fabricacion de pistones para motores de combustion interna
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Se explica paso a paso como se realiza la fabricación de pistones en aluminio para motores de combustión internaTRANSCRIPT
COMBUSTION INTERNA
INTRODUCCION: Esta es una investigación que se realiza con el fin de saber e ilustrar
como se aplican los distintos procesos de manufactura en el área automotriz, en este
veremos en específico la fabricación de pistones para motores de combustión interna.
1.- ¿Qué es un Pistón?
El pistón es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la
biela en su parte intermedia. Es uno de los elementos básicos del motor de combustión
interna.
El pistón, que a primera vista puede parecer de las piezas más simples, ha sido y es una
de las que ha obligado a un mayor estudio. Debe ser ligero, de forma que sean mínimas
las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente rígido y resistente para
soportar el calor y la presión desarrollados en el interior de la cámara de combustión.
El pistón resiste un gran empuje durante el ciclo de combustión del motor, por lo que
deben poseer una gran resistencia mecánica. Su resistencia a las temperaturas también
es importante, tener en cuenta su contacto con la cámara de combustión.
2.- ¿Para qué sirve un pistón?
El pistón sirve sencillamente es para recibir la fuerza de empuje recibida durante el ciclo
de trabajo conocido comúnmente como tiempo de combustión. Su posición exacta en el
motor es dentro del cilindro, con su corona hacia arriba y la falda hacia abajo conectada
esta última con la biela gracias al pasador.
3.- Partes de un Pistón.
La parte de la cabeza del pistón al observarse con detenimiento, hasta tiene en su
extremo superior una parte que cierra al pistón, conocido como corona. Además de la
corona la cabeza también posee unas ranuras, en ellas es donde van asentados los
anillos.
realidad se denomina pasador a cualquier
agujero donde generalmente pasa otra
pieza para sujeción).
debe cumplir el pistón.
Los pistones de motores de combustión interna tienen que soportar grandes temperaturas
y presiones, además de velocidades y aceleraciones muy altas. Debido a estos se
escogen aleaciones que tengan un peso específico bajo para disminuir la energía cinética
que se genera en los desplazamientos. También tienen que soportar los esfuerzos
producidos por las velocidades y dilataciones.
El pistón de combustión interna debe de cumplir o contener las siguientes características
y propiedades.
2- Resistencia a Fatiga. 2- Exactitud dimensional
3- Dureza. 3- Buen acabado superficial
4- Resistencia térmica.
Materiales de construcción.
El pistón debe ser diseñado de forma tal que permita una buena propagación del calor,
para evitar las altas tensiones moleculares provocadas por altas temperaturas en
diferentes capas del material, caso contrario una mala distribución del calor ocasiona
dilataciones desiguales en distintas partes del pistón ocasionando así roturas del mismo.
Es común el uso de cabezas de acero fundido en motores de gran potencia, manteniendo
el cuerpo cilíndrico de hierro fundido.
Generalmente para la construcción del pistón se emplea la fundición de grano fino, pero
cuando es necesario fabricarlo en dos o más partes se usa el fondo de acero fundido para
resistir mejor las tensiones producidas por el calor. Los pistones se construyen en una
gran variedad de materiales siendo los más comunes:
*Hierro fundido.
*Aleación de acero y aleación de aluminio.
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE FABRICACION.
Básicamente existen dos procesos para la fabricación de los pistones: Estos pueden ser:
Fundidos
Forjados
Dependiendo de la cantidad necesaria a producir y especialmente de los esfuerzos,
temperaturas, presiones, etc. a los que estarán sometidos (sea un motor diésel,
de gasolina , de competición, etc.) se elige uno u otro método. Los pistones forjados
tienen mayor resistencia mecánica. Luego llevan mecanizados varios que son los que
determinan la forma final del pistón. Estos mecanizados son hechos con un CNC.
*En esta investigación hablaremos solamente sobre la fabricación de pistones forjados.
Ventajas Desventajas
Alta producción
Estos pistones se trabajan en caliente, tienen tolerancias más grandes, pero a estos se les da la exactitud necesaria con procesos de corte y torno.
Pistones Fundidos Gran resistencia a golpes de alta temperatura.
Mayor peso del Pistón Perdida de energía por el peso
Aumento en la energía cinética creada por el mismo peso.
PROCESOS DE MANUFACTURA
1- Un pistón comienza con una barra de aluminio de 3 metros de largo, el aluminio
es ideal porque es ligero y resistente a la corrosión y además es fácil de cortar.
2- Una cierra corta la barra en discos cuya longitud puede bariar dependiendo de las
espesificaciones del piston que se valla a fabricar. Este modelo de pistón en
especial requiere de 7cm de largo.
Los sobrantes del aluminio en el
proceso de corte de las barras son
reciclados.
3- La perforadora se precalienta a 426°c, la Temperatura necesaria para forjar los
discos de aluminio.
PROCESOS DE MANUFACTURA
4- La perforadora aplica 200 toneladas de fuerza para darle la forma inicial al pistón.
Se sumerge una de cada diez piezas en agua para buscar imperfecciones.
Para que la forja sea más sencilla, lubrican los discos antes de forjarlos, por eso es que el
trozo llamea cuando lo golpea la perforadora. La perforadora solo necesita 2 segundos
para realizar este trabajo. La forja se hace a una temperatura muy alta, por lo que
necesita enfriar por lo menos una hora antes de pasar al siguiente paso.
5- Los operarios calientan dos veces más los trozos de aluminio conformados.
*La primera a Alta Temperatura para aumentar sus propiedades mecánicas
como la dureza, resistencia, tenacidad, etc.
*La segunda a una Temperatura más baja para estabilizarlo y aumentar su
PROCESOS DE MANUFACTURA
6- Los trozos se ponen en un torno para darles la forma correcta para que las
maquinas los puedan manejar más tarde.
Se perforan pequeños orificios en los costados del
cilindro,
los cuales permiten la lubricación de los anillos.
7- Otro torno reduce el diámetro en 3mm, la misma maquina hace tres hendiduras,
dos para los anillos de compresión y otra para los anillos de control del aceite.
Estos anillos ayudan al pistón a deslizarse a lo
largo de la camisa del motor y le dan un sellado a
prueba de aire.
PROCESOS DE MANUFACTURA
8- Se perfora el cilindro de extremo a extremo. Este orificio permite la conexión de la
biela al pistón mediante un perno.
9- Una rebanadora recorta hasta 2cm en los costados del orificio hecho
anteriormente con la finalidad de reducir el peso total del pistón.
Este líquido blanco es lubricante
para controlar la temperatura en el
proceso de corte.
PROCESOS DE MANUFACTURA
10- Otra laminadora o fresa, recorta parte de lo que se le llama campana. Los
pistones deben de tener la forma y el tamaño adecuados, ya que pueden llegar a
moverse a 6000 RPM revoluciones por minuto cuando el motor está en
funcionamiento.
forma específica a la parte superior
del pistón, ya que existen distintos
tipos de motores y especificaciones
de formas, algunos requieren de
tener un domo que se acople la
forma de la culata del motor para
adquirir una mayor compresión, otros
requieren ser completamente planos
el cual sean fabricados.
motores.
PROCESOS DE MANUFACTURA
exterior del pistón en porción del ancho de un cabello, esto permite que se
expanda ligeramente cuando se genera calor dentro del cilindro.
12- Un taladro hace dos agujeros para el drenaje del aceite que permiten la
lubricación de la biela.
PROCESOS DE MANUFACTURA
14- Aquí un operario lima los rebordes que han generado las operaciones previas.
Después usa una
cinta lijadora para
pulir más las
superficies.
Este proceso es muy importante ya que estas imperfecciones rebordes podrían llegar a dañar el
cilindro (camisas del motor).
15- Esta máquina de corte elimina parte del metal dentro del agujero para que la biela
se pueda sujetar con firmeza.
16- Una vez completado el corte, se evaporizan los pistones a alta presión con agua
caliente des ionizada.
lubricante y aceite que pueden llegar a
impregnarse en el material en los
distintos procesos.
PROCESOS DE MANUFACTURA
17- Después de secar con una pistola de aire, los pistones están listos para ir de
arriba y abajo en el interior del motor.
CONCLUSION
Para la fabricación de estas autopartes como son los pistones se necesita no únicamente de un
solo proceso de manufactura, si no que para este se necesita de distintos procesos como lo son, la
forja, torno, fresado y tratamientos térmicos para darle las propiedades necesarias para su buen
funcionamiento. Los pistones pueden tener distintas formas dependiendo del diseño del motor, al
igual que pueden estar fabricados ya sea mediante forja o fundición y de distintas aleaciones de
aluminio o acero. Los pistones forjados ofrecen unas mayores propiedades mecánicas como, alta
resistencia, tenacidad, resistencia a altas temperaturas, fatiga, etc. Estos pistones forjados se
caracterizan por ser utilizados en motores de alto desempeño o competencia, ya que tienen
mejores propiedades mecánicas que permiten tener un mejor desempeño y rendimiento en el
moto.
COMBUSTION INTERNA.
CICLO ESCOLAR
SEPTIEMBRE - DICEMBRE
INTRODUCCION: Esta es una investigación que se realiza con el fin de saber e ilustrar
como se aplican los distintos procesos de manufactura en el área automotriz, en este
veremos en específico la fabricación de pistones para motores de combustión interna.
1.- ¿Qué es un Pistón?
El pistón es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la
biela en su parte intermedia. Es uno de los elementos básicos del motor de combustión
interna.
El pistón, que a primera vista puede parecer de las piezas más simples, ha sido y es una
de las que ha obligado a un mayor estudio. Debe ser ligero, de forma que sean mínimas
las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente rígido y resistente para
soportar el calor y la presión desarrollados en el interior de la cámara de combustión.
El pistón resiste un gran empuje durante el ciclo de combustión del motor, por lo que
deben poseer una gran resistencia mecánica. Su resistencia a las temperaturas también
es importante, tener en cuenta su contacto con la cámara de combustión.
2.- ¿Para qué sirve un pistón?
El pistón sirve sencillamente es para recibir la fuerza de empuje recibida durante el ciclo
de trabajo conocido comúnmente como tiempo de combustión. Su posición exacta en el
motor es dentro del cilindro, con su corona hacia arriba y la falda hacia abajo conectada
esta última con la biela gracias al pasador.
3.- Partes de un Pistón.
La parte de la cabeza del pistón al observarse con detenimiento, hasta tiene en su
extremo superior una parte que cierra al pistón, conocido como corona. Además de la
corona la cabeza también posee unas ranuras, en ellas es donde van asentados los
anillos.
realidad se denomina pasador a cualquier
agujero donde generalmente pasa otra
pieza para sujeción).
debe cumplir el pistón.
Los pistones de motores de combustión interna tienen que soportar grandes temperaturas
y presiones, además de velocidades y aceleraciones muy altas. Debido a estos se
escogen aleaciones que tengan un peso específico bajo para disminuir la energía cinética
que se genera en los desplazamientos. También tienen que soportar los esfuerzos
producidos por las velocidades y dilataciones.
El pistón de combustión interna debe de cumplir o contener las siguientes características
y propiedades.
2- Resistencia a Fatiga. 2- Exactitud dimensional
3- Dureza. 3- Buen acabado superficial
4- Resistencia térmica.
Materiales de construcción.
El pistón debe ser diseñado de forma tal que permita una buena propagación del calor,
para evitar las altas tensiones moleculares provocadas por altas temperaturas en
diferentes capas del material, caso contrario una mala distribución del calor ocasiona
dilataciones desiguales en distintas partes del pistón ocasionando así roturas del mismo.
Es común el uso de cabezas de acero fundido en motores de gran potencia, manteniendo
el cuerpo cilíndrico de hierro fundido.
Generalmente para la construcción del pistón se emplea la fundición de grano fino, pero
cuando es necesario fabricarlo en dos o más partes se usa el fondo de acero fundido para
resistir mejor las tensiones producidas por el calor. Los pistones se construyen en una
gran variedad de materiales siendo los más comunes:
*Hierro fundido.
*Aleación de acero y aleación de aluminio.
PROCESOS DE MANUFACTURA
PROCESO DE FABRICACION.
Básicamente existen dos procesos para la fabricación de los pistones: Estos pueden ser:
Fundidos
Forjados
Dependiendo de la cantidad necesaria a producir y especialmente de los esfuerzos,
temperaturas, presiones, etc. a los que estarán sometidos (sea un motor diésel,
de gasolina , de competición, etc.) se elige uno u otro método. Los pistones forjados
tienen mayor resistencia mecánica. Luego llevan mecanizados varios que son los que
determinan la forma final del pistón. Estos mecanizados son hechos con un CNC.
*En esta investigación hablaremos solamente sobre la fabricación de pistones forjados.
Ventajas Desventajas
Alta producción
Estos pistones se trabajan en caliente, tienen tolerancias más grandes, pero a estos se les da la exactitud necesaria con procesos de corte y torno.
Pistones Fundidos Gran resistencia a golpes de alta temperatura.
Mayor peso del Pistón Perdida de energía por el peso
Aumento en la energía cinética creada por el mismo peso.
PROCESOS DE MANUFACTURA
1- Un pistón comienza con una barra de aluminio de 3 metros de largo, el aluminio
es ideal porque es ligero y resistente a la corrosión y además es fácil de cortar.
2- Una cierra corta la barra en discos cuya longitud puede bariar dependiendo de las
espesificaciones del piston que se valla a fabricar. Este modelo de pistón en
especial requiere de 7cm de largo.
Los sobrantes del aluminio en el
proceso de corte de las barras son
reciclados.
3- La perforadora se precalienta a 426°c, la Temperatura necesaria para forjar los
discos de aluminio.
PROCESOS DE MANUFACTURA
4- La perforadora aplica 200 toneladas de fuerza para darle la forma inicial al pistón.
Se sumerge una de cada diez piezas en agua para buscar imperfecciones.
Para que la forja sea más sencilla, lubrican los discos antes de forjarlos, por eso es que el
trozo llamea cuando lo golpea la perforadora. La perforadora solo necesita 2 segundos
para realizar este trabajo. La forja se hace a una temperatura muy alta, por lo que
necesita enfriar por lo menos una hora antes de pasar al siguiente paso.
5- Los operarios calientan dos veces más los trozos de aluminio conformados.
*La primera a Alta Temperatura para aumentar sus propiedades mecánicas
como la dureza, resistencia, tenacidad, etc.
*La segunda a una Temperatura más baja para estabilizarlo y aumentar su
PROCESOS DE MANUFACTURA
6- Los trozos se ponen en un torno para darles la forma correcta para que las
maquinas los puedan manejar más tarde.
Se perforan pequeños orificios en los costados del
cilindro,
los cuales permiten la lubricación de los anillos.
7- Otro torno reduce el diámetro en 3mm, la misma maquina hace tres hendiduras,
dos para los anillos de compresión y otra para los anillos de control del aceite.
Estos anillos ayudan al pistón a deslizarse a lo
largo de la camisa del motor y le dan un sellado a
prueba de aire.
PROCESOS DE MANUFACTURA
8- Se perfora el cilindro de extremo a extremo. Este orificio permite la conexión de la
biela al pistón mediante un perno.
9- Una rebanadora recorta hasta 2cm en los costados del orificio hecho
anteriormente con la finalidad de reducir el peso total del pistón.
Este líquido blanco es lubricante
para controlar la temperatura en el
proceso de corte.
PROCESOS DE MANUFACTURA
10- Otra laminadora o fresa, recorta parte de lo que se le llama campana. Los
pistones deben de tener la forma y el tamaño adecuados, ya que pueden llegar a
moverse a 6000 RPM revoluciones por minuto cuando el motor está en
funcionamiento.
forma específica a la parte superior
del pistón, ya que existen distintos
tipos de motores y especificaciones
de formas, algunos requieren de
tener un domo que se acople la
forma de la culata del motor para
adquirir una mayor compresión, otros
requieren ser completamente planos
el cual sean fabricados.
motores.
PROCESOS DE MANUFACTURA
exterior del pistón en porción del ancho de un cabello, esto permite que se
expanda ligeramente cuando se genera calor dentro del cilindro.
12- Un taladro hace dos agujeros para el drenaje del aceite que permiten la
lubricación de la biela.
PROCESOS DE MANUFACTURA
14- Aquí un operario lima los rebordes que han generado las operaciones previas.
Después usa una
cinta lijadora para
pulir más las
superficies.
Este proceso es muy importante ya que estas imperfecciones rebordes podrían llegar a dañar el
cilindro (camisas del motor).
15- Esta máquina de corte elimina parte del metal dentro del agujero para que la biela
se pueda sujetar con firmeza.
16- Una vez completado el corte, se evaporizan los pistones a alta presión con agua
caliente des ionizada.
lubricante y aceite que pueden llegar a
impregnarse en el material en los
distintos procesos.
PROCESOS DE MANUFACTURA
17- Después de secar con una pistola de aire, los pistones están listos para ir de
arriba y abajo en el interior del motor.
CONCLUSION
Para la fabricación de estas autopartes como son los pistones se necesita no únicamente de un
solo proceso de manufactura, si no que para este se necesita de distintos procesos como lo son, la
forja, torno, fresado y tratamientos térmicos para darle las propiedades necesarias para su buen
funcionamiento. Los pistones pueden tener distintas formas dependiendo del diseño del motor, al
igual que pueden estar fabricados ya sea mediante forja o fundición y de distintas aleaciones de
aluminio o acero. Los pistones forjados ofrecen unas mayores propiedades mecánicas como, alta
resistencia, tenacidad, resistencia a altas temperaturas, fatiga, etc. Estos pistones forjados se
caracterizan por ser utilizados en motores de alto desempeño o competencia, ya que tienen
mejores propiedades mecánicas que permiten tener un mejor desempeño y rendimiento en el
moto.
COMBUSTION INTERNA.
CICLO ESCOLAR
SEPTIEMBRE - DICEMBRE