Altamente eficiente e econômica, a metalurgia do pó tornou-se um método preferencial para a produção de componentes-chave em sistemas de sincronização de motores. Com perda mínima de material e excelente controle dimensional, ela proporciona resultados consistentes em altos volumes de produção. O que diferencia esse processo é sua capacidade de formar peças com formato quase final — rodas dentadas, polias e rotores — sem a necessidade de usinagem extensiva. Neste artigo, examinaremos mais detalhadamente o que são peças de metalurgia do pó, como elas funcionam na sincronização de motores e seus benefícios e limitações.
O que são peças de metalurgia do pó?
Em vez de derreter o metal, processo de metalurgia do pó molda peças pressionando pós metálicos finos e sinterizando-os abaixo do seu ponto de fusão. Nessa atmosfera controlada, as partículas se unem por difusão, criando uma estrutura forte e precisa. Esse processo não apenas reduz o desperdício, como também minimiza a usinagem secundária, proporcionando precisão dimensional confiável. É por isso que peças de metalurgia do pó são amplamente adotados em aplicações de alto volume que exigem precisão e eficiência.
O que é sincronização do motor?
A combustão eficiente e o desempenho mecânico de um motor são garantidos pela sincronização precisa de seus componentes internos, conhecida como temporização do motor. Essa temporização é responsável por determinar a abertura e o fechamento das válvulas de admissão e escape em relação à posição do pistão durante o ciclo de combustão.
A sincronização correta do motor é essencial para alcançar a potência ideal, maior eficiência de combustível e controle eficaz de emissões. Muitos desses componentes do motor, como os de comando variável de válvulas, são fabricados com metalurgia do pó devido à sua capacidade de produzir peças complexas e de alta resistência.
Peças de metalurgia do pó em sincronismo de motor
Componentes de sincronização de válvulas variáveis
O comando de válvulas variável do seu motor é responsável por ajustar a operação das válvulas. O funcionamento adequado das válvulas é essencial para melhor desempenho, eficiência de combustível e controle de emissões em motores modernos. Existem dois componentes de comando de válvulas variável fabricados com o auxílio da metalurgia do pó:
Para melhorar o desempenho do motor, a eficiência de combustível e o controle de emissões, os motores modernos dependem do controle preciso da operação das válvulas. Isso é possível graças a um sistema conhecido como comando de válvulas variável (VVT), que ajusta o tempo de abertura e fechamento das válvulas com base na rotação e na carga do motor. Dentre os diversos componentes deste sistema, duas peças importantes são comumente produzidas por meio da metalurgia do pó:
Roda dentada VVT
Roda dentada VVT é montado no eixo de comando de válvulas e funciona em coordenação com a corrente de distribuição. Ele ajusta a posição de rotação do eixo de comando de válvulas em relação ao virabrequim para otimizar o sincronismo das válvulas com base na carga e na rotação do motor. As rodas dentadas VVT produzidas por metalurgia do pó possuem passagens de óleo e sistemas de travamento integrados, essenciais para movimento e controle precisos.
Rotor VVT
O rotor VVT está localizado dentro da carcaça da roda dentada VVT. Este rotor contém palhetas, canais e furos internos. Ele é controlado hidraulicamente pelo óleo do motor, deslocando a fase do eixo de comando para otimizar o sincronismo das válvulas em diferentes faixas de rotação. A fabricação por metalurgia do pó permite que o rotor mantenha precisão dimensional e consistência excepcionais.
Roda dentada de distribuição
Rodas dentadas também são fabricados com o auxílio da metalurgia do pó para alta precisão. As rodas dentadas de distribuição trabalham em conjunto com uma corrente de distribuição para sincronizar o virabrequim e o eixo de comando de válvulas. Essa sincronização é considerada importante para o funcionamento suave do motor, a combustão eficiente do combustível e a redução das emissões.
Funcionamento da roda dentada de distribuição
As rodas dentadas de sincronização são montadas no virabrequim e no eixo de comando de válvulas e conectadas por uma corrente de distribuição. Quando o virabrequim gira, a roda dentada no virabrequim aciona a corrente, e como resultado, a roda dentada do eixo de comando de válvulas gira. Esse movimento sincronizado garante que as válvulas abram e fechem nos intervalos corretos para a sincronização correta do motor.
Essas rodas dentadas são de dois tipos:
Roda dentada da árvore de cames
A roda dentada do eixo de comando de válvulas está conectada ao eixo de comando de válvulas e é responsável por sincronizar seu movimento com o virabrequim. Uma roda dentada do eixo de comando de válvulas geralmente tem um diâmetro maior para acomodar rotações mais lentas e proporcionar melhor controle sobre o acionamento das válvulas. Ela mantém a precisão do sincronismo das válvulas, garantindo a admissão de ar-combustível e a expulsão dos gases de escape ideais em cada ciclo do motor.
Roda dentada do virabrequim
O roda dentada do virabrequim é responsável por conectar o virabrequim e acionar a corrente ou correia dentada. Essas rodas dentadas transferem o movimento rotacional gerado pelos pistões para o restante do conjunto de válvulas.
Embora seja menor, ele suporta uma carga maior do que o eixo de comando de válvulas, o que o desgasta com o tempo, o que pode levar ao desalinhamento do comando de válvulas. Por esse motivo, os motores modernos utilizam cada vez mais a metalurgia do pó (MP) para fabricar as rodas dentadas do virabrequim.
Polia cronometrando
O polia de sincronismo é geralmente responsável por transferir o movimento rotacional entre os eixos, trabalhando em conjunto com uma correia dentada. Em motores automotivos, a polia é montada no virabrequim e no eixo de comando de válvulas para manter a válvula em operação durante a combustão.
Essas polias eliminam o deslizamento e mantêm a relação de fase precisa entre os componentes. A flexibilidade de projeto para incorporar recursos internos e geometrias leves dessas polias é alcançada pela Metalurgia do Pó.
Polia tensora da correia
A polia tensora da correia garante que as correias, como as serpentinas ou as correias dentadas, permaneçam devidamente tensionadas. Isso permite uma transmissão de potência suave e eficiente para componentes críticos do motor, como o alternador, a bomba d'água e o compressor do ar-condicionado.
Prós e contras da metalurgia do pó para sincronização do motor
Você pode contar com a metalurgia do pó para peças de sincronização precisas e de baixo custo, mas fique atento aos limites de resistência e acabamento.
Vantagens
Produção em massa econômica
A metalurgia do pó é considerada ideal para a fabricação em larga escala de peças de sincronização de motores, pois utiliza menos energia do que a fundição e a usinagem. Além disso, permite a produção de 30 peças por minuto devido à sua prensa de alta velocidade. Isso resulta em uma técnica eficiente e econômica para a fabricação dos componentes necessários.
Tolerâncias dimensionais rigorosas
O uso da metalurgia do pó permite a fabricação de componentes com excelente precisão. As tolerâncias das peças sinterizadas normalmente se enquadram nas normas ISO IT8–IT9, e as operações de dimensionamento pós-sinterização podem melhorar ainda mais as tolerâncias conforme as normas ISO IT6–IT7. Isso é considerado ideal para engrenagens de sincronização, rodas dentadas e polias.
Geometria Complexa
A metalurgia do pó permite a formação direta de geometrias de peças complexas que são difíceis de obter com métodos de fabricação tradicionais, como a fundição.
Desvantagens
Propriedades Mecânicas Inferiores
As peças de PM não são totalmente densas, o que pode levar a menor resistência e tenacidade em comparação às peças forjadas ou fundidas.
Limitações de acabamento superficial
As superfícies sinterizadas normalmente apresentam uma rugosidade de Ra 0.8–1.6 µm, o que pode não ser adequado para todas as aplicações. Operações secundárias, como dimensionamento, retificação ou revestimento, podem ser necessárias para atender aos requisitos de acabamento superficial.
Restrições de forma
Embora geometrias complexas sejam possíveis, peças muito longas ou com muitos contornos tridimensionais não são ideais para MP convencional. A prensagem isostática ou a manufatura aditiva de metais são mais adequadas para essas aplicações.
A BLUE é uma empresa de metalurgia do pó com certificação ISO 9001:2015 que fornece uma gama completa de peças de PM padrão, incluindo componentes de sincronização, sem custos de ferramentaria. Você pode visitar nossa SHOP para navegar e fazer seu pedido. Se você não encontrar a peça que precisa, também fornecemos peças personalizadas de metalurgia do pó.