MIME-Version: 1.0 Content-Type: multipart/related; boundary="----=_NextPart_01D67156.85D9ADD0" Este documento es una página web de un solo archivo, también conocido como "archivo de almacenamiento web". Si está viendo este mensaje, su explorador o editor no admite archivos de almacenamiento web. Descargue un explorador que admita este tipo de archivos. ------=_NextPart_01D67156.85D9ADD0 Content-Location: file:///C:/C85254C1/Art31PatricioAbarca.htm Content-Transfer-Encoding: quoted-printable Content-Type: text/html; charset="windows-1252"
Obtención
de las propiedades mecánicas de un cabezote, biela y pistón de motor mono-cilindrico de dos tiempos 100cc, aplicando ingen=
iería
inversa
Obtaining the
mechanical properties of a head, connecting rod and piston of a 100cc two-s=
troke
mono-cylinder engine, applying reverse engineering
Víctor David Bravo Morocho.[1] &=
amp;
Edison Patricio Abarca Pérez.[2]=
span>
Miguel
Angel Escobar Guachambala<=
/span>.[3]=
span>
Obtaining the mechanical properties from reverse
engineering or technological disaggregation of automotive parts and pieces
allows us to know first-hand the chemical composition, structure, hardness,
geometry, among others, that facilitate the design and manufacturing proces=
s in
this particular case of a prototype connecting rod, piston and stub head, w=
hich
are part of a 100cc two-stroke engine. For this purpose, both national and
international standards have been considered to standardize the processes a=
nd
that the results are comparable with related research, these standards bein=
g:
ASTM E10-01 (Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Material=
s),
ASTM E18-03 ( Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell
Superficial Hardness of Metallic Materials), ASTM E3 - 01 (Standard Practice
for Preparation of Metallographic Specimens), ASTM E407 - 07 (2015) e1
(Standard Practice for Microetching Metals and
Alloys), ASTM E1251 - 17a (Standard Test Methods for Analysis of Aluminum a=
nd
Aluminum Alloys by Spark Atomic Emission Spectrometry), ASTM E350 - 18
(Standard Test Methods for Chemical Analysis of Carbon Steel, Low-Alloy Ste=
el,
Silicon Electrical Steel, Ingot Iron, and Wrought Iron) . For the particular
case of the motor head, the following results are obtained: composition: 19=
.53%
Silicon, 1, 798% Copper and 76.12% Aluminum (hypoeutectic composition), and
quickly tempered in water, which corresponds to an Aluminum 392 series, wit=
h a
hardness of 108 HB. The following results were obtained for the engine
connecting rod: Microstructure composed mainly of mart=
enite
and austenite, the average connecting rod hardness is 61HRC, with the follo=
wing
chemical composition: 0.252% carbon, 1.103% Manganese, 1.179% Chromium, 0.2=
96%
Silicon, responding to Cr-MN steel, with a tempering and tempering heat
treatment. The following results are obtained for the piston: piston hardne=
ss
30.3 HB, chemical composition: 29.49% Silicon, 5.657% Copper, 1.898% iron,
responding to a hypoeutectic aluminum Si-Cu, and responding to a 300 series,
with heat treatment of tempering and artificial aging.
Keywords:
standards,
connecting rod, piston, head, materials.
Resumen.
La obtención de las propiedades mecánicas a partir=
de
ingeniería inversa o desagregación tecnológica de partes y piezas automotri=
ces
permite conocer de primera mano la composición química, estructura, dureza,
geometría, entre otras, que facilitan el proceso de diseńo y manufactura en
este caso particular de un prototipo de biela, pistón y cabezote, los cuale=
s forman
parte de un motor de dos tiempos de 100cc. Para este fin se ha considerado normas tanto =
nacionales como internacionales para estandariza=
r
los procesos y que los res=
ultados
sean comparables co=
n investigaciones relacionadas, siendo estas normas:
ASTM E10-01 (Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Material=
s),
ASTM E18-03 (Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell
Superficial Hardness of Metallic Materials), ASTM E3 01 (Standard Practice
for Preparation of Metallographic Specimens), ASTM E407 - 07(2015)e1 (Stand=
ard
Practice for Microetching Metals and Alloys), A=
STM
E1251 17a ( Standard Test Method for Analysis of Aluminum and Aluminum Al=
loys
by Spark Atomic Emission Spectrometry), ASTM E350 18 (Standard Test Metho=
ds
for Chemical Analysis of Carbon Steel, Low-Alloy Steel, Silicon Electrical
Steel, Ingot Iron, and Wrought Iron). Para el caso particular del cabezote se tiene los siguientes resulta=
dos:
composición: 19,53% de Silicio, 1, 798% de Cobre y 76,12% de Aluminio (comp=
osición
hipoeutéctica), y templado rápidamente en agua,=
que
corresponde a un Aluminio de la serie 392, con una dureza de 108 HB. Para la
biela se obtuvo los siguientes resultados: Microestructura compuesta
principalmente por martencita y austenita, la du=
reza
de la biela promedia es de 61HRC, con la siguiente composición química: 0,2=
52%
de carbón, 1,103% de Manganeso, 1,179% de Cromo, 0,296% de Silicio,
respondiendo a un acero Cr-Mn, con un tratamiento térmico de templado y
revenido. Para el pistón se tiene los siguientes resultados: dureza del pis=
tón
30,3 HB, composición química: 29,49% de Silicio, 5,657% de Cobre, 1,898% de
hierro, respondiendo a un aluminio hipoeutéctico
Si-Cu, y responde a una serie 300, con tratamiento térmico de templado y
envejecido artificial.
Palabras
claves: normas, biela,
pistón, cabezote, materiales.
Intro=
ducción.
Atendiendo al proceso=
de
combustión los MCIA se clasifican en motores de encendido provocado (MEP) y
motores de encendido por compresión (MEC).
Motores de encendido provocado, MEP.
La característica fundamental de este motor es que el in=
icio
de la combustión se produce mediante un aporte de energía externo al ciclo
termodinámico, que en motores modernos se consigue al hacer saltar una chis=
pa
entre los dos electrodos de una bujía. El instante en el que se debe hacer
saltar la chispa deberá ser el adecuado para conseguir que el proceso de
combustión sea lo más eficiente posible. En estos motores, la mezcla de air=
e y
combustible puede realizarse fuera del cilindro durante el proceso de admis=
ión
(motores de mezcla homogénea) o puede introducirse únicamente aire durante =
el
proceso de admisión y el combustible se introduce posteriormente durante la
compresión directamente al cilindro formándose una mezcla heterogénea (moto=
res
de inyección directa y mezcla estratificada). Como consecuencia característ=
ica
de lo anterior, el proceso de combustión se produce por el avance de un fre=
nte
de llama que recorre la cámara de combustión, partiendo desde la bujía y
separando en todo momento dos zonas claramente definidas, una con gases fre=
scos
y otra con gases quemados.
La biela, pistón y cabezote conforman una de las partes
fundamentales en la manufactura de un motor de dos y cuatro tiempos, poli y
mono cilíndrico, por tal razón, se ve la necesidad de realizar un estudio
minucioso de las propiedades mecánicas de estos elementos para entender mej=
or
sus características a partir de ingeniería inversa y en un próximo apartado
proponer prototipos de estos elementos empleando materiales y herramientas
disponibles en el mercado y país.
La culata del motor o cabezote, se fabrica normalmente c=
on
hierro fundido o aleación de aluminio, materiales con los que se consigue un
equilibrio entre un gran nivel de resistencia y rigidez con buena conductiv=
idad
térmica. De esta forma, permite liberar el calor en la cámara de combustión=
y
eleva la relación de compresión, mejorando así el rendimiento del coche. =
span>
En los motores de pistones las bielas son las piezas
encargadas de transmitir el movimiento al cigüeńal. De esta forma denominam=
os a
la biela como el elemento mecánico que une el pistón con el cigüeńal. Son un
elemento básico de los motores que debe soportar esfuerzos de tracción y
compresión. Esta pieza es de suma importancia, no solo para transmitir la
fuerza generada en el cilindro, pues también transforma el movimiento
alternativo del pistón en el movimiento rotatorio del cigüeńal. Para soport=
ar
la presión que ejerce el pistón, a través del bulón, tras la combustión nos
podemos imaginar las fuerzas de compresión que actúan sobre esta pieza
intermediaria. De esta forma el material usado para fabricar las bielas debe
tener una estructura robusta. Además, debe de tener buena resistencia a la
fatiga. Los materiales usados en las bielas suelen ser, aceros aleados con
cromo-níquel-molibdeno. Por lo general, las bielas se fabrican de una sola
pieza en materiales como pueden ser aceros forjados. En competición existen
bielas de aluminio o incluso titanio usadas en motores de Fórmula. Las biel=
as
usadas en competición son de esos materiales para aprovechar el reducido pe=
so y
elevada rigidez y poder ser usadas a elevadas revoluciones en motores de al=
tas
prestaciones.
Un pistón es un componente de motores alternativos,
compresores de gas y cilindros neumáticos entre otros mecanismos similares.=
Su
forma es cilíndrica y forma la parte móvil de la cámara de combustión. En un
motor de combustión interna, su propósito es transferir la fuerza de la exp=
ansión
de gas en el cilindro al cigüeńal a través de la biela. Los pistones se hac=
en
comúnmente de una aleación de aluminio fundido para conseguir ligereza y una
conductividad térmica excelente. Un pistón es básicamente un eje deslizante=
que
encaja dentro del cilindro. Su propósito es cambiar el volumen del interior=
del
cilindro, para ejercer o recibir una fuerza sobre un fluido. En un motor, su
propósito es transferir la fuerza de la expansión de gas en el cilindro al
cigüeńal.
Es el elemento móvil que
se desplaza en el interior del cilindro y recibe la fuerza de expansión de =
los
gases de la combustión para transmitirlos al cigüeńal por medio de la biela=
. El
pistón ha de cumplir con una serie de funciones:
=
ˇ =
Transmitir
a la biela la fuerza de los gases (hasta 75 bar en motores de gasolina no
sobrealimentados y de 140 a 180 bar en los camiones diésel sobrealimentados=
).
=
ˇ =
Asegurar
la estanqueidad de los gases y del aceite.
=
ˇ =
Absorber
gran parte del calor producido por la combustión y transmitirlo a las pared=
es
del cilindro para su evacuación.
Para
asegurar todo ello el pistón ha de reunir las siguient=
es
cualidades:
= ˇ = Está fabricado con precisión, con el fin de mantenerse ajustado en el cilindro <= o:p>
=
ˇ =
Debe
tener una dilatación mínima para las temperaturas normales de funcionamient=
o
=
ˇ =
El
material ha de ser lo más ligero posible para poder alcanzar mayores
velocidades
=
ˇ =
Estructura
suficientemente robusta (especialmente en la cabeza y alojamiento del bulón=
)
=
ˇ =
Máxima
resistencia al desgaste y a los agentes corrosivos.
El
material utilizado en un principio era la fundición de hierro. las
características de este material lo hacían idóneo por ser barato, resistent=
e al
desgaste y capaz de soportar grandes cargas, sin embargo, los pistones de
fundición son excesivamente pesados para las elevadas velocidades a que se
llega con actuales motores.
Actualmente,
los pistones utilizados en automoción son de aleación ligera a base de alum=
inio
y silicio con ligeros contenidos de cobre, níquel y magnesio. el silicio
proporciona una reducción del coeficiente de dilatación, mejora de la
conductibilidad, aumenta la resistencia a la rotura y reduce la densidad.
Para
mejorar el rozamiento los émbolos de aleación ligera se recubren con
tratamientos a base de una ligera capa de plomo, estańo, grafito, etc. y pa=
ra
mejorar la resistencia térmica, podemos encontrar pistones con tratamiento =
de
cerámica en la cabeza del pistón, sobre todo en los motores diésel, más
expuestos a altas temperaturas.
Esta
es una de las partes importantes del motor ya que desarrollar múltiples
funciones:
=
ˇ =
Delimitar
la cámara de combustión
=
ˇ =
Delimitar
los conductos de los gases (admisión y escape)
=
ˇ =
Permitir
un correcto funcionamiento de las válvulas
=
ˇ =
Ubicar
las bujías
=
ˇ =
Máxima
rigidez
=
ˇ =
Contener
los conductos de refrigeración del agua y del aceite
=
ˇ =
Tener
buena conductibilidad térmica
La
culata al servir de cierre a la parte superior de los cilindros y realizars=
e en
ella el proceso de combustión ha de resistir grandes esfuerzos por lo que es
necesario un cierre perfectamente hermético, para ello se hace necesaria la
colocación un gran número de tornillos y espárragos perfectamente calculados
para tal fin y que se tendrán en cuenta según la superficie, tamańo y
disposición de la misma. la culata puede tener multitud de formas en funció=
n de
cómo se disponga la cámara de combustión ya que ello condicionará la posici=
ón
de las válvulas y los conductos de los gases. en la actualidad se tiene muy=
en
cuenta el diseńo de la cámara por incidir muy directamente en un buen
rendimiento de la combustión. para ello es conveniente que cumpla los
siguientes requisitos:
=
ˇ =
Ser
lo más compacta posible (relación sup/vol lo más pequeńa posible), para tener un proceso de
combustión más estable y de mínimas pérdidas térmicas. esto permitirá presi=
ones
máximas en el cilindro.
=
ˇ =
Tener
el punto de encendido lo más centrado posible (menor distancia a recorrer el
frente de llama), con lo que se gana en velocidad de combustión.
=
ˇ =
En
el punto más alejado de la bujía en la zona más fría (disminuyendo el riesg=
o de
picado y autoencendido).
=
ˇ =
Poder
contener válvulas de diámetro lo más grande posible (mejora te la potencia a
alto régimen)
El
material utilizado para su fabricación ha pasado de la fundición aliada de
hierro a las aleaciones ligeras más concretamente de aluminio qué tiene unas
mejores propiedades; conductividad térmica y menor peso, esto ha posibilita=
do
el aumento de la relación de compresión en los modernos motores sin sufrir
detonaciones producidas por un exceso de temperatura.
La
biela es la pieza encargada de unir el émbolo (mediante el bulón) con el
cigüeńal (en su muńequilla) y por tanto, está sometida al esfuerzo mecánico
alternativo del pistón en las diferentes fases del ciclo de trabajo. los
esfuerzos (tracción, compresión, flexión) son debidos a la combustión y a l=
as
fuerzas de inercia alternativas, angulares y centrífugas.
Las
partes que componen la biela las podemos apreciar en la figura 3.
1.&n=
bsp;
ojo pie de biela
2.&n=
bsp;
casquillo de biela
3.&n=
bsp;
orificio engrase
4.&n=
bsp;
orificio engrase
5.&n=
bsp;
tapa de cabeza de biela o sombreret=
e de
biela
6.&n=
bsp;
tornillo de biela
7.&n=
bsp;
ojo cabeza de biela
El
material utilizado en la construcción de la biela ha de tener la suficiente=
estabilidad
mecánica para resistir la fuerte solicitación a que es sometida, y su masa,=
ha
de ser lo suficientemente pequeńa para reducir al máximo la inercia que pue=
da
crear. el metal utilizado generalmente es acero al carbono aleado con
níquel-cromo-manganeso o con níquel-cromo-molibdeno. en los motores de
competición se utilizan las aleaciones de titanio como material que posee
cualidades excepcionales. pero hoy en día aún es imposible su utilización en
serie por el alto precio que comporta.
Los estándares internacionales usados para llevar a
cabo las pruebas especifican las características de las muestras y las
condiciones de ejecución de cada prueba, a fin de que los resultados obteni=
dos
sean válidos.
El AISI (American Iron=
and
Steel Institute) y el SAE (Society
of Automotive Engineers)
tienen sistemas para clasificar los aceros utilizando un numero de cuatro o
cinco dígitos. Los dos primeros números se refieren a los principales eleme=
ntos
de aleación presentes y los últimos dos o tres se refieren al porcentaje de
carbono. Un acero AISI 1040 es al bajo carbono, con 0.40 % C. un acero SAE
10120 es al bajo carbono, conteniendo 1.20% C. un acero AISI 4340 es aleado=
y
contiene 0.40%C.
Las normas que se van a utilizar para los ensayos
serán:
ˇ =
ASTM
E10-01 (Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials), A=
STM ASTM E3 01 (Standard Practice for Preparation of
Metallographic Specimens), ASTM E407 - 07(2015) e1 (Standard Practice for <=
span
class=3DSpellE>Microetching Metals and Alloys),
ˇ =
ASTM
E1251 17a (Standard Test Method for Analysis of Aluminum and Aluminum All=
oys
by Spark Atomic Emission Spectrometry),
=
ˇ =
ASTM
E350 18 (Standard Test Methods for Chemical Analysis of Carbon Steel,
Low-Alloy Steel, Silicon Electrical Steel, Ingot Iron, and Wrought Iron)
A los tres elementos se les practicara los mismos
ensayos y estos son:
El espectrómetro (Q2 ION), determina todos los
elementos de aleación en las principales aplicaciones tales como hierro, ac=
ero,
aluminio, cobre, latón, bronce, y muchos más, un total de 18 elementos quím=
icos
que posee el material base, dispuestos en porcentajes. Gracias a la tecnolo=
gía
incorporada en el analizador de metales (Q2 ION) la utilización en muy senc=
illa
y presentando un rendimiento analítico perfecto.
El espectrómetro se calibra mediante la norma ASTM
E415, para llevar acabo el ensayo, la probeta debe tener una superficie lib=
re
de cualquier agente para facilitar el análisis con ayuda de una lija de men=
or a
mayor número se pule la superficie.
Según
la Norma ASTM E10-01: Este método de prueba (Método de prueba A) cubre la
determinación de la dureza Brinell de materiales metálicos, incluyendo méto=
dos
para la verificación de máquinas de prueba de dureza Brinell (Método de pru=
eba
B) y la calibración de equipos estandarizados bloques de prueba de dureza
(Método de prueba C). Los valores indicados en unidades SI deben considerar=
se
como el estándar.
No
hay una forma o tamańo estándar para una prueba de Brinell muestra. El
espécimen sobre el cual se hace la sangría se ajustará a lo siguiente:
Espesor:
el espesor de la muestra analizada debe ser tal que no haya protuberancias u
otras marcas que muestren el efecto de la fuerza de prueba aparece en el la=
do
de la pieza opuesta a la sangría. Como regla general, el grosor de la muest=
ra.
debe ser al menos diez veces la profundidad de la sangría.
Según la Noma ASTM E1251 17a: Las propiedades
metalúrgicas del aluminio y sus aleaciones dependen en gran medida de la
composición química. Los análisis precisos y precisos son esenciales para
obtener las propiedades deseadas, cumplir con las especificaciones del clie=
nte
y ayudar a reducir la chatarra debido al material fuera de grado.
Este método de prueba es aplicable a las muestras =
de
colada en frío como se define en las Prácticas E716 y también se puede apli=
car
a otros tipos de muestras siempre que haya materiales de referencia adecuad=
os
disponibles. Además, otras formas de muestra pueden fundirse y fundirse en =
un
disco, utilizando un molde apropiado, como se describe en las Prácticas E71=
6.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que algunos elementos (por ejemplo,
magnesio) forman fácilmente óxidos, mientras que otros (por ejemplo, sodio,
litio, calcio y estroncio) son volátiles y pueden perderse en diversos grad=
os
durante el proceso de fusión.
Las
imágenes de la micrografía del cabezote se muestran a continuación en la Fi=
gura
4 y 5.
A
continuación, se muestra una micrografía a 500X en la Figura 5.
La
micrografía del pistón se muestra a continuación en las Figuras 6 y 7
respectivamente.
A
continuación, se muestra una micrografía a 500X en la Figura 7.
La
micrografía de la biela se muestra a continuación en las Figura 8.
La
espectrometría del cabezote que se tomó como muestra para la elaboración de=
la
ingeniería inversa y poder considerar los compuestos químicos que un elemen=
to
de estos posee y sea de ayuda para la elaboración de un prototipo que se
construirá se muestra en la Figura 9, a continuación.
Los
resultados de la espectrometría de un pistón de un motor de dos tiempos y 1=
00cc
se muestra en la Figura 10 a continuación.
Los
resultados de la espectrometría de una biela de un motor de dos tiempos y 1=
00cc
se muestra en la Figura 11 a continuación.
Los
resultados del ensayo de dureza se muestran a continuación, en la Figura 12=
a continuación.
Fuente:
Elaboración propia.
De
donde se obtiene:
=
=
Los resultados se
muestran a continuación.
Diámetro de huella: <=
span
style=3D'mso-tab-count:3'> 0,8mm
Dureza Brinell 30,3
Los resultados de dureza se muestran en la Figura 13 y Tabla 1 a continuación.<= o:p>
Figura 13. Ensayo de dureza a la
biela.
A
continuación, se muestra los resultados de los ensayos de dureza,
Tabla 1. Toma de durezas en diferentes puntos de la biela
TOMAS |
Valor (HRC) |
Toma 1 |
61 |
Toma 2 |
61 |
Toma3 |
61 |
Promedio |
61 |
Fuente:
Elaboración propia.
Una
vez realizado los ensayos al cabezote, biela y pistón, se considera los
siguientes compuestos químicos y las incidencias en las propiedades mecánic=
as
de cada elemento.
Silicio
(Si):
Es uno de los principales elementos de aleación por las mejoras de l=
as
características del colado y de la alimentación, la resistencia al
agrietamiento en caliente y la fluidez del caldo. El diagrama Al-Si tiene un
eutéctico para la composición 12,6% (11), y las aleaciones Al-Si varían des=
de
composiciones hipoeutécticas hasta cerca del 25=
% (9).
El silicio tiene una reducida solubilidad solida en el aluminio y suele
aparecer sin combinar o formando intermetálicos
complejos con el hierro o el magnesio. Hace bonificables a las aleaciones c=
on
magnesio por precipitación de Mg2Si.
Cobre
(Cu): Es uno de los principales elemen=
tos
de aleación; las aleaciones aluminio cobre contienen entre un 2 y un 10% =
de
Cu. Hace a las aleaciones de aluminio tratables térmicamente e incrementa
notablemente la dureza y resistencia mecánica por formación de precipitados=
de
Al2Cu, teniendo estos su máxima efectividad para aleaciones entr=
e 4
y 6% de cobre. La adición de cobre disminuye la resistencia a la corrosión =
por
la formación de pares galvánicos, disminuyendo la conductividad térmica y la
resistencia al agrietamiento de caliente, a la vez que aumenta la colabilidad de estas aleaciones.
Manganeso
(Mn): Incrementa como aleante
(hasta 1,25% en aleaciones Al-Mn) la resistencia mecánica por solución soli=
da o
precipitación de finos intermetálicos, además d=
e no
alterar la resistencia a la corrosión del aluminio, se utiliza en fundición
para corregir la perniciosa forma acicular de los inte=
rmetálicos
ricos en hierra y disminuir así su efecto fragilizante=
,
aunque promueve una estructura fibrosa en los lingotes que puede ser la cau=
sa
de cierta anisotropía4 de propiedades mecánicas en estas aleacio=
nes.
Los precipitados finos de magnesio inhiben el crecimiento del tamańo de gra=
no
durante la recristalización, aunque promueve la fragilidad den caliente. (1=
0).
La
serie 300 (3xx.x): Son aleaciones con excele=
ntes
propiedades de moldeo, buena soldabilidad, buena resistencia a la corrosión,
también en ambientes marinos y que presentan mayor ductilidad y resistencia=
mecánica
que las aleaciones Al-Cu. La presencia de partículas abrasivas de silicio
dificulta el mecanizado de estas aleaciones. La adición de Mg permite el
tratamiento térmico por precipitación de Mg2Si y mejora las
propiedades mecánicas y de moldeo, la resistencia a la corrosión y la aptit=
ud
para ser mecanizado. La adición de cobre aumenta las características mecáni=
cas,
el límite elástico y la resistencia a la fatiga, pero disminuye la resisten=
cia
a la corrosión. La adición conjunta de ambos mejora la respuesta al tratami=
ento
térmico, dando como resultado una gran colabilidad,
resistencia y maquinabilidad. <=
/span>
De
los resultados de dureza se debe contrarrestar la información con la
composición química y los tratamientos térmicos a los que ha sido sometido =
el
cabezote en estudio, deduciendo que para una dureza de 108HB.
La
dureza de la biela responde a un acero Cr-Mn, con un tratamiento térmico de
templado, revenido y nitrurado, siendo estos tratamientos térmicos típicos =
de
este tipo de elementos, ya que deben soportar muchas cargas combinadas
acompańadas de fatiga.
El sobredimensionamiento se basa en una comparación
del esfuerzo generado por la fuerza en el ciclo de explosión y el esfuerzo
máximo encontrado en el ensayo experimental sobre el área de la sección
transversal de las bielas.
La
dureza del pistón está acorde al material Al-Si, con tratamiento térmico de
envejecido artificial y templado, esto permite al pistón soportar las
temperaturas extremas, fricción, y la absorción de impactos producto de la
ignición del combustible.
Además se conoce que los pistones están hechos de =
una
aleación de aluminio silicio eutéctico (Kaufman, 2004), lo que nos lleva al
diagrama Al-Si del ASM (ver figura 2-10), en el cual podemos observar que se
requiere un porcentaje de 12.6% aproximadamente de silicio y un calentamien=
to
por encima de la temperatura de la composición eutéctica es 577, la cual pu=
ede
sufrir variaciones dependiendo de los elementos aleant=
es
(ASM, 1994).
El
cabezote posee dureza acorde a su funcionamiento ya que cumple la veces de
¨tapa¨ de un ambiente a alta presión y temperatura, por tal razón debe sopo=
rtar
tales cargas y adicionalmente soportar cambios bruscos de temperatura e
impacto.
Conclusiones:
ˇ =
La ingenier=
ía
inversa permite obtener propiedades mecánicas de elementos ya manufacturados
por grandes empresas y que se puede aplicar en países en vías de desarrollo,
considerando la tecnología y materiales en el mercado nacional.
ˇ =
La dureza d=
el
cabezote, pistón y biela son: 110 HB, 30,3HB y 61HRC, respectivamente, esta=
ndo
acorde a investigaciones similares.
ˇ =
La espectro=
metría
de cabezote responde a un aluminio Al- Si, hipoeutécti=
co
por la cantidad de aluminio (19,53%) y está dentro de la familia de alumini=
o de
la serie 392.
ˇ =
Para el cas=
o del
pistón está conformado principalmente por un aluminio =
hipoeutéctico
Al-Si mayormente compuesto de silicio (23.65%), y responde a una serie 300,
esta cantidad de silicio permite al pistón auto lubricarse debido a que un
motor de dos tiempos funciona con cárter seco o en otra palabra para que un
motor de dos tiempos se lubrique se debe mezclar el combustible con el
lubricante, para su correcto funcionamiento.
ˇ =
Para el cas=
o de
la biela está compuesta mayormente por austenita y martensita que solo se
obtiene al templar el material, y responde a un acero Cr-Mn.
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s del
motor de una camioneta mazda bt-50 diésel mediante ensayos estáticos de
esfuerzo experimental y por elementos finitos. Obtenido de
http://repositorio.utn.edu.ec/:
http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/7110/2/ARTICULO.pdf
Payri F. y Desantes J. (2011).
Motores de Combustión Interna Alternativos. Barcelona: REVERTE.
Puente, J. (2019). Identificacion=
de
microconstituyentes en aleaciones de aluminio mediante metalografia optica =
en
color. MADRID: POLITECNICA DE MADRID.
PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Bravo
Morocho, V. D., Abarca Pérez, E. P., & Escobar Gua=
chambala
M. A. (2020). Obtención de las propiedades mecánicas de un cabezote, biela y
pistón de motor mono-cilindrico de dos tiempos =
100cc,
aplicando ingeniería inversa. ConcienciaDigital=
,
3(3), 510-527. https://doi.org/10.33262/concienciadigital.v3i3.1352=
El artículo que se
publica es de exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente
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sta
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[1] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Mecáni=
ca, Riobamba,
Ecuador, victor.bravo@espoch.edu.e=
c
[2]
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Mecánica, Riobamba,
Ecuador, edison.abarca@espoch.edu.ec
[3] <= span lang=3DES-EC style=3D'font-family:"Times New Roman",serif;mso-ansi-language= :ES-EC'>Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Mecánica, Riobamba, Ecuador= , maescobar@espoch.edu.ec
www.concienciadigita=
l.org
Vol. 3, N°3, p. 510-527, julio-septiembre, 2020