Tratamiento Termoqumico Cigeal

Motor CCSA

Docente: Rodrigo Olivares Reyes Integrantes: Carlos Palma lvarez

Maddlen Villagra Aguayo Seccin: 152

9 de Diciembre del 2014

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1. Descripcin La pieza mecnica la cual explicaremos es un cigeal que se puede encontrar en un

automvil Volkswagen golf 1.6 de 4 cilindros en lnea, cdigo de motor: CCSA, entre los aos 2008 y 2011, tambin utilizado en otras marcas de vehculos como Audi El cigeal es una pieza mecnica ubicada en los motores de combustin interna, se encuentra tanto en disel como bencineros, es el encargado de convertir el movimiento vertical alternado de los pistones en un movimiento giratorio constante, por esta razn se encuentra expuesto a un gran desgaste en los puos de biela y los puos de bancada, estos no llevan rodamientos sino un metal de biela o metal de bancada hecho de un material ms blando, generalmente fabricado de bronce con un revestimiento de babbit ms suave, el que est lubricado constantemente y hace la funcin de buje absorbiendo gran parte del desgaste. Sin embargo se requiere que los puos del cigeal tengan una alta dureza superficial sin perder la tenacidad del material para poder resistir los esfuerzos de corte provocados por el movimiento alternado de los pintones, este cigeal est construido de acero DIN 41 Cr Al Mo 7 acero hecho para nitruracin y previamente templado y revenido. Este material tiene buenas cualidades de forja y maquinado siendo lo suficientemente tenaz para soportar las fatigas moderadas para cuales se calculan los cigeales. La nitruracin se usa para lograr estas caractersticas en los puos de biela y de bancada, el que consiste en un endurecimiento superficial mediante la adicin de nitrgeno intersticial por difusin

Fig. 1 Cigeal de Motor Volkswagen CCSA

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2. Descripcin del proceso

Esta pieza mecnica posee un tratamiento termoqumico llamado nitruracin en los

puos de biela y los puos de bancada, que consiste en un endurecimiento superficial

mediante la adicin de nitrgeno intersticial por difusin, esto logra una alta dureza

exterior, aumenta la resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga y a la corrosin.

La adicin por difusin se logra gracias al pequeo radio atmico del nitrgeno en estado

atmico. Este proceso se puede realizar a temperaturas relativamente bajas alrededor de

los 470 a 580 C, no es conveniente sobrepasar estas temperaturas ya que la adicin de

nitrgeno baja considerablemente la temperatura eutectoide, siendo esta en una aleacin

Hierro-Nitrgeno de 591 C. Al sobrepasar la temperatura eutectoide el hierro se convierte

en austenita lo que facilita la difusin pero se crea una capa gruesa demasiado frgil por

este motivo la difusin debe hacerse en hierro alfa as se consigue una capa frgil mucho

ms pequea y detrs una zona conteniendo tambin nitrgeno con presencias muy finas

de nitruros. Debido a lo anteriormente mencionado la temperatura del tratamiento no debe

sobrepasar la lnea A1 de lo contrario se encontrara austenita.

Nitruracin

En los puos de biela y puos de cigeales se realiza un tratamiento de nitruracin, el

acero usado para la construccin de este cigeal es un acero DIN 41 Cr Al Mo 7 el cual

tiene un 0.41% de Carbono, 0.55% de Manganeso, 0.2% de Silicio, 1.65% de Cromo,

0.25% de Molibdeno y 1% de Aluminio, este es un acero para nitruracin por lo tanto se

puede aplicar este proceso perfectamente. La nitruracin que se efecta en esta pieza es

del tipo gaseosa donde se introduce el cigeal en un horno (para nitruracin gaseosa)

hermtico y bajo una atmosfera rica en Amoniaco (NH3), se calienta lentamente hasta

520 C y se mantiene por 60 horas para lograr una capa de 0.5 mm de profundidad y una

dureza de 65 HRC. Los muones no deben contener ninguna capa superficial oxidada,

descarburada, ni tampoco capas de grasa para que as se logre una correcta adicin del

nitrgeno en la superficie. Los lugares que no van ser nitrurados se protegen con un

recubrimiento de estao, cobre o nquel.

Fig. 2 Cigeal motor 4 cilindros 5 apoyos hecho de aleacin

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Fig. 3 Diagrama temperatura- tiempo nitruracin acero DIN 34CrNiMo6

3. Propuesta de mejora

Nuestra propuesta de mejora es realizar un proceso posterior de Sulfinizacion o Nitru-

Sulfinizacion ya que tambin contiene nitrgeno, es perfectamente compatible para ser

aplicado con la nitruracin gaseosa, de esta manera se logra combinar la gran dureza de

la nitruracin con la gran resistencia al desgaste de la Sulfinizacion, debido al muy bajo

coeficiente de friccin obtenido por la capa sulfurosa lo que adems favorece la

lubricacin dando una cualidad muy favorable al cigeal que necesita mucho de la

lubricacin para trabajar correctamente ya que no se encuentra montado sobre

rodamientos sino en metales.

La Sulfinizacion consiste en una adicin de una pequea capa de Azufre, Nitrgeno y

Carbono en la superficie de la pieza lo que le proporciona las caractersticas como la de

mejorar la lubricacin, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. En este proceso se

introducen las piezas en baos a una temperatura de 560 a 570 C formados por una

mezcla de cianuro, sulfito o hiposulfito anhidro, carbonato sdico y cloruro brico.

Todo esto se logra por la similitud de temperaturas de los dos tratamientos y la forma

correcta de aplicacin es la siguiente:

-Primero se aplica la Nitruracin a gas de amoniaco y posteriormente la Nitru-

Sulfinizacin, para que de esta manera pueda conservar la penetracin de azufre como

ltima etapa del tratamiento. El cigeal que originalmente ha sido nitrurado a Gas

Amoniaco, se puede Nitru-Sulfinizar sin que ello le haga perder la dureza, ms bien

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debido a la nueva absorcin de nitrgeno puede llegar a aumentar la misma, e incluso le

confiere la ventaja de sacarle las tensiones internas, debido a la temperatura del nuevo

proceso. Tambin se sabe que puede llegar a aumentar el rendimiento del motor al

disminuir las prdidas de potencia por roce.

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4. Bibliografa

Maestranza automotriz TECNIDIESEL, encargado de cigeales Andrs Sobarzo

MEMORIA PROFESIONAL PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO JEFE DE

MAQUINA, Eje cigeal, construccin, caractersticas y empleo en los buques

mercantes

Manual de taller Volkswagen Golf 1.6

www.metalravne.com

www.Wikipedia.com, Cigeales, Nitruracin

www.metal-service.net

www.thyssenfrance.com