INTRODUCCIÓN
En el vasto mundo de las oscilaciones, el cigüeñal toma un papel muy importante en el motor de un auto automóv móvilil,, en el cual cual se reali realiza zan n osci oscila laci cion ones es de tipos tipos cont contin inuas uas a esfu esfuerz erzos os ascendentes o descendentes que permiten la aceleración y por ende la oscilación de la biela por medio de la energía térmica, producto de la combustión, la cual es transformada en energía cinética que permiten el movimiento continuo o discontinuo del motor. Se podría decir que al igual que los diamantes, los cigüeñales también se pueden obtener a partir de presión y tiempo, solo que para dico componente clave de todo motor se deben agreg agregar ar dos dos ingre ingredi dient entes es impo import rtan ante tes! s! "emper mperat atur ura a para para cons consegu eguir ir male maleab abililid idad ad y mecanizado para lograr la precisión que se requiera. Se deber#n tener en cuenta dos cuestiones!
$ebe tener una gran resistencia mec#nica, ya que est# siempre est# sometido a grandes fuerzas de torsión que cambian con frecuencias que pueden ser de miles de ciclos por minuto, debido al funcionamiento de rotación e%céntrica que tienen sus partes interiores unido al peso de las bielas y pistones, a pesar diseñado para distribuir esta carga, mediante contrapesos y una distribución equilibrada alrededor del e&e de rotación. Esta
resistencia deber# ser sobre todo en sentido longitudinal 'tro factor importante es el de resistencia térmica, ya que los cigüeñales pueden estar diseña diseñados dos para generad generadore oress que funcio funcionan nan ininte ininterrum rrumpid pidame amente nte durante durante años, años, o en cualquier caso durante el tiempo suficiente para que si no est# bien fabricado, éste se rompa. (or lo que el acero elegido en los tres casos ser# acero al carbono.
"eniendo en cuenta que los cigüeñales también pueden ser fabricados por fundición, se debe resaltar que la principal diferencia entre los dos procesos es que el cigüeñal for&ado ofrece una estructura de grano muco mayor y una elevada dureza, contrario a las piezas obtenidas por fundición.
EL CIGUEÑAL DEFINICIÓN
Es un elemento mec#nico que recoge y transmite al cambio la desarrollada por cada uno de los cilindros. (or consiguiente es una de las piezas m#s importantes del motor. PARTES
PROCESO DE FORJADO DE UN CIGÜEÑAL
Este proceso resulta ideal para conseguir un cigüeñal de calidad óptima, ya que una de las grandes venta&as del for&ado es que dota de gran resistencia mec#nica a la pieza resultante. Esto se debe a la compresión de las fibras. El proceso concreto elegido sería la estampación en caliente, que resultaría óptima para fabricar una gran tirada de una pieza tan complicada como esta. ) como mínimo abría que acerlo en dos fases, primero abiendo calentado previamente el toco con el que traba&aremos. DISEÑO DE LA ESTAMPA
Este cigüeñal tiene tan solo cuatro e&es *para cuatro bielas+, por lo que encontrar la zona de partición para cada caso ser# mucísimo m#s f#cil que si ubiera sido diseñado para dos e&es m#s. a venta&a estar# en la facilidad para dar forma a los e&es, aunque abr# que poner mayor atención en el diseño de los uecos para los contrapesos, ya que la presión tendr# que rellenar un ueco mayor. Es por ello que emos elegido realizarlo con dos moldes distintos. El material de éstas debe ser duro, tenaz y resistente al desgaste, por lo que se ar#n con
aceros altamente resistentes de la me&or calidad. -ste nos vendr# en forma de dos bloques con su superficie cepillada o aplanada con otro proceso. ESTAMPA FASE I
$ibu&aremos la planta del cigüeñal, y con una fresadora o similar, tallaremos la forma apro%imada del cigüeñal, con el fin de que el cilindro se deforme y vaya distribuyendo el metal acia la zona de los contrapesos. uando tengamos los dos moldes, los taladraremos en con&unto para que al pasar los bulones, éstos de&en las dos caras perfectamente orientadas. /inalmente le daremos un tratamiento térmico para me&orar su resistencia a la deformación. Este molde completar# su forma en el n0mero de golpes necesario y sin de&ar rebaba, ya que no tiene como fin la precisión final del acabado, si no distribuir omogéneamente el metal. ESTAMPA FASE II
En esta fase tendríamos que diseñar bien los troqueles para las zonas geométricamente m#s complicadas. os e&es de los cilindros no tienen ning0n problema. En los contrapesos, por otro lado, ay muco espacio que rellenar, por ello la prensa tendr# que o bien dar mucos golpes o bien e&ercer una fuerza muy grande para rellenarlos, con la inevitable formación de rebaba.
(or ello abr# que practicar a la estampa un cordón de matriz, que contendr# el metal de los e&es cilíndricos del cigüeñal mientras el resto del metal fluye acia el ueco de los contrapesos. (osteriormente obtendríamos la pieza ya sólo quedaría quitar la rebarba y calibrarla en frío para terminarla. on este sistema aorraremos material procedente de la gran rebarba que resultaría de acerlo con una sola estampa.
EL PROCESO DE FORJADO
os fabricantes de cigüeñales a menudo emplean sus propias fórmulas patentadas para determinar par#metros fundamentales como la temperatura o la carga pero, en general, un lingote de acero se calienta en un orno a unos 1233 4 que corresponde a la temperatura en la cual el acero se ace maleable sin alcanzar el punto de fusión. El lingote se coloca en una matriz y se comprime en la forma apro%imada del perfil deseado del cigüeñal. Esta 5compresión5 se lleva a cabo mediante un proceso de martillado o prensado. $e cualquier manera, el ob&etivo es prensar la mezcla de aleación no sólo para cubrir precisamente la matriz, sino también para aumentar la resistencia de la aleación mediante la compactación de las moléculas y la alineación y el fortalecimiento de la estructura del grano. 6#sicamente, el tamaño del lingote es muco mayor que el volumen requerido en la matriz *por lo general, una m#quina de manivela se iniciar# con un lingote que pesa alrededor de dos veces m#s que el producto final deseado+. $urante el proceso de for&a 7 compactación, el e%ceso de material *conocido como rebaba+ es forzado a salir de la matriz en sus líneas de pegue. Este e%ceso se desprende posteriormente al pasar por una matriz de corte. El producto que se obtiene después del recortado, es una pieza #spera con la forma de la matriz que después pasa a ser templada y revenida. El tratamiento térmico es me&or acerlo antes de mecanizado ya que el proceso de temple7revenido puede modificar la forma del cigüeñal asta en 3.3835. os métodos varían, pero esto podría implicar enfriar la pieza en una solución de glicol. El cigüeñal est# listo entonces para ser mecanizado asta conseguir su forma final. 9na vez mecanizado se completa el proceso aciendo un alivio de tensiones generadas por el mecanizado. Esto se puede acer en un orno, el calentamiento debe estar entre 233 y :33 ; . Es de suma importancia controlar cuidadosamente tanto el calentamiento como el enfriamiento. a manivela es entonces definitiva
FORJADO DE UN CIGUEÑAL
El proceso comienza con la for&a de un lingote de acero es calentado a unos 2.:33 grados /, asta el punto de crear una gelatina de tipo consistencia casi. */oto cortesía del (acífico /or&a+
on la fusión de acero cerca de colocarse en una for&a, un martillo golpea con unas 2:3.333 libras. >o de uno sino de varios pasos. */oto cortesía del (acífico /or&a+
9na vez que el proceso de martilleo es completo, la prima de for&a est# lista para ser e%traído de la matriz. */oto cortesía del (acífico /or&a+
9na garra elimina la prima de for&a de la matriz mitad inferior. */oto cortesía del (acífico /or&a+
a garra recoge la manivela asta en el #rea donde se destilaba el e%ceso de acero de entre las mitades de morir. Esto entonces se recorta en una operación de corte. */oto cortesía del (acífico /or&a+
(rimas de mecanizado piezas for&adas listo. */oto cortesía del (acífico /or&a+
$espués del templado, las bielas son de acabado a m#quina. */oto cortesía de S?"+
"emple *calentamiento y enfriamiento+ se mane&a en un orno controlado. */oto cortesía de 6ryant+
?lgunos bielas también son tratados a una criogénico
Superficie de endurecimiento, tales como iones de nitruración, se realiza mediante la e%posición de las bielas a una mezcla de nitrógeno amoniacal, donde el nitrógeno reacciona con la superficie, creando una superficie endurecida. (rofundidad de temple es controlada y dictado por el fabricante específico. */oto cortesía de 6ryant+
?quí un cigüeñal terminado se inspecciona para determinar el perfil usando un perfiló metro sofisticados. */oto cortesía de 6ryant+
CÓMO IDENTIFICAR UN CIGÜEÑAL DE ACERO FUNDIDO O FORJADO
os cigüeñales fundidos son de ierro líquido vertido en un molde que se aseme&a a la forma final del cigüeñal. os de acero for&ado son lingotes cilíndricos de metal, generalmente de acero, que se calientan y se forman usando prensas y troqueles. Estos dos procesos crean diferencias que permiten a los mec#nicos decir la diferencia entre un cigüeñal de acero fundido o for&ado. Instrucciones
"oca la superficie del cigüeñal. Si tienes una sensación #spera o gruesa, es fundido. El
acero for&ado tiene un acabado liso. @olpea el cigüeñal ligeramente con el mazo y escuca. os cigüeñales de acero for&ado tienen un tono m#s alto que los cigüeñales de fundición.
BIBLIOGRAFIA
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ANEOS
ROTURA DEL CIGÜEÑAL POR FATIGA
