Materiales de aleación aluminio-silicio apli= cados en la fabricación de partes de motores de combustión interna alternativos P= arte II
Barona López Gustavo.[1]
Luis Efraín
Velasteguí.[2]
Reci=
bido:15-01-2020
/ Revisado: 02-02-2020 /Aceptado: 12-03-2020/ Publicado: 04-04-2020<=
span
lang=3DES-EC>
A=
bstract. DOI: https://doi.org/10.33262/con=
cienciadigital.v3i2.1203
This paper presents a systematic knowledg=
e of
the chemical composition, type of molding and treatment, mechanical and the=
rmal
properties, of aluminium-silicon (Al-Si) alloys
applied in the manufacture of structural parts of reciprocating internal
combustion engines (RICE), with the aim of providing support for the
development of researches when compare, analyze or select the presented all=
oys.
For which, a first paper was presented that revealed that structural parts =
of
these types of engines are manufactured with Al-Si alloys. This second part
establishes the importance that Al-Si alloys will have in reducing emission=
s of
polluting gases, problematic that the world has. In response, the article
presents the benefits and properties of Al-Si alloys of the series ANSI AA =
3xx.0
and 4xx.0, being its low density which allows a lower fuel consumption comp=
ared
to high density materials, for which are applied in structural parts of the
RICE type Otto. A brief description of the manufacture of Al-Si alloy parts=
for
RICE is also made. Finally, its present the structuring of a table that sho=
ws
the ANSI AA 3xx.0 and 4xx.0 alloys applied in the manufacture of structural
parts of RICE Otto, concluding that the technical information of the indust=
rial
applications of the alloys, have been developed and structured in a
systematized way, to provide detailed and comparative knowledge between the
properties.
Keywords: Alumini=
um-silicon alloys, ANSI 3xx.0 =
and
4xx.0 alloys, Al-Si alloys RICE Otto, ANSI aluminium-silicon
alloy comparison, aluminium-silicon table.
Resumen
En est=
e artículo
se presenta un conocimiento sistematizado de la composición química, tipo de moldeo y tratamiento, propiedades
mecánicas y térmicas, de las aleaciones aluminio-silicio (Al-Si) aplicadas =
en la fabricación de partes
estructurales de los motores de combustión interna alternativos (MCIA), con=
el
objetivo de proporcionar un fundamento para el desarrollo de investigacione=
s al
comparar, analizar o seleccionar las aleaciones presentadas. Para lo cual, =
se
presentó un primer artículo que dio a conocer que partes estructurales de e=
stos
tipos de motores son fabricados con aleaciones de Al-Si. En esta segunda pa=
rte
se establece la importancia que tendrán las aleaciones Al-Si para reducir l=
as
emisiones de gases contaminantes, problemática que enfrenta el mundo. Ante esta situación el artículo presenta los beneficios y prop=
iedades
de las aleaciones Al-Si de las series ANSI=
AA
3xx.0 y 4xx.0, siendo su baja densidad la que per=
mite
un menor consumo de combustible en comparación con
materiales de alta densidad, por lo que son aplicadas en partes estructurales de los MCIA Otto. También se
realiza una breve descripción de la fabricación de partes de aleación de Al=
-Si para
MCIA. Por último, se presenta la estructuración de una tabla que muestra la=
s aleaciones
ANSI AA 3xx.0 y 4xx.0 aplicadas en la fabricación de partes estructurales de
MCIA Otto, concluyendo que la información técnica=
de
las aplicaciones industriales de las aleaciones, han sido elaboradas y
estructuradas de forma sistematizada, para proporcionar un conocimiento
detallado y comparativo entre las propiedades.
Palabras clave: Aleaciones aluminio-silicio, aleaciones ANSI
3xx.0 y 4xx.0, Al-Si MCIA Otto, comparación aleaciones aluminio-silicio, ta=
bla
aluminio-silicio.
El estándar ANSI en conjunto con la=
Aluminum Association (AA)=
ha
dividido al aluminio y sus aleaciones en dos categorías las trabajadas y las
coladas (ASM, 1990) (Kaufman, 2004). Las aleaciones de aluminio-silicio (Al=
-Si)
designadas con las series numéricas ANSI AA 3xx.0 y 4xx.0 pertenecen al gru=
po
de aleaciones coladas.
Este tipo de aleaciones están prese=
ntes
en productos acabados como blocks de cilindros, cabezotes, pistones, camisa=
s de
cilindros, bastidores de camiones, soportes de suspensión, carcasas de caja=
s de
cambios, carcazas de compresores, cubos para ruedas de motocicletas, horqui=
llas
oscilantes traseras para motocicletas, carcasas de bombas, cárteres de acei=
te,
aspas de ventiladores, entre otros (ASM, 1990) (Rheinf=
elden
alloys, 2016).
Por las propiedades que presentan l=
as
aleaciones Al-Si estas son utilizadas para la fabricación de partes que
integran a los motores de combustión interna alternativos (MCIA) Otto, los
mismos que son montados en vehículos de bajo y mediano cilindraje.
La problemática actual de los MCIA =
tipo
Otto es la emisión de gases contaminantes a partir del consumo de combustib=
le.
La Tabla 1 muestra un promedio de consumo de gasolina que se ha calculado e=
ntre
algunos vehículos tipo automóviles, a partir del ańo 2004 hasta el 2019, si=
endo
este consumo de 15,3 km por litro de gasolina.
Esto ha originado que los países do=
nde
se producen automóviles de bajo a mediano cilindraje emitan políticas de es=
tado,
a mediados del ańo 2009, para la eficiencia del consumo de combustible, que
permitirá en un futuro reducir las emisiones de gases de efecto invernadero=
, al
establecer un estándar promedio de rendimiento de 23,17 km por litro de
gasolina a partir del ańo 2025.
Tabla 1. Consumo medio de gasoli= na en vehículos tipo automóviles.
|
Mar=
ca de automóvil |
Ańo
de producción |
Tipo
de automóvil |
Cil=
indrada cm<=
/span>3 |
Pot=
encia máx.
CV<= o:p> |
Tor=
que máx.
Nm |
Con=
sumo
medio Km por litro de gasolina k=
m/L |
|
BMW=
116i |
2004-2007 |
Hatchback |
1596 |
115 |
150 |
13,3 |
|
Hyu=
ndai Accent |
2006-2008 |
Hatchback |
1599 |
112 |
146 |
15,6 |
|
Che=
vrolet Aveo
|
2011-2013 |
Hatchback |
1598 |
115 |
155 |
16,6 |
|
Che=
vrolet Cruze
FL |
2012-1013 |
Hatchback |
1598 |
124 |
155 |
15,1 |
|
For=
d Fiesta
ST |
2015-2017 |
Hatchback |
1596 |
182 |
240 |
16,9 |
|
Kia=
Sportage
CDI |
2018-2019 |
Hatchback |
1591 |
132 |
161 |
16,6 |
|
Mer=
cedes
GLA |
2018-2019 |
Hatchback |
1595 |
122 |
200 |
16,6 |
|
Hyu=
ndai Tucson
TL |
2018-2019 |
Hatchback |
1591 |
132 |
161 |
14,2 |
|
Che=
vrolet
Camaro |
2018-2019 |
Cou=
pe |
1998 |
275 |
400 |
12,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Promedio 15,3 |
Fuente: Elaboración propia basada= en (motoreu, 2020).
Las po= líticas de estado tienen como estrategia, a través de las casas de manufactura, crear mecanismos que impulsen el desarrollo de investigaciones para reducir el consumo de combustible en automóviles. Una de estas estrategias es aumentar= el rendimiento energético de los MCIA Otto, para lo cual, se pretende mejorar las aleacion= es de Al-Si utilizadas en la fabricación de partes estructurales del motor, co= mo el block de cilindros, camisas de cilindros, cabezotes y pistones. La baja densidad de las aleaciones de Al-Si así como los beneficios que presentan s= us propiedades permiten al motor Otto un menor consumo de gasolina en comparac= ión a materiales de alta densidad, logrando que un automóvil tenga un mayor recorrido a costa de un mínimo consumo de combustible.
Debido= a las ventajas que presentan las aleaciones de Al-Si las investigaciones se enfoc= an a su mejoramiento, por tal motivo, es importante conocer las series que exist= en en la industria automotriz, además de, sus propiedades, ya que se pueden mejor= ar las aleaciones u obtener nuevos materiales a partir de su combinación con otros.
El futuro del MCIA Otto está ligado=
a
los procesos productivos de extracción de petróleo y su posterior refinación
para obtener gasolina, que es el combustible que genera la energía para el =
movimiento
en el automóvil, por tal motivo va seguir siendo utilizado por al menos los=
próximos
20 ańos, hasta el desarrollo de otro tipo de tecnología que reduzca el
extractivismo de recursos naturales y la contaminación de la tierra.
Reduci=
r el problema de contaminación ambiental que gen=
eran
los MCIA Otto y Diésel, mediante otros tipos de tecnologías, involucra tene=
r en
cuenta si se va a seguir consumiendo los recursos naturales de la tierra, s=
iendo
así, se tienen que responder preguntas como: żDe dónde se va a producir la =
energía?
żQué otros metales se van extraer de la tierra? żCómo materia prima el petr=
óleo
se seguirá utilizado para fabricar sistemas de almacenamiento de energía? ż=
De dónde
se va a generar energía para cargar los vehículos eléctricos, será acaso de=
plantas
de generación eléctrica que utilizan motores Diésel? żQué peligroso trae
consigo emplear energía nuclear para el desarrollo de nuevos motores?, entre
otras.
En el presente artículo, a través d= e investigaciones especializadas en aleaciones de Al-Si, se ha estructurado de forma sistematizada una tabla donde se podrá comparar las diferentes aleaciones d= e las series numéricas ANSI AA 3xx.0 y 4xx.0, además de mostrar sus aplicaciones industriales.
En el = mundo industrial del aluminio para la identificación de las aleaciones de alumini= o-silicio se ha creado una serie numérica que va en función del porcentaje de silicio= . El porcentaje de este elemento influye en los beneficios de las aleaciones y, = también, en sus propiedades microestructurales, así como en las propiedades tecnológ= icas.
La nor= ma de mayor aceptación para la identificación del aluminio y sus aleaciones es la norma ANSI H35.1 standards. Esta norma junto a = la Aluminum Associ= ation (AA) identifica a las aleaciones de aluminio-sili= cio mediante una serie de cuatro dígitos y en algunas ocasiones una letra inici= al. Estas series son las de tipo ANSI AA 3xx.x, 4xx.x y 4xxx. Sin embrago, existen ot= ras nomas como la UNS, ASTM, SAE, ISO, Euronorm y de indu= strias independientes, pero son menos utilizadas (ASM, 1990) (Kaufman, 2004).
Las se= ries 3xx.0 y 4xx.0 pertenecen a la categoría de aleaciones Al-Si coladas. Estas series= son designadas especialmente para las partes y elementos estructurales que conforman a los MCIA Otto. Sin embargo, también están presentes en otras ap= licaciones industriales. (ASM, 1990) (Kaufman, 2004). La cifra digital cero (0), ubica= da a la derecha del punto, significa que son aleaciones coladas. Estas series o aleaciones coladas son productos acabados que son fabricados en industrias dedicadas a la refundición de lingotes que provienen de un proce= so de colada continua o semicontinua (productos semielaborados) (ASM, 1990).
Las aleaciones de aluminio-silicio (Al-Si) pertenecientes a las serie=
s 3xx.0
y 4xx.0 son extensamente utilizadas en partes y elementos que integran moto=
res
de combustión interna alternativos (MCIA) tipo Otto, debido a que son aleac=
iones
de baja densidad y por las propiedades que confiere el elemento aleante de silicio. La adición de Si da como resultad=
o en
la aleación un incremento en la resistencia mecánica, la dureza y desgaste,=
con
una disminución de la conductividad eléctrica y el coeficiente de expansión
térmico, con respecto al material base de aluminio. Estos incrementos y dis=
minuciones
de propiedades son favorables en la aleación fabricada, propiedades que el
aluminio como metal no las posee.
El efecto de adicionar silicio en un metal como el aluminio ocasiona =
una
mejora en sus propiedades, ya que se obtienen aleaciones de Al-Si que son
utilizadas para la manufactura de partes estructurales como pistones,
cabezotes, blocks de cilindros y camisas de cilindros, para MCIA. Estas par=
tes son
expuestas a la ignición del combustible lo que genera fenómenos físicos y q=
uímicos
(mencionados en el artículo I) que las aleaciones deben soportar. Estos
fenómenos producen: elevadas exigencias mecánicas, desgaste, temperaturas
alrededor de 3000 °C y presiones alrededor de los 50 bares, que en parte son
controladas por sistemas de refrigeración y lubricación.
Partes y elementos estructurales, como cabezotes, blocks de cilindros=
, camisas
de cilindros, pistones, múltiples de admisión y escape, son fabricados con
materiales de baja densidad de Al-Si, lo que es un beneficio en ahorro y
eficiencia energética de combustible, si son comparados con materiales manu=
facturados
de alta densidad como las aleaciones Fe-C.
Las aleaciones coladas de Al-Si de las series 3xx.x y 4xx.x, debido a=
sus
excelentes propiedades tecnológicas, son utilizadas en procesos de manufact=
ura
donde se requiere obtener fluidez y evitar agrietamiento en caliente, duran=
te
el proceso de vaciado y solidificación de la aleación liquida. Sin embargo,
propiedades como acabado superficial y soldabilidad en ciertas aleaciones de
Al-Si + Mg, no son satisfactorias. En la Tabla 2 se muestra que las aleacio=
nes
Al-Si son las que en general poseen las mejores propiedades tecnológicas en
comparación con otras aleaciones de base Al.
Tabla = 2. Efecto del Silicio en las propiedades tecnológicas de sus aleaciones (Kaufman, 2000).
|
=
Serie |
=
Propiedades
tecnológicas |
|||||
|
Fluidez para ser colados |
Agrietamiento en caliente |
Hermeticidad |
Corrosión |
Acabado |
Soldabilidad |
|
|
1xx.x(Al) |
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
2xx.x(Al-Cu) |
3 |
4 |
3 |
4 |
1-3 |
2-4 |
|
3xx.x(Al-Si+Cu y/o Mg) |
1-2 |
1-2 |
1-2 |
2-3 |
3-4 |
1-3 |
|
4xx.x(Al-Si) |
1 |
1 |
1 |
2-3 |
4-5 |
1 |
|
5xx.x(Al-Mg) |
5 |
4 |
4-5 |
3 |
1-2 |
3 |
|
7xx.x(Al-Zn) |
3 |
4 |
4 |
4 |
1-2 |
4 |
|
8xx.x(Al-Sn) |
4 |
5 |
5 |
5 |
3 |
5 |
|
|
<= o:p>
Para fabricar las partes que integran un =
MCIA
Otto se tiene que pasar por varios procesos de producción. El primero, es
someter al mineral de bauxita al proceso Bayer para obtener alúmina la misma
que es sometida al proceso Hall-Hé=
roult
para producir aluminio puro en estado líquido que es adicionado el elemento=
químico
silicio para formar las aleaciones de Al-Si. Posteriormente la aleación liq=
uida
se somete a un proceso de colada continua o semicontinua para producir lingotes sólidos que son
distribuidos a industrias de manufactura donde son refundidos y mediante un
adecuado método de fundición se obtienen productos acabados como blocks de
cilindros, camisas de cilindros, cabezotes, pistones, carcazas, cárteres, e=
ntre
otros, los cuales forman parte del motor Otto.
<= o:p>
<= o:p>
<= o:p>
<= o:p>
Los diversos procesos productivos a las q=
ue son
sometidas las materias primas para la fabricación de productos acabados, que
conforman las partes y elementos de los motores de combustión interna
alternativos, son los siguientes:
<= o:p>
1. Proceso metalúrgico: en dond=
e a
partir del mineral de bauxita es obtenido aluminio primario, mientras que d=
e la
chatarra se genera aluminio secundario, los cuales estando en estado líquid=
o se
adiciona elementos metálicos como Cu, Si, Mg, Zn, Sn y otros, para obtener =
las
respectivas aleaciones líquidas.
2. Proceso de colado: la aleaci=
ón líquida
de Al-Si es colada mediante procesos continuos o semicontinuos, lo cual pro=
duce
lingotes sólidos que son asignados las series numéricas 3xx.1, 3xx.2, 4xx.1=
o
4xx.2, para posteriormente ser refundidos.
3. Procesos de manufactura (fab=
ricación
de productos): los lingotes sólidos son sometidos a métodos de fundición y
colado en moldes desechables o permanentes, con el objetivo de obtener
productos acabados como blocks de cilindros, camisas de cilindros, pistones,
cabezotes, u otros productos como bastidores de camiones, soportes de
suspensión, carcazas de compresores, horquillas oscilantes traseras para
motocicletas, carcasas de bombas, cárteres de aceite, entre otras, las cual=
es
pertenecen a la categoría de aleaciones coladas de las series 3xx.0 o 4xx.0=
.
<= o:p>
La mayor parte de elementos que conforman=
el
MCIA son fabricados mediante diversos métodos de fundición, los cuales son
clasificados según el tipo de molde utilizado al momento de realizar la col=
ada
fundida. Esta clasificación es fundición en molde desechable y fundición en
molde permanente (ASM, 1998).
<= o:p>
Los moldes desechables se elaboran con ar= ena de moldeo aglutinada o aglomerada, y su colada se la realiza por técnicas como fuerza de gravedad o a baja presión (de Bengy et al, 2012) = (Europe= an Aluminium Association. 20= 11) (European= Aluminium Association, 20= 02).
Los moldes permanentes se elaboran a part=
ir de
matrices metálicas o de grafito, y su colada se puede realizar por dos méto=
dos.
El primero es el die casting, que se subdivide de acuerdo a la presión que
ejerce la fundición sobre la cavidad del molde, siendo a baja o alta presió=
n y
por fuerza de gravedad, cuando se la realiza por fuerza de gravedad es llam=
ada
simplemente moldeo permanente. El segundo son procesos híbridos como squeeze casting, rheocasting
(forja semisólida) y osprey process
(atomizado de polvo metálico) (ASM, 1998).
<= o:p>
La Tabla 3 muestra un resumen de los méto=
dos de
fundición para aleaciones Al-Si, tanto para moldes desechables como
permanentes. Estos métodos de fundición no son exclusivamente para aleacion=
es
de Al-Si, también son utilizados para otros tipos de aleaciones, en los que=
se fabrican
toda clase de partes y elementos mecánicos para un sin número de aplicacion=
es.
Tabla 3. Métodos de fundición pa= ra moldes desechables y permanentes.
|
|
Tipo de molde |
||
|
Molde desechable de arena con o sin núcleos de aren=
a |
Molde permanente de coquilla con núcleos de arena |
Molde permanente de coquilla |
|
|
|
X Moldeo desechable |
X Moldeo permanente |
X Moldeo permanente |
|
<=
span
style=3D'font-size:9.0pt;mso-fareast-font-family:Calibri;mso-bidi-font-fa=
mily:
"Times New Roman";color:black;mso-themecolor:text1;mso-themeshade:191;
mso-ansi-language:ES'>Baja presión |
X Moldeo desechable |
X Die casting baja presión |
X Die casting |
|
|
|
X Die casting alta presión |
X Die casting |
|
<=
span
style=3D'font-size:9.0pt;mso-fareast-font-family:Calibri;mso-bidi-font-fa=
mily:
"Times New Roman";color:black;mso-themecolor:text1;mso-themeshade:191;
mso-ansi-language:ES'>Comprimida |
|
|
X Squeeze Casting |
|
Coquilla: es un molde
permanente que generalmente es fabricado en acero, también puede ser de
grafito sólido. |
Fuente: Elaboración propia basada en (ASM, 1998) (European Aluminium<= /span> Association. 2011) (Europ= ean Aluminium Association, 2002) (Schilling y Schnaibel, 2009).
<= o:p>
Las partes estructurales que integran un MCIA tipo Otto son fabricada=
s a
partir de aleaciones de aluminio-silicio a las cuales se les asigna las ser=
ies numéricas
ANSI AA 3xx.0 y 4xx.0 para la identificación de su composición material.
Como se ha mencionado en el artículo I el b= lock de cilindros es el elemento estructural de mayor importancia y peso del mot= or, en el montan partes fijas y móviles. Entre algunas partes fijas se tiene la culata y cárter. Mientras que el cigüeńal es la parte móvil más importante, teniendo en cuenta que el pistón es una parte móvil que interactúa con el cilindro del block mediante el mecanismo de conexión biela-cigüeńal. En el artículo I y II el pistón se ha considerado como una parte estructural, deb= ido a que es fabricada a partir de una aleación Al-Si como las demás partes estructurales del MCIA Otto, de esta forma se toma como un solo conjunto estructural block-cilindro-pistón-cabezote.
Las aleaciones de Al-Si de las seri=
es 3xx.0 y 4xx.0 son creadas para resistir =
las solicitaciones
mecánicas generadas por la ignición del combustible (gasolina, GLP, etanol,
alcoholes ligeros, gas natural, metano o gas de síntesis), por tal motivo, =
los
motores que han sido ensamblados con partes estructurales fabricadas a part=
ir
de estas aleaciones poseen un bajo y mediano cilindraje, donde el elevado t=
orque
y potencia no son sus características.
Las aleaciones 3xx.0 y 4xx.0 son aplicadas en la fabricación de block=
s de
cilindros, camisas de cilindros, cabezote, pistones y carburadores, estas
partes son ensambladas para conformar la estructura principal del motor Ott=
o,
el cual es montado en automóviles de turismo, camionetas, automóviles
de competición, montacargas, motocicletas, motonetas, embarcaciones marinas=
de
bajo cilindraje, fumigadoras, motosierras, máquinas manuales de bajo cilind=
raje
y todo vehículo de bajo y mediano cilindraje.
En la Tabla 4 se muestran las aplicaciones de las aleaciones Al-Si de=
las
series 3xx.0 y 4xx.0, las
mismas que son utilizadas en partes estructurales que conforman los MCIA ti=
po
Otto. A las partes se les asigna una serie numérica ANSI AA o ISO. La serie=
ISO
es asignada ya que en algunos casos la aleación no tiene la serie ANSI. A
partir de la serie numérica se estable su composición química, tipo de mold=
eo y
tratamiento, propiedades mecánicas y térmicas, que son características de c=
ada
aleación. Esta serie también puede ser determinada mediante el código de
manufactura inscrito en la parte fabricada.
Tabla 4. Aleaciones Al-Si de las= series ANSI AA 3xx.0 y 4xx.0 aplicadas en la fabricación = de partes estructurales de MCIA Otto.
|
Serie ANSI AA
(ISO) |
Composición =
en
%, con Al al balance |
|
`=
3;y MPa |
`=
3;u MPa |
HB |
E GPa |
% Ɛ |
k W/m°C 25°C |
λ.10 °C-1 20-100°C |
Aplicaciones=
de
las aleaciones 3xx.0 y 4xx.0 |
|
319.0 |
5,5-6,5Si/ 3-4Cu/0,1Mg |
Arena de
moldeo/T6 Molde
Permanente/T6 |
165 185 |
250 280 |
80 95 |
74 |
2 3 |
109 |
21,5 |
Blocks, cabezotes y cárteres, para motores de combu=
stión
interna. |
|
332.0 |
8,5-10,5Si/2-4 Cu/0,5-1,5Mg |
Molde
permanente/T5 |
193 |
248 |
105 |
--- |
1 |
104 |
20,7 |
Pistones para motores de automóviles, autos deporti=
vos
y camiones ligeros. Camisas de cilindros para blocks. |
|
336.0 |
11-13Si/0,5-1,5 Cu/0,7-1,3Mg |
Arena de
moldeo/T551 Molde perman=
ente/T65 |
193 296 |
248 324 |
105 125 |
73 |
0,5 0,5 |
117 |
19 |
Pistones para todo tipo de motor de automóviles de
turismo. |
|
355.0 |
4,5-5,5Si/1-1,5 Cu/0,4-0,6Mg |
Arena de
moldeo/T6 Molde
Permanente/T6 |
170 185 |
240 290 |
80 90 |
70,3 |
3 4 |
152 |
22,4 |
Bombas de combustible, cabezotes con refrigeración
líquida, cárteres de motores de aviones. |
|
356.0 |
6,5-7,5Si/0,25 Cu/0,2-0,45Mg |
Arena de
moldeo/T6 Molde
permanente/T6 |
165 185 |
228 262 |
70 80 |
72,4 |
3,5 5 |
151 |
21,5 |
Blocks de cilindros, cabezotes, pistones, para moto=
res
de automóviles de turismo. |
|
A356.0 |
6,5-7,5Si/0,2 Cu/0,25-0,45Mg |
Arena de
moldeo/F Arena de
moldeo/T6 Molde
Permanente/T61 |
83 207 207 |
159 278 283 |
--- 75 90 |
72,4 |
6 6 10 |
151 |
21,5 |
Blocks y cabezotes para motores de autos de competi=
ción.
Cárteres de aceite. Blocks para motores de motocicletas y fuera de borda.=
|
|
357.0 |
6,5-7,5Si/0,05 Cu/0,45-0,6Mg |
Arena de
moldeo/T6 Molde
permanente/T6 |
296 295 |
345 360 |
90 100 |
71,7 |
2 5 |
152 |
21,6 |
Blocks de cilindros para motores de autos. |
|
359.0 |
8,5-9,5Si/0,2 Cu /0,5-0,7Mg |
Molde
permanente/T61 |
255 |
325 |
90 |
72,4 |
7 |
138 |
20,9 |
Piezas de gran resistencia para la industria
aeroespacial. |
|
360.0 |
9-10Si/0,6Cu/ 0,4-0,6Mg |
Die casting/=
F |
170 |
325 |
75 |
71 |
3 |
113 |
21 |
Piezas de motor fuera de borda. Piezas para motores=
de
aviación. |
|
A380.0 |
7,5-9,5Si/3-4Cu /1,3Fe |
Die casting/=
F |
160 |
324 |
--- |
--- |
4 |
109 |
21,1 |
Blocks de cilindros para motores de vehículos. |
|
383.0 |
9,5-11,5/2-3Cu/ 1,3Fe |
Die casting/=
F |
150 |
310 |
75 |
--- |
3,5 |
96,2 |
21,1 |
Pequeńos a medianos blocks de cilindros de motores.=
|
|
384.0 |
10,5-12Si/3-4,5 Cu/0,1Mg |
Die casting/=
F |
172 |
325 |
85 |
--- |
1 |
96 |
20,3 |
Pistones para vehículos. |
|
390.0 |
16-18Si/4-5Cu/ 0,45-0,65Mg |
Die casting/=
T5 |
260 |
295 |
125 |
81,2 |
1 |
134 |
18 |
Blocks y cabezotes para motores de autos. Blocks de=
cilindros
V8 y W12 para motores de autos deportivos y de competición. Camisas de
cilindros. Bombas de resistencia abrasiva. |
|
A390.0 |
16-18Si/4-5Cu/ 0,45-0,65Mg |
Arena de
moldeo/F, T5 Die casting/=
F |
179 240 |
179 283 |
100 --- |
81,2 |
1 |
134 |
18 |
|
|
Sin referencia (AlSi10MgCu) |
9-11Si/0,6-1Cu/ 0,2-0,5Mg |
Molde perman=
ente |
210 |
250 |
110 |
78 |
1 |
155 |
22 |
Blocks de cilindros y cabezotes para motores, camis=
as
de cilindros para blocks. |
|
Sin referencia (AlSi12MgCuNi) |
11-13Si/0,8-1,5Cu /0,8-1,3Mg |
Molde perman=
ente |
210 |
230 |
125 |
80 |
1 |
155 |
19,6 |
|
|
413.0 |
11-13Si/1Cu/ 0,1Mg |
Die casting/=
F |
145 |
296 |
80 |
--- |
2.5 |
121 |
20,4 |
Pistones y bielas de motores fuera de borda. |
|
443.0 |
4,5-6Si/0,6Cu/ 0,05Mg |
Arena de
moldeo/F Die casting/=
F |
55 110 |
130 228 |
40 65 |
71 |
8 9 |
146 |
22,1 |
Cuerpos de carburador. |
|
σy =3D =
Esfuerzo
de fluencia al 0.2% offset `=
3;u =3D Resistencia última =
k
=3D Conductividad térmica =
55;=3DCoef. de expansión térmica HB =3D Dureza
Brinell realizada con una bola de Ř10 mm y carga de 500 kgf
E =3D
Módulo de elasticidad o módulo de Young Ɛ =3D %=
de
elongación con una longitud de calibración de la probeta de 50mm |
Fuente: Elaboración propia basada en (ASM, 1990) (Kaufman, 2004) (European Aluminium Association, 20= 11) (European Aluminium Association, 2002) (MAHLE GmbH, 2016).
ˇ La información técnica de= las aplicaciones industriales de las aleaciones de aluminio-silicio ha sido elaboradas y estructuradas de forma sistematizada, para proporcionar un conocimiento det= allado y comparativo entre las propiedades de las diferentes aleaciones 3xx.0 y 4x= x.0.
ˇ Las aleaciones Al-Si de l= as series 3xx.0 y 4xx.0 de= bido a las características de sus propiedades son aplicadas en la fabricación de partes estructurales de MCIA tipo Otto.
ˇ Las aleaciones 3xx.0 y 4= xx.0 a pesar de ser materiales ligeros alcanzan valores elevados de resistencia = última y dureza cercanos a los 300 MPa y 130 HB respectivamente, valores que son obtenidos, ya que, las aleaciones son sometidas a tratamientos térmicos que mejoran sus propiedades microestructurales.
<=
![if !supportLists]>ˇ =
Las aplicaciones mostrada=
s en
la Tabla 4 son fabricadas para resistir <=
span
lang=3DES-EC style=3D'mso-bidi-font-size:12.0pt;mso-bidi-font-family:"Times=
New Roman"'>los
fenómenos físicos y químicos generados la ignición de combustibles como
gasolina, GLP, etanol, alcoholes ligeros, gas natural, metano o gas de
síntesis.
<=
![if !supportLists]>ˇ =
Los valores de las propiedades de l=
as
partes como el block de cilindros, camisas de cilindros, pistones y cabezot=
es, son
intrínsecos de las aleaciones 3xx.0 y 4xx.0, por
tal motivo, son aplicados en motores Otto que poseen =
bajos
y medianos cilindrajes, en donde el elevado torque y potencia no son
características de este tipo de motor, salvo ciertas excepciones como la ac=
tual
producción de camionetas, en donde su motor Otto viene integrado con
turbocargador y sofisticada inyección electrónica.
ˇ =
Las aleaciones de Al-Si 3xx.0 y 4xx.0 por las características que tienen sus propiedades,
especialmente su baja densidad, tienen un gran potencial para la creación de
nuevos materiales entre ellos materiales compuestos, los cuales puedan segu=
ir
reduciendo el consumo de combustibles y la emisión de gases contaminantes. =
ˇ =
Las partes estructurales de los MCIA
tipo Otto seguirán siendo fabricadas por las diversas industrias de manufac=
tura
del mundo, ya que, en la actualidad, su competidor, el motor eléctrico, trae
consigo un dańo ambiental debido al extractivismo de recursos naturales.
ˇ Los MCIA van a seguir ten= iendo una relevancia en el desarrollo tecnológico del mundo, ya que su contaminac= ión obliga a la investigación y desarrollo de otras tecnologías como el motor eléctrico, motor a partir de energía nuclear, desarrollo de nuevos combustibles, desarrollo de nuevos materiales, entre otros, que ayuden al m= anejo sostenible de la tierra.
Re=
ferencias
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motoreu= . (2020). Marcas (= Página principal). Recuperado de https://motoreu.com/es
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Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials. USA: ASM International.
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um
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http://european-aluminium.eu/resource-hub/aluminium-automotive-manual/
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ium
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de http://european-aluminium.eu/resource-hub/aluminium-automotive-manual/
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U., & Schnaibel, S. Reacondicionamiento de bloques de motores de alumin=
io,
2009. Heilbronn: MS Motor Service International GmbH.
PARA CITAR EL ARTÍCULO
INDEXADO.
Bar= ona López , G., & Velasteguí López, E. (2020). Materiales de aleación aluminio-silicio aplicados en la fabricación de partes de motores de combus= tión interna alternativos Parte II. ConcienciaDigital, 3(2), 6-16. https://doi.o= rg/10.33262/concienciadigital.v3i2.1203
El
artículo que se publica es de exclusiva responsabilidad de los autores y no
necesariamente reflejan el pensamiento de la Revista Ciencia Digital.
El
artículo queda en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parc=
ial
y/o total en otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
[1] Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Mecánica, Quito, Ecuador, barona_gustavo@hotmail.com[2] Editorial Ciencia Digital, Ambato, = Ecuador, luisefrainvelastegui@cienciadigital.org
www.concienciadigital.org