Estudio tribológico de una aleación de aluminio con alto contenido de silicio para aplicaciones automotrices

Morales Rendón, Fernando (2016) Estudio tribológico de una aleación de aluminio con alto contenido de silicio para aplicaciones automotrices. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Desde los años 70’s del siglo pasado, década en la que se produjo una de las peores crisis de energéticos en el mundo, las tendencias de la industria automotriz se modificaron. Cambios drásticos en el diseño y manufactura de los vehículos automotores condujeron a una mejoría en los procesos de combustión (principalmente en reducir las emisiones contaminantes y mejorar el rendimiento de combustible) y a una reducción en el peso de los vehículos. La disminución en el peso se dio de dos maneras, por un lado las dimensiones se redujeron y por el otro se sustituyó el acero por materiales de menor densidad; aluminio y plástico, básicamente. Actualmente, los monobloques de aluminio utilizan camisas de hierro gris por ser un material económico y con buenas propiedades tribológicas. Éstas presentan ventajas como una baja fricción debido a sus hojuelas de grafito, sin embargo presenta como desventajas su peso (cada camisa pesa alrededor de 800g) y una baja transferencia de calor. Estas características las hacen incompatibles con los nuevos requerimientos de los motores debido a las actuales demandas de poder eficientizar el motor de combustión interna, reduciendo el peso (incrementando la densidad de potencia) y aumentando la capacidad de extracción de calor del mismo. El sustituir estas camisas por un material más ligero y con buenas propiedades tribológicas, representaría otro salto tecnológico en la manufactura de monobloques para uso automotriz. El presente trabajo presenta el estudio tribológico de una aleación de Al-Si-Cu-Ni con alto contenido de silicio utilizada en monobloques que no requieren el uso de las tradicionales camisas de hierro gris, siendo el objetivo principal, evaluar tribológicamente la aleación propuesta. Para lo anterior se llevaron a cabo pruebas de desgate bajo la técnica de movimiento reciprocante (al emular el desplazamiento de un pistón sobre la superficie del cilindro). Se presentan resultados de fuerza de fricción, coeficiente de fricción así como la tasa de desgaste de la aleación de aluminio comparado con el hierro gris bajo las mismas condiciones de prueba. Al comparar los resultados tribológicos de las tradicionales camisas de hierro gris y los de la aleación de Al-Si-Cu-Ni (NLLBA®)1, se concluye que es posible utilizar este material en sustitución de las camisas de hierro gris, al hacer posible un motor todo aluminio y con las ventajas que representa este material como reducción de peso y mejorar la transferencia de calor al poder disipar de forma más rápida el calor generado en el cilindro. Esto conllevaría a poder diseñar sistemas de enfriamiento más compacto, reduciendo el peso total del motor.

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