cristales de silicio aparece en aquellos puntos

ms activos de la superficie del cristal, con mayor energa libre, llamados escalones de

esferoidizacin. Los contornos o aristas vivas de los cristales aparecen redondeados despus

de la subdivisin, debido a la redisolucin parcial del silicio eutctico; su divisin produce una

reduccin de su longitud. Por el hecho de producirse la subdivisin de las partculas de silicio,

su nmero aumenta y su morfologa tiende hacia la forma ideal que es la esfrica.

El escalonamiento tiene lugar en un amplio margen de tiempos y depende de la

temperatura. A temperaturas bajas, esta primera etapa siempre tiene lugar, existiendo una

subdivisin previa en estrechamientos o puntos de crecimiento de los brazos dendrticos.

Los poliedros de silicio primario suelen cambiar de morfologa para tiempos de

tratamiento prolongados cuando la temperatura es baja, pero cuando son temperaturas

cercanas a la eutctica, 550 C, la evolucin es ms rpida. Los cristales de silicio primario

tienden a disolverse. Parece tratarse siempre de un proceso de disolucin por zonas ms

activas.

2. Etapa de crecimiento

Tras producirse la subdivisin de las partculas de silicio, el siguiente paso es el de

crecimiento, en el que unas partculas crecen a expensas de otras por la falta de

homogeneidad del silicio en la fase matriz, lo que supone la existencia de un gradiente de

concentracin, y provoca un flujo o trasiego de tomos de silicio, desde las partculas de

menor radio hacia las de mayor, con el fin de mantener el equilibrio de la interfase.

En este estadio se consigue una redisn ms homognea de las partculas de silicio,

disminuye el nmero total de partculas, y su forma se hace ms esfrica. Este proceso se

desarrolla de forma continua a tiempos de tratamiento prolongados.

3. Etapa de esferoidizacin

Se tiende a la forma ms estable de las partculas de silicio, que es la esfrica; la etapa de

esferoidizacin se superpone a la de crecimiento, sin una separacin clara. La evolucin


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descrita se puede considerar vlida para cualquier estructura, independientemente del

contenido de silicio de la aleacin. Un esquema de esta evolucin se esquematiza en la Figura

6.

Mecanismo de esferoidizacin

Durante el crecimiento ninguna de las partculas puede cambiar su volumen, sin que se

produzca un cambio en el resto de partculas de la misma fase, que permita la conservacin

del volumen total.

En la etapa de esferoidizacin, se aprecia que unas partculas crecen a expensas de las

otras, que desaparecen. Si se consideran dos partculas adyacentes con diferente dimetro, la

concentracin de soluto en la matriz adyacente a la partcula aumenta cuando el radio de

curvatura decrece, debido al efecto Gibbs-Thomson. Por lo tanto, habr una falta de

homogeneidad de silicio en la matriz de fase , lo que supondr la existencia de un gradiente

de concentracin (factor base para que haya difusin) en la matriz, como consecuencia, se

producir la difusin de tomos de silicio, desde las partculas de menor radio a las de mayor

radio, con el fin de mantener el equilibrio de la interfase. El resultado ser que el nmero total

de partculas decrece y el radio medio (r) crece con el tiempo (Figura 7)

Figura 6, Representacin de la evolucin experimentada por los cristales de

silicio eutctico (Al-13Si), durante el tratamiento de esferoidizacin: a)

Estructura original, cristales de silicio ramificado, b) Primera fase del

proceso de subdivisin de cristales, c) Engrosamiento y disminucin del

nmero de partculas, d) Estructura final idealizada, partculas esfricas.


16

El origen del crecimiento de una partcula de silicio radica en que con un radio de

curvatura pequeo tiene una energa libre molar ms alta que con un radio de curvatura

grande: la energa libre molar disminuye al aumentar el radio de curvatura. De esto se deduce

que el nmero total de partculas decrece y el radio medio (r) se incrementa con el tiempo.

El crecimiento de grano en los materiales policristalinos se produce debido a la

disminucin que experimenta la energa total del sistema por reduccin de la superficie de los

granos de silicio. La energa superficial total de las partculas de silicio se reduce por

engrosamiento (coarsening). Bajo condiciones ideales, la cintica de crecimiento de grano

puede obedecer a la ley propuesta por Lifshitz y Slyovz, que describe el crecimiento del

tamao medio de partcula como una funcin del tiempo.

Factores que intervienen en el proceso de esferoidizacin:

El proceso de esferoidizacin est influenciado por una serie de factores, como son la

temperatura a la que se efecta el ensayo, el tiempo de tratamiento, la estructura de partida

(modificada o no modificada) y la composicin de la aleacin.

Los cambios producidos a raz del proceso de esferoidizacin, revierten en una

variacin de las propiedades mecnicas, dureza, alargamiento, etc. La redistribucin de los

cristales de silicio en la matriz de aluminio provoca una mejora en el comportamiento plstico

Figura 7, esquema de las curvas de energa libre para

las fases (aluminio) y silicio segn el tamao (radio)

de estos cristales.


17

y en la maquinabilidad de la aleacin.

Influencia del tiempo de tratamiento

Anteriormente se ha indicado la evolucin que experimentan las partculas de silicio en

el proceso de esferoidizacin, durante el que se suceden tres etapas o fases, que evolucionan a

medida que aumenta el tiempo de tratamiento. Las aleaciones de aluminio-silicio que han sido

sometidas al proceso de modificacin presentan un mayor grado de esferoidizacin que las no

modificadas a tiempos de tratamiento menores. Esta misma situacin se observa en las

aleaciones moldeadas en molde permanente, con eutctico fino, respecto a las moldeadas en

arena. En las partculas de silicio el dimetro medio, la relacin de tamaos y el nmero de

partculas varan en funcin del tiempo de tratamiento. Esto puede verse representado en la

Figura 8. Inicialmente, en la etapa de subdivisin o escalonamiento, el dimetro medio de

partcula disminuye debido a la fragmentacin de las partculas.

Posteriormente, en las etapas de crecimiento y esferoidizacin, se produce un

aumento en el dimetro medio. El dimetro medio de cristal de silicio es mucho menor en las

muestras modificadas que en las no modificadas. El nmero de partculas vara inversamente

con el dimetro de partcula mientras que el volumen total de silicio permanece constante.

En cuanto a la

relacin de tamaos, se

produce inicialmente una

mayor variacin en las

aleaciones no modificadas

que en las modificadas,

debido a la etapa de

subdivisin. Lo mismo ocurre

en las aleaciones moldeadas

en arena respecto a las

coladas en molde

permanente.

ARENA COQUILLA

Figura 8, Variacin del dimetro (D) de las partculas de silicio, factor de

forma (AR), nmero de partculas de silicio (N), con el tiempo de puesta

en solucin, a 530 C en la aleacin A356 moldeada en arena y coquilla.


18

Influencia de la temperatura

La temperatura de tratamiento juega un papel importante en la determinacin de las

caractersticas de las partculas de silicio. La velocidad de esferoidizacin es directamente

proporcional a la temperatura del tratamiento. La energa de activacin para el crecimiento es

de 80 kcal/mol, lo que indica que tal proceso es muy sensible a las fluctuaciones de la

temperatura. La temperatura a seleccionar para el tratamiento trmico depende de la

composicin qumica de la aleacin. El incrementar la temperatura supone el facilitar la

difusin de los tomos de silicio, con lo que se logra una buena homogeneizacin en el seno de

la matriz.

Los ensayos de dureza muestran que el aumento de la temperatura de tratamiento

provoca un descenso acusado de esta propiedad para el mismo tiempo de ensayo.

Influencia de la composicin y estructura de partida

La composicin y estructura de partida influyen directamente sobre el tiempo y

temperatura empleados durante el proceso de esferoidizacin. El aspecto fibroso del silicio

eutctico de una aleacin modificada, es decir, libre de aquellos puntos ms activos de la

superficie del cristal con mayor energa libre, supone que la primera etapa de subdivisin no

se produzca, mientras que tiene lugar en la aleacin no modificada.

La temperatura de tratamiento se elige en funcin de la composicin qumica, ya que

temperaturas demasiado altas suponen la fusin de los intermetlicos situados en el lmite

de grano, que tienen una temperatura de fusin prxima a la temperatura eutctica del

sistema aluminio-silicio. Generalmente, estos intermetlicos contienen hierro.

En las aleaciones aluminio-silicio sin modificar, los cristales de silicio eutctico tienen

forma acicular y ramificada, con contornos puntiagudos que favorecen la aparicin de

microgrietas y reducen la ductilidad de la aleacin (Figura 9).

Por otra parte, el silicio modificado, con formas redondeadas o ms o menos esfricas,

aumenta la plasticidad de la aleacin y su resistencia a la propagacin de grietas. La resistencia

a la fatiga y a la rotura mejora con tratamientos trmicos prolongados.


19

Figura 9, 1) Influencia de la forma de las partculas de silicio en la

fluencia de la fase durante el ensayo de dureza. (a) Forma esfrica, (b)

Morfologas aciculares ramificadas, 2) Dibujo esquematizado del efecto

que tiene la forma de las inclusiones o de la segunda fase en la aparicin

de microgrietas en un ensayo de traccin.


20

Tratamientos trmicos en las fundiciones de hierro

El tratamiento trmico de las fundiciones se realiza fundamentalmente para eliminar

las tensiones internas que surgen durante el fundido. Estas tensiones conducen con el tiempo,

a la variacin de las dimensiones y forma de la fundicin, disminucin de la dureza y

mejoramiento de la maquinabilidad por corte y una elevacin de las propiedades mecnicas.

En el proceso de tratamiento trmico de la fundicin ocurren las mismas

transformaciones que en el acero. Sin embargo, stas se complican por el hecho de que

durante el calentamiento de la fundicin se puede desarrollar el proceso de grafitizacin que

cambia complementariamente la estructura y, por lo tanto, las propiedades de la fundicin.

Entre los tratamientos ms usados para una fundicin gris son: El recocido y la

normalizacin. Otros tratamientos como el austempering, tempering y hardening, son usados

en ocasiones limitadas.

En trminos de tratamiento trmico, las fundiciones grises pueden ser consideradas

una composicin de grafito libre (laminar) y hierro eutectoide (matriz). La situacin puede ser

adicionalmente complicada por la variedad de seccin, por consiguiente la respuesta trmica

variar un poco.

Por esta razn es necesario desarrollar experimentalmente los procesos precisos si se

desea resultados ptimos.

El recocido

Existen dos procesos de recocido que suelen ser aplicados a las fundiciones grises:

1. Eliminar tensiones

2. Ablandamiento

A continuacin se estudiarn con detalle cada uno de ellos

1. Los recocidos para la eliminacin de tensiones se realizan a temperaturas

relativamente bajas, a unos 550 C aproximadamente. Se dan para eliminar las tensiones que a


21

veces tienen las piezas como consecuencia de los rpidos enfriamientos. Estos se

experimentan cuando desciende su temperatura, desde la correspondiente a la de

solidificacin hasta la del medio ambiente.

2. Los recocidos de ablandamiento de las fundiciones grises se dan a unos 740 C, y

sirven para mejorar la maquinabilidad y ablandar el material. Fundiciones grises en las que, por

causa de los elementos de aleacin o por la presencia de zonas pequeas con enfriamiento

rpido, no se consigue la matriz ferrita, se recuecen a 850 C.

Recodido para la eliminacin de tensiones

Los recocidos a bajas temperaturas se realizan a unos 550 C durante un periodo que

depende de la masa y constitucin de la fundicin. Este periodo generalmente se considera

igual a 1 hora por cada 25 mm de espesor y luego se le da un enfriamiento en horno a puerta

cerrada. Este proceso no tiene un efecto en las propiedades mecnicas, pero elimina las

tensiones que siempre suelen tener las piezas de fundicin despus de la solidificacin y

enfriamiento. Conviene dar esta clase de recocido a piezas de formas complicadas, o que

deban tener tolerancias dimensionales muy precisas, como cilindros de motores de explosin,

pistones, bancadas de mquinas herramientas, etc. Si no se eliminaran estas tensiones, las

piezas pueden sufrir luego deformaciones durante la mecanizacin o durante el

funcionamiento que, en ocasiones, crean importantes problemas y dificultades. Deben

emplearse velocidades lentas de calentamiento y en especial de enfriamiento, para evitar

Figura 10, ciclos ms empleados para el recocido de las fundiciones


22

nuevas tensiones o roturas, sobre todo cuando las piezas son de formas complicadas.

Recocido de ablandamiento o ferritizacin

Recocido a 700 760 C [Subcrtico].

Para disminuir la dureza de las fundiciones grises se les somete a recocidos a 740 C

aproximadamente con enfriamiento en horno a puertas cerradas. Este recocido es interesante

porque en ocasiones las fundiciones grises en bruto de colada quedan relativamente duras y su

mecanizacin es difcil. En muchos casos las microestructuras de estas fundiciones en bruto

estn constituidas por grafito y ferrita y cantidades variables de perlita y sorbita. Estos

constituyentes, perlita y sorbita, son los que dan alta dureza y cuando interesa mucho facilitar

la mecanizacin conviene transformarlos por recocido, en ferrita y grafito. Para conseguir

despus del recocido una estructura de ferrita y grafito, que es la mejor para el mecanizado,

debe alcanzarse en el recocido una temperatura de unos 740 C aproximadamente. De manera

que si despus de sobrepasar la temperatura crtica y llegar a los 740 C, se mantiene esta

temperatura durante un cierto tiempo, se consigue que la perlita y la sorbita se transformen

en austenita. En esas condiciones, temperatura ligeramente superior a la eutectoide y

mantenimiento prolongado, la austenita va cediendo carbono que se deposita en forma de

grafito, obtenindose al final ferrita y grafito. Si se emplean temperaturas ms altas del orden

de 800 900 C, y el enfriamiento se hace al aire, se deposita muy poco grafito y es muy difcil

obtener baja dureza. Con este recocido a 740 C se baja la dureza de las fundiciones hasta 120

- 130 Brinell.

Recocido a 800 900 C [Medio o completo]

Es usado en situaciones donde, por causa de los elementos de aleacin o por la

presencia de zonas pequeas con enfriamiento rpido, obtenidas en el recocido subcrtico, no

se consigue la matriz ferrita.

En este proceso la fundicin es calentada a temperatura de 800 900 C, llegndose

de esta manera por encima de la temperatura de transformacin eutectoide. Despus de

mantenerla por 1 h por cada 25 mm de espesor, la fundicin es enfriada lentamente por la

regin de transformacin eutectoide, promoviendo la formacin de ferrita.


23

Al calentar de 800 900 C, no hay formacin de grafito o esta formacin tiene poca

importancia, ya que la temperatura de mantenimiento no es apropiada para el depsito de

gran cantidad de grafito; calentando a 850 C por ejemplo, se formar austenita. Durante la

permanencia a esta temperatura habr formacin de una pequea cantidad de grafito y luego,

en un enfriamiento sin precauciones muy especiales, al pasar la zona eutectoide, se formar

perlita.

Si se calienta a 850 C se puede obtener la microestructura de grafito y ferrita, con

enfriamiento muy lento. Este tratamiento de 800 900 C tambin es recomendable para

fundiciones grises de gran dureza y para fundiciones atruchadas que contienen cementita

hipereutectoide. En esos casos la dureza inicial que ser francamente alta, 250 a 300 Brinell, se

podr disminuir con este recocido. En este tratamiento se calentar a unos 850 C

aproximadamente y luego se cuidar que la velocidad de enfriamiento sea muy lenta, sobre

todo en la zona crtica de 700 720 C, para facilitar el depsito del grafito eutectoide y luego

se puede enfriar al aire. En la figura 3.2 se ve como en la zona de 700 740 C es en la que hay

mayor formacin de ferrita y de grafito y es, por lo tanto, la ms crtica en esta clase de

recocido.

Recocido a 900 925 C [Grafitizacin]

Es usado en fundiciones grises slo cuando se quiere el retiro de carburos. Este

tratamiento consiste en calentar la pieza a temperaturas aproximadamente de 900 925 C. El

Figura 11, cantidad de ferrita que se forma cuando las

fundiciones de C = 3 % y Si = 2,20 %, despues de ser

calentadas a 8750C son enfriadas en bao de plomo

durante 5 min.


24

tiempo de permanencia debera ser el mnimo (para evitar procesos de oxidacin y formacin

de xidos en las fronteras de grano), basado en la evaluacin microestructural y, para evitar

formacin de cascarilla innecesaria se puede usar horno de atmsfera controlada.

Despus de la descomposicin de carburos, la forma de enfriar depender de la

microestructura que se desee. Si se desea una estructura ferrtica, se recomienda un

enfriamiento en horno a puerta cerrada. Pero si se desea una fundicin de matriz perltica, se

recomienda un enfriamiento al aire. La experimentacin puede ser necesaria para compensar

los efectos de geometra y composicin de la fundicin.

La normalizacin o perlitizacin.

La normalizacin es el calentamiento de la fundicin hasta 850 950 C con un

enfriamiento posterior al aire sereno. Se emplea normalizacin para aumentar la dureza,

tenacidad y resistencia al desgaste de la fundicin. Esto se logra gracias a la total

transformacin de la base estructural ferrtica o ferrito-perltica, en la de perlita de la fundicin

gris (perlitizacin). La fundicin ferrtica maleable despus de la normalizacin a 800 850 C

se transforma en la fundicin perltica maleable.

Temple y revenido.

La posibilidad de mejorar por temple ciertas propiedades en las fundiciones es debida,

como en los aceros, a que estas aleaciones, al ser calentadas a elevadas temperaturas, 750 a

900 C se transforman, una parte en austenita. Este constituyente al ser enfriado luego, ms o

menos rpidamente, se convierte en martensita o en otros constituyentes intermedios. La

martensita, o los otros constituyentes intermedios, obtenidos despus del temple y los

constituyentes que se obtienen despus de su revenido, tienen propiedades de gran inters y

para numerosas aplicaciones. Dichas propiedades son mucho mejores que las que

corresponden a las estructuras de bruto en colada. En general, las leyes que rigen el temple y

revenido de las fundiciones son muy parecidas a las de los aceros.

En ocasiones se puede endurecer y aumentar la resistencia a la traccin de las

fundiciones grises por tratamiento trmico. De esta forma se consigue un gran aumento de


25

dureza y tambin un aumento, aunque mucho menos sensible, de la resistencia a la traccin y

de la resistencia al desgaste.

En forma general se somete a las fundiciones primero a un temple y luego a un

revenido. Los resultados que se obtienen dependen siempre, como es natural, de la clase de

tratamiento, de la microestructura y de la composicin qumica de la fundicin. Las

fundiciones con gran cantidad de ferrita y grafito, no son las ms recomendables para ser

endurecidas por tratamiento trmico. En cambio, con las fundiciones de matriz perltica se

puede conseguir mejoras muy importantes de dureza y de resistencia al desgaste por temple y

revenido.

Con el temple aumenta la dureza y luego con el revenido disminuye; esta disminucin

es tanto ms sensible cuanto ms elevada sea la temperatura (figura 3.3). En cambio, el efecto

del temple sobre la resistencia a la traccin es diferente. En la misma figura 3.3 se observa

cmo con el temple disminuye la resistencia y luego, en cambio, con el revenido, aumenta. Se

observa que con revenidos a temperaturas inferiores a los 500 C, aumenta la resistencia a

medida que aumenta la temperatura de revenido. En cambio, a partir de ese punto, las

fundiciones se comportan igual que los aceros y la resistencia disminuye al aumentar la

temperatura de revenido.

En los resultados influye mucho la templabilidad de cada fundicin. sta depende en

gran parte de los elementos de aleacin, debiendo considerarse tambin el espesor de las

Figura 12, influencia del temple y el revenido en

la resistencia a la traccin y en la dureza de las

fundiciones grises.


26

piezas y el medio de enfriamiento. En general, es ms fcil que se produzcan grietas o roturas

en el temple de las piezas de fundicin que en las del acero, puesto que las fundiciones estn

constituidas por una materia ms dbil que la de los aceros, debido principalmente a la

existencia de lminas de grafito. Las grietas se producen como consecuencia de las tensiones

que se derivan del rpido y desigual enfriamiento que experimentan las distintas partes de las

piezas al ser introducidas en el lquido de temple.

Suele ser ms conveniente enfriar en aceite que en agua, porque en este ltimo caso

la velocidad de enfriamiento es muy grande, y son muy importantes las diferencias de

temperatura entre diversas zonas de la pieza durante el enfriamiento. Estas diferencias dan

lugar a fuertes tensiones que pueden ocasionar deformaciones y roturas. Pero al templar las

fundiciones ordinarias en aceite, se observa que no se alcanzan altas durezas y el temple es

imperfecto y por ello es necesario emplear en ocasiones elementos de aleacin que mejoren la

templabilidad. Los elementos usados con ese fin son el cromo, cobre, nquel y molibdeno.

Endurecimiento superficial de las fundiciones por flameado.

En muchos casos se puede mejorar la resistencia al desgaste de las fundiciones grises

endureciendo nicamente su zona perifrica. El mtodo ms empleado para ello es el

flameado o calentamiento superficial con llama. En ocasiones tambin, pero con menos

frecuencia, se emplea el calentamiento por induccin.

En este proceso la capa exterior de la pieza es calentada a temperaturas superiores a

la crtica de transformacin por medio de una llama oxi- acetilnica o de gas y oxgeno, y luego

se enfra rpidamente el material casi siempre con agua para conseguir la formacin de

martensita.

Las piezas de fundicin despus de este tratamiento estn constituidas por una capa

exterior perifrica dura y resistente al desgaste con un corazn blando de fundicin gris.

Hay adems una capa intermedia situada inmediatamente debajo de la capa dura, la

cual experimenta un cierto calentamiento pero no llega a alcanzar la temperatura de temple.

Puede considerarse que esa zona sufre un recocido de ablandamiento.

El flameado es un tratamiento muy interesante para las fundiciones, emplendolo se


27

puede obtener fcilmente una superficie dura, muy resistente al desgaste. Este tratamiento en

ocasiones tiene grandes ventajas debido a que las tensiones producidas por el flameado son

menores que las producidas por el temple total, las tensiones producidas en el enfriamiento

sern mayores.

Para este tratamiento se recomienda emplear fundiciones perlticas con contenidos de

silicio inferiores a 2% y porcentajes de manganeso variables de 0,8 a 1%, ya que este elemento

favorece el endurecimiento.


28

Control de calidad

La supervisin de la calidad en la industria del aluminio abarca desde la materia

proveniente de la metalrgica hasta el producto final, pasando por todas las etapas de

fabricacin y productos intermedios. En la actualidad, para asegurar el cumplimiento de los

requisitos y especificaciones, existen varios procedimientos de anlisis qumico y estructural,

as como ensayos mecnico-electrnicos y tecnolgicos; que si bien son pruebas costosas y se

limita su uso a garantizar los objetivos. Las pruebas realizadas se encuentran generalmente

recogidas en las normativas DIN para ensayos de materiales, as como en las normas ISO, de

AFNOR, etc.

- Ensayos de composicin qumica

Como otros metales ligeros, se realizan anlisis de espectro de emisin,

espectrometra de fluorescencia de rayos X (mejor para metal altamente aleado).

- Examenes de la estructura

Se realizan investigaciones macroscpicas y exmenes en microscopios para garantizar

las propiedades fsicas del aluminio.

- Ensayos de productos metalrgicos, semielaborados y piezas fundidas

Es necesario un control continuo de las piezas en cada etapa del proceso de

fabricacin. Se extraen muestras, para poder realizar el control de calidad de las mismas, y

probar el cumplimiento de los objetivos planteados.

- Normas de calidad

Para el aluminio y sus diferentes aleaciones, aplican diferentes normativas como ya se

ha comentado anteriormente. stas normativas presentan y desarollan los mtodos para la

evaluacin y el testeo de muestras tanto de aluminio metalrgico, de sus aleaciones y de los

productos resultantes.


29

Reciclaje del aluminio

El reciclaje del aluminio es un proceso por el cual los desechos de aluminio se

convierten en otros productos, pudiendo aprovechar as la materia primaria. El aluminio es un

material 100% reciclable y tantas veces como uno quiera, es decir, no pierde ninguna

propiedad mecnica ni fsica.

Este proceso se basa en elevar la temperatura hasta la de fusin del aluminio y

fundirlo. Recordemos que para la obtencin del aluminio se parte de la bauxita que se extrae

de la mina, se refina mediante el proceso Bayer y finalmente se hace la electrlisis a partir de

la almina (Al2O3) hasta el aluminio final. Mediante el reciclaje de chatarra de aluminio y

productos finales a base de aluminio, se obtiene un ahorro importante en cuanto a energa y

por tanto dinero y en cuanto a materias primeras y minerales, ya que no hace falta explotar

ninguna mina.

Reciclar aluminio desechado requiere solamente el 5% de la energa que se consumira

para producir aluminio de la mina. Como dato, una tercera parte de todo el aluminio

producido en el mundo proviene de chatarra reciclada.

Las principales fuentes de las que se toma el aluminio para su reciclaje incluyen

aeronaves, automviles, bicicletas, botes, ordenadores, material de menaje, canalones, etc.

Uno de los procesos ms comunes y utilizado desde casa es el del reciclaje de las millones de

latas de bebidas que cada da se utilizan a lo largo del mundo.

La mayora de procesos de reciclaje de aluminio se basan en:

Troceado de los objetos o planchas de aluminio.

Limpieza de estos trozos qumica o mecnicamente.

Se hacen grandes bloques para minimizar el efecto de la oxidacin cuando se fundan,

pues la superficie del aluminio se oxida instantneamente cuando se expone al

oxgeno.

Introduccin de los bloques en los altos hornos y se calientan a 750C 100C para

fundir el aluminio.

Retirada de la escoria y el hidrgeno disuelto y se desgasifica. El aluminio fundido

disocia rpidamente el hidrgeno del vapor de agua y de los contaminantes

hidrocarbonados.


30

Se toman muestras para un anlisis espectroscpico. Dependiendo del producto final

deseado, se aade a la mezcla aluminio de alta pureza, para conseguir unas

especificaciones adecuadas para la aleacin. Las 5 aleaciones de aluminio ms usadas

son, aparentemente, aluminio 6061, aluminio 7075, 1100, 6063, y 2024.5

El alto horno se abre, se sangra el aluminio fundido y se repite el proceso para un

nuevo lote de metal desechado. Dependiendo del producto final puede ser moldeado

en lingotes, molduras o barras en forma de grandes bloques para su posterior

laminacin, atomizacin, extrusin, o transporte en estado fundido a otras

instalaciones de fabricacin para seguir su procesamiento.

En esta figura se puede visualizar los procesos que sufre una lata de refresco en todo el

proceso de reciclaje:

Figura 13


31

En nuestro caso particular: un pistn de un motor de F1, el proceso de reciclaje partira

de la introduccin de los pistones en los hornos a la temperatura de fusin del aluminio, que el

metal se funda y luego seguira el proceso habitual, creando placas de aluminio, laminndolo,

etc.


32

Caso especfico: Pistn de un motor de F1

Para el desarrollo de nuestro caso especfico, hemos decidido estudiar el pistn de un

coche de alta potencia, en particular de un Frmula 1.

Un coche de Frmula 1 tiene instalado un motor de 10 cilindros en V de 3000 cc. Para

este tipo de vehculos, el motor debe cumplir ciertas caractersticas: debe pesar lo mnimo,

resistir altos pares, altsimas temperaturas y fallar muy poco. En comparacin con un turismo

normal, un motor de Frmula 1 multiplica por 3 el rgimen de giro de un motor de calle,

multiplica por 4 su potencia, y la vida media pasa de 250.000 Km a 450 Km. Como dato curioso,

un motor de estas caractersticas llega a girar a una velocidad de hasta 18.000 y 20.000 rpm.

Como hemos visto, el motor y en nuestro caso los pistones, sufren muchas cargas y

deben trabajar en condiciones extremas de temperatura y presin. Es por esto que el material

elegido para su fabricacin es de vital importancia.

Material

Los pistones de un motor de Frmula 1 y alta competicin se fabrican de aleaciones de

aluminio forjados ya que es un material ms denso que los materiales utilizados para pistones

normales y permite, entre otras, la rpida disipacin de calor y altas temperaturas

provenientes del proceso de combustin. Otra ventaja muy importante es que los pistones de

F1 son ms livianos que los pistones originales ya que las paredes del pistn son de menor

espesor pero logrando una mayor resistencia.

Uno de los puntos negativos es que el material de los pistones forjados tiene menos

contenido en Silicio que los pistones normales y sufren una dilatacin mayor hasta llegar a su

temperatura normal de funcionamiento. Esto requiere que los cilindros tengan una distancia

mayor respecto al pistn que conlleva posibles prdidas de aceite y bajar el rendimiento

trmico.


33

Ventajas e inconevenientes de un pistn de Frmula 1:

Ventajas Desventajas

Son ms resistentes

Sufren una dilatacin mayor

Soportan mayor nmero de rpm de motor

sin riesgo de rotura

Debido a la mayor dilatacin los cilindros

debern llevar ms luz con lo cual se puede

llegar a aumentar un poco el consumo de

aceite.

Permiten una mayor disipacin de

temperatura

En frio, el motor puede tener un

funcionamiento ruidoso

Fabricacin

El proceso de fabricacin de un pistn utilizado en un motor de F1 es un proceso

complejo y muy preciso, ya que en competicin el mnimo error puede ser fatal.

La construccin tiene como base una barra de aluminio aleado que se corta

transversalmente a una altura previamente calculada para que cuando se haga la forja, la

altura final sea la correcta.

Es un proceso de forja en matriz abierta sin rebaba, es decir, el volumen de material

inicial es el mismo que el volumen de material final y por eso se debe calcular minuciosamente

la cantidad de material necesario.

Figura 14

Figura 15


34

Acto seguido un operario introduce cada pequeo cilindro cortado en una mquina

que eleva la temperatura del cilindro a ms de 600C y le ejerce una presin de 3000

toneladas de presin durante dos segundos, en el cual el cilindro se deforma plsticamente

para conseguir la forma deseada.

Cuando acaba el proceso de forja, se introduce rpidamente la pieza en un cubo con

agua a temperatura ambiente, para bajar la temperatura rpidamente y conseguir una dureza

superior. En este caso, el enfriamiento se produce fuera de la lnea de equilibrio, lo que

produce esta elevada dureza.

En este proceso, uno de cada trescientos pistones fabricados se aparta para su

estudio, centrndose en comprobar las propiedades mecnicas adecuadas y el

dimensionamiento. Como ya hemos dicho, no puede haber el ms mnimo error en su

fabricacin.

Figura 16 Figura 17 Figura 18

Figura 19 Figura 20


35

Despus del enfriamiento al agua, se montan muchos pistones en un bastidor y se

introducen en un horno a alta temperatura, efectuando el recocido pertinente. Recordemos

que para obtener buenas propiedades mecnicas y un buen dimensionamiento, es necesario

finalizar el temple con un recocido.

Despus de obtener las dimensiones finales y las propiedades mecnicas deseadas, se

introduce en una mquina de control numrico previamente reglada para efectuar los detalles.

Primero se lija la cara superior del pistn y los lados, retirando as la capa externa y

dejando el material brillante.

Ms tarde se efectan los agujeros diminutos situados en los laterales del pistn para

finalmente hacer las hendiduras para los aros del cilindro: tanto para el aro del aceite como el

aro de estanqueidad.

Figura 21

Figura 22


36

Ms tarde se hace el agujero que permitir la unin del pistn con la biela. Este

proceso, como el de las hendiduras de los aros se realiza aportando material refrigerante, para

un mejor funcionamiento y durabilidad de la mquina.

Finalmente se finaliza con los detalles superficiales, como una pequea incursin para

rebajar material en la parte superior del pistn, un lijado de las caras laterales y la inclusin del

nmero de serie.

Figura 23 Figura 24

Figura 25


37

Finalmente, los pistones son montados en los pertinentes motores en V y probados

algunas veces para asegurarse su correcto funcionamiento.

Figura 26

Figura 27


38

Bibliografa

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trabajo de materiales, piston v04.pdf

Documents