Federal-Mogul Powertrain presenta en el salón IAA 2017 de Frankfurt (Alemania) nuevos materiales para asientos y guías de válvulas con una conductividad térmica mejorada. Adecuados para la producción en serie, los nuevos materiales de alta conductividad térmica (HTC) y el nuevo revestimiento de interfaz térmico (TIM) pueden reducir las temperaturas de la válvula hasta en 70° C, permitiendo una mejor combustión y menores emisiones.
El inserto del asiento de la válvula es la principal ruta de calor desde el cabezal de la válvula a la camisa de refrigeración de la culata. Al evacuar más calor del cabezal de la válvula, los nuevos materiales de asiento reducen la temperatura en la parte más caliente de la cámara de combustión y disminuyen la temperatura de los gases al final del tiempo de compresión: mejorando así la resistencia a los golpeteos y permitiendo una gama más amplia de encendido avanzado para permitir una optimización de la combustión. Los materiales también permiten una reducción de las emisiones de CO2 al eliminar la necesidad de enriquecimiento de carburante como medio de enfriamiento. En lo referente a las aleaciones de los cabezales de las válvulas de escape, cada reducción de 20° C de la temperatura suprime la necesidad de una actualización de la siguiente especificación de aleación, que es más cara.
La guía de válvula es la principal ruta de calor desde el vástago de la válvula a la culata. Al evacuar más calor desde el vástago, el nuevo material de guía de válvula rebaja las temperaturas locales por debajo de niveles críticos en los que las juntas del vástago y el aceite lubricante comienzan a degradarse.
Los materiales HTC de Federal-Mogul Powertrain son fórmulas de polvo metálico utilizadas tanto en los asientos como en las guías de válvulas con especificaciones muy configurables. Los asientos de válvulas utilizan una infiltración de cobre para mejorar la transferencia térmica, mientras que las guías de válvulas, donde las temperaturas son menos elevadas y que requieren porosidad para retener el aceite, usan una combinación sutil de partículas libres de cobre y aleaciones de cobre finas interconectadas entre ellas. En el caso de los insertos de asientos de válvulas de doble capa compuesta, el material secundario del inserto ya no es un simple “soporte” barato para la capa de asiento funcional que entra en contacto con el cabezal de la válvula sino que responde a un propósito de ingeniería al evacuar más calor del cabezal de la válvula.
Por su parte, el revestimiento TIM mejora sensiblemente la transferencia térmica a través del espacio entre el inserto del asiento o guía y la culata al rellenar los espacios intersticiales entre las irregularidades de las superficies opuestas. Ésto elimina las minúsculas bolsas de aire que suelen interrumpir la ruta de calor y mejora la moldeabilidad con respecto a la superficie de la culata. Los materiales HTC pueden reducir la temperatura de la válvula, pero los resultados de las pruebas muestran que en algunos motores el revestimiento TIM puede ofrecer una mayor reducción al actuar como puente térmico, eliminando la barrera entre los dos componentes.
Los materiales HTC y TIM están listos para su producción y algunos clientes ya disponen de muestras de insertos de asientos y guías de válvulas para llevar a cabo sus propias pruebas preliminares. Federal-Mogul Powertrain ha recibido un primer pedido cuyo comienzo de producción está previsto para 2018. A pesar de que vayan dirigidos principalmente a aplicaciones de gasolina con una alta calificación, estos materiales también podrían ser beneficiosos para asientos y guías de válvulas en motores turbodiésel de altas prestaciones, así como motores diésel de vehículos pesados.
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