Un asiento de válvula es el anillo endurecido de la culata contra el cual se cierra la cara de la válvula para sellar la cámara de combustión y conducir el calor hacia la culata. Cada válvula necesita un asiento, por lo que el número de asientos es igual al número de válvulas. La mayoría de los turismos tienen entre 8 y 24 válvulas; por ejemplo, un motor común de cuatro cilindros y 16 válvulas tiene 16 asientos de válvula. Muchas culatas de aluminio utilizan insertos reemplazables de metal en polvo o acero aleado para mayor durabilidad.
Contenido
Función del asiento de la válvula
El asiento de la válvula absorbe el impacto de alta velocidad de la válvula al tiempo que proporciona una superficie duradera y resistente al calor que garantiza un sellado hermético para las válvulas.
Este sellado mantiene la cámara de combustión hermética, lo que es esencial para el funcionamiento eficiente del motor.
Los asientos de las válvulas de escape también conducen el calor lejos de la culata.
Entorno de trabajo del asiento de la válvula
El asiento de la válvula del motor funciona en un entorno muy hostil, soportando cargas de alto impacto de la válvula y exposición a gases corrosivos y altas temperaturas.
Alta temperatura
La temperatura de trabajo de un asiento de válvula es extremadamente alta, oscilando entre 200 y 450 °C para las válvulas de admisión y entre 500 y 800 °C para las válvulas de escape.
Estas temperaturas tan elevadas reducen la dureza del asiento de la válvula, provocando que se deforme y se desgaste más rápidamente.
Ambiente corrosivo
Los asientos de las válvulas de admisión están expuestos a gases oxidantes a alta temperatura, mientras que las válvulas de escape enfrentan erosión, sulfuración y oxidación por gases a alta temperatura.
Carga de alto impacto
Los asientos de válvula soportan impactos repetidos. En algunos motores grandes, la frecuencia de impacto supera las 1,000 veces por minuto.
Materiales del asiento de válvula
Para los asientos de válvulas, puede elegir entre los siguientes materiales: materiales de pulvimetalurgia, hierro fundido, acero forjado o cerámica.
Materiales de pulvimetalurgia
Asientos de válvulas de metal en polvo Se han vuelto cada vez más populares debido a sus ventajas de costos en la producción en masa, menos procesos y diseño de materiales flexibles.
Sin embargo, en comparación con los forjados, los asientos de válvula sinterizados contienen poros internos, lo que disminuye su resistencia a la corrosión y su resistencia.
Al utilizar procesos como re-prensado y resinterizado, forjado en polvo o infiltración de cobre, la densidad del asiento de la válvula se puede aumentar a más de 7.6 g/cm³, mejorando significativamente su rendimiento.
Hierro fundido
El hierro fundido de baja aleación es adecuado para asientos de válvulas de motores de baja carga, ya que su temperatura de funcionamiento es relativamente baja. Sin embargo, los motores de alta carga operan a temperaturas más altas y en entornos más corrosivos. Por lo tanto, conviene añadir elementos de aleación como Cr, Ni, Co y Mo al hierro fundido. Estos elementos aumentarán considerablemente la resistencia del asiento de válvula a las altas temperaturas, el desgaste y la corrosión.
Cerámica
La cerámica ofrece una excelente resistencia a altas temperaturas, al desgaste y a la corrosión, y es un material ideal para asientos de válvulas. Sin embargo, su procesamiento es complejo y su fabricación es costosa.
Proceso de fabricación de asientos de válvulas mediante pulvimetalurgia
El proceso de fabricación de asientos de válvulas a base de hierro mediante pulvimetalurgia incluye la mezcla de polvo, prensado, sinterización, infiltración de cobre, etc.
Mezcla
La mezcla combina diferentes polvos metálicos con lubricantes y polvo de grafito. Los lubricantes mejoran la fluidez de los polvos metálicos y reducen el desgaste del molde, mientras que el grafito mejora las propiedades mecánicas de las piezas sinterizadas.
Prensado
Los punzones superior e inferior presionan los polvos mezclados en la cavidad del molde a alta presión. El asiento de la válvula de metal en polvo prensado, llamado "compacto verde", requiere procesamiento adicional.
sinterización
La sinterización calienta el compacto verde por debajo del punto de fusión del metal. Para asientos de válvula de hierro, la temperatura de sinterización suele alcanzar los 1120 °C. Proceso de sinterización une las partículas de polvo, lo que proporciona al asiento de la válvula integridad estructural, propiedades mecánicas y propiedades físicas.
Infiltración de cobre
La infiltración de cobre llena los poros interconectados de piezas de pulvimetalurgia Con cobre fundido por capilaridad. Los asientos de válvula con cobre infiltrado alcanzan una densidad de 7.6 g/cm³ y una dureza superior a 30 HRC.
Ventajas de los asientos de válvula sinterizados
Los insertos de asiento de válvula convencionales, ya sean de aleación fundida o forjada, suelen desgastarse prematuramente y fallar. Resulta económica y técnicamente ventajoso producir asientos de válvula mediante pulvimetalurgia.
Flexibilidad de diseño de materiales
El PM ofrece mayor flexibilidad en el diseño de materiales. Por ejemplo, la adición de elementos de aleación a los asientos de válvulas de pulvimetalurgia a base de hierro mejora su resistencia a altas temperaturas, al desgaste y a la oxidación.
Estos asientos de válvula sinterizados de alta aleación se pueden aplicar a motores de gas y motores diésel de alta potencia.
Alta utilización de materiales
La pulvimetalurgia es un proceso de fabricación de forma cercana a la neta con una tasa de utilización de material de hasta el 95%, lo que reduce efectivamente el costo de producción de los asientos de válvulas.
Económico
Los asientos de válvula sinterizados ofrecen ventajas en costos debido a un menor desperdicio de material, menos pasos de procesamiento y un menor consumo de energía en la producción en masa.
Consistencia de calidad
El proceso de pulvimetalurgia permite un control de fabricación estable, lo que da como resultado una alta consistencia de calidad en diferentes lotes.
Tolerancias ajustadas
La tolerancia del asiento de válvula sinterizado es generalmente IT8-IT9 y, después del proceso de dimensionamiento, puede alcanzar IT5-IT7.
BLUE es un fabricante de pulvimetalurgia con certificación ISO 9001:2015 y con 20 años de experiencia.
Suministramos una gama completa de asientos de válvula de metal en polvo a base de hierro para motores de automóviles. Asientos de válvula de PM a base de hierro con infiltración de cobre opcional para una mejor transferencia de calor y mayor durabilidad. Los asientos de válvula sinterizados ofrecen calidad constante, dimensiones precisas y un rendimiento rentable.
Preguntas Frecuentes
¿Cuáles son las causas de falla del asiento de la válvula?
Fallo de montaje: Debido a un montaje inadecuado o una tolerancia excesiva del asiento de la válvula, se produce un desgaste excéntrico, que conduce a la fractura del asiento de la válvula.
Falla por desgaste: El asiento de la válvula está expuesto a altas temperaturas durante períodos prolongados, lo que disminuye su dureza y provoca su deformación.
Falla por corrosión: Los gases de escape emitidos por el motor contienen medios corrosivos, lo que hace que la superficie del asiento ya no sea lisa, aumenta el factor de fricción e intensifica el desgaste.
¿Cuáles son los efectos de la temperatura de sinterización en los asientos de válvulas de pulvimetalurgia?
Los asientos de válvulas de pulvimetalurgia a base de hierro sinterizados a 1120 °C alcanzan una densidad de aproximadamente 7.5 g/cm³, una dureza de 86 HRB y una resistencia al aplastamiento de 220 MPa.
Cuando se sinteriza a 1150 °C, la densidad aumenta a 7.6 g/cm³, la dureza mejora a 92 HRB y la resistencia al aplastamiento aumenta a 300 MPa.