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Procesos de fundición de una cabeza de motor

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Procesos de fundición de una cabeza de motor

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Instituto Tecnológico de Apizaco
Materia: procesos de fabricación
Profesor: Oscar Marin Bautista

Integrantes:
Monserrath Carmona Espinoza
Oscar Muñoz Cuamatzi
Víctor López Hernández
Brian de la luz Vázquez

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En los últimos años el uso de motores de aluminio se ha vuelto más popular en el mundo de los automóviles que requieren un peso más ligero para funcionar adecuadamente. Cuando hablamos de un motor de aluminio estamos haciendo referencia, al material empleado para la fabricación de la culata y el bloque motor; es decir, dos de las partes en las que se fundamenta el propulsor del vehículo.

Los motores fabricados con este material destacan por ser bastantes ligeros y por reducir notablemente el peso del motor. Además, el aluminio disipa mejor el calor con un menor peso y se ha convertido en el material preferido de muchos coches deportivos, sin embargo, el aluminio ofrece una mayor tendencia al desgaste a muy largo tiempo y su reparación suele ser más laboriosa.

En esta investigación daremos a conocer el proceso de fabricación de los motores de aluminio, características, funcionanmiento, tipos de moldeo, todo lo esencial de su proceso para identificar la importancia de la fundición en moldes.

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La culata, tapa de cilindros, cabeza del motor o tapa del bloque de cilindros es la parte superior de un motor de combustión interna que permite el cierre de las cámaras de combustión. En ella se encuentran las válvulas de admisión y de escape, el eje de levas, las bujías y las cámaras de combustión. En la culata es donde encontramos todo el sistema de distribución.

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–Robustez: resistir altas presiones que se producen durante la combustión y la corrosión de productos químicos al quemarse el combustible.
–Estanquidad: en su unión al bloque, fijación de bujías o inyectores, en las válvulas o en los asientos o guías. Fundamental para el rendimiento del motor
–Eficacia en el intercambio de gases: permite el llenado correcto del cilindro y la evacuación de los gases quemados mediante el dimensionado y la orientación adecuada de los conductos.
–Conductividad térmica: adaptada para mantenerse en esta zona a la temperatura convente.  Exceso de calor: una detonación antes y producir daños en la válvula de escape.

Las culatas de aluminio, aunque cuentan con mejores propiedades de conducción del calor y son más ligeras, resisten peor la fricción de los pistones, por lo que suelen llevar un revestimiento de acero y son más caras que las de fundición de hierro.

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El funcionamiento específico de la culata se puede resumir en lo siguiente: El distribuidor suelta una mezcla de combustible con aire en la parte interior de los cilindros, esa mezcla ingresa gracias a la válvula de admisión cuando se abre, en el momento que el combustible y el aire entran es cuando el pistón baja, luego el pistón sube generando presión al combustible con aire, en ese momento la bujía produce una chispa que ocasiona una explosión (a esto se le llama la combustión) obligando al pistón a bajar de nuevo con una gran presión.

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Consideraciones para la fabricación de cabezas de motores

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Consideraciones para la fabricación de cabezas de motores

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Las cabezas de los motores no se pueden fabricar de cualquier material porque sí. Se debe de conocer que sucederá químicamente para poder hacer una buena elección de materiales.
Las cabezas de los motores en su mayor parte de vida  se calientan alcanzando temperaturas muy elevadas, por lo tanto los materiales deben de ser muy resistentes a esas altas temperaturas y no ocasionar deformaciones debido a una posible dilatación que pueda generar problemas a los componentes a su alrededor.

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actualmente la cabeza de motor se producen de una aleación de aluminio con el fin de obtener una mayor eficiencia, estos son fabricados a partir de un molde de arena, para la fabricación del molde, las empresas combinan un endurecedor con arena de circón, logrando una combinación resistente al intenso calor del fundido, sin embargo solo es funcional para un vaciado. Cada molde esta formada por secciones llamada núcleos que encajan entre si. Para hacer cada núcleo una maquina es la encargada de introducir la mezcla del endurecimiento y arena en un modelo maestro hecho de hierro y enseguida inyecta un gas para solidificar la mezcla, otro aspecto muy importantes es que el molde de arena se cubre con polvo de talco para evitar que las partículas de la arena se peguen al aluminio.

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Una vez montado todos los núcleos entre si, se procede a fundir los lingotes de aluminio a una temperatura de 800 grados centígrados licuando el aluminio. Antes del vaciado se calientas las camisas de los cilindros usando una corriente eléctrica de alta frecuencia, pues de esta manera el aluminio se une mejor al metal caliente, después el molde de arena es llenado desde la parte inferior para evitar contaminar el metal con oxido de aluminio.

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Después de vaciado el molde pasa 6 horas en un horno térmico de recuperación que descompone la cola, para que la arena pueda desprenderse, con ello el bloque de aluminio solo requiere unos retoques, un brazo robótico alza al bloque de aluminio, girándolo en diferentes posiciones para que la arena sobrante salga de la pieza.

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Una vez retirado todos los residuos de arena, unas herramientas guiadas y controladas por ordenador realizan un primer acabado del metal, con esto básicamente le quita las imperfecciones del acero
pasan por una maquina fresadora que va perforando la pieza como se muestra en el video.
https://youtu.be/W1QPWkFbl2c
después pasan por un sistema de visión automática que inspecciona que cada pieza se encuentre en perfecto estado.

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siguiendo de seca el proceso para la fabricación de una cabeza de motor, nuestro equipo pudo analizar y comprender, que por medio de este trabajo tenemos una idea mas especifica de como se trabaja y todas las consideraciones que tiene que abordar una empresa que desea elaborar un producto a base de un proceso de fundición. y nos pareció de bastante utilidad investigar este tema
Además pudimos darnos cuenta de que esta pieza es de suma importancia  para su funcionamiento ya que en ella administran los fluidos que intervienen en la combustión del motor y debido a este proceso la culata necesita tener ciertas características de fabricación en materiales como lo es en este caso de aluminio
Las culatas de aleaciones de aluminio son más livianas y con mayor capacidad de disipación del calor, pero con más alto coeficiente de dilatación.

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Domínguez, C. (2012). ESTUDIO DE LA SUSTITUCIÓN DEL HIERRO AL ACERO EN LA ALEACIÓN APLICANDO LA METODOLOGÍA DE DISEÑO DE MEZCLAS EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN PARA ASIENTOS DE VÁLVULAS AUTOMOTRICES (1.a ed.). POSGRADO INTERINSTITUCIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA. https://ciatec.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1019/51/1/TESIS_%20Christian%20Dominguez.pdf