PROCEDIMIENTO PARA FABRICACIÓN DE UN PISTÓN PARA UN MOTOR DE COMBUSTIÓN, ASÍ COMO PISTÓN FABRICADO DE ACUERDO CON ESTE PROCEDIMIENTO.

Procedimiento para la fabricación de un pistón para un motor de combustión,

que tenga por lo menos un canal de refrigeración (12) y por lo menos una ranura armada para un segmento de pistón (14), con los pasos siguientes: - fabricación de una pieza bruta de pistón (1), - mecanizar una ranura (10) en la pieza bruta de pistón (1), comprendiendo el canal de refrigeración (12) y un anillo exterior (11), - rellenar el canal de refrigeración (12) con una masa (2) que se pueda eliminar, - rellenar el anillo exterior (11) con un material de refuerzo (3), - eliminar la masa (2) que se puede eliminar y - mecanizado de acabado del pistón

Ámbito de la Invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un pistón para un motor de combustión, que tenga por lo menos un canal de refrigeración y por lo menos una ranura armada para un segmento de pistón, así como un pistón fabricado según este procedimiento.

Estado de la Técnica

Los pistones para automóviles de turismo, en particular los pistones para automóviles de turismo con motor diesel, están expuestos durante el funcionamiento a altas temperaturas y presiones. Por eso es necesario que haya una refrigeración eficaz del pistón, y que éste tenga un refuerzo en los puntos expuestos a fuertes solicitaciones mecánicas. Para este fin, los pistones de motores diesel de automóviles de turismo están dotados por lo general de canales de refrigeración, a través de los cuales se hace pasar aceite de refrigeración y/u otro fluido de refrigeración, para evacuar calor del pistón.

Para fabricar un pistón con un canal de refrigeración se conoce por ejemplo por el documento DE 196 49 363 C2 el sistema de colocar un macho fusible de sal en una oquedad de un molde de fundición para un pistón. El macho fusible se vuelve a eliminar lavando después de la colada y solidificación.

También es conocido el hecho de realizar el pistón con un soporte de segmento de pistón reforzado o armado, a causa de la elevada presión superficial y solicitación al desgaste existente en la primera ranura de segmento de pistón. Para ello se conoce por ejemplo integrar el soporte del segmento del pistón en el pistón mediante lo que se llama un procedimiento Alfin. En éste se une el pistón fabricado de una aleación de aluminio mediante técnica de fundición con acero o hierro fundido. Para este fin es preciso que los soportes del segmento de pistón se sumerjan primeramente en una masa fundida de aluminio – silicio (masa fundida Al-Si). Los soportes de anillo de pistón humedecidos con la masa fundida fluida se colocan en la herramienta de colada y se funde alrededor de ellos.

Por el documento DE 196 49 363 C2 es conocido que para formar una ranura de segmento de pistón armada se realice el macho de fundición de sal con un anillo exterior, que va colocado en el pistón en lugar del futuro soporte del segmento de pistón. El anillo exterior se retira después de la colada del pistón, y el espacio creado de este modo se rellena con un

material de refuerzo.

Una parte considerable de los costes de fabricación de un pistón para motor diesel se debe a la fabricación y/o colocación manual de una pieza postiza, tal como por ejemplo el macho fusible. Además las variaciones de posición al colocar las piezas postizas pueden dar lugar a errores en la fabricación. Tampoco es posible automatizar la fabricación de los pistones a causa de las piezas postizas, o lo es sólo con unos costes muy elevados.

Unos procedimientos alternativos para la fabricación de pistones similares se conocen por los documentos JP 20002113413 ó JP 03138438.

Exposición de la Invención

Constituye por lo tanto el objetivo de la presente invención crear un procedimiento sencillo mediante el cual se pueda fabricar de forma automatizada un pistón con canal de refrigeración y una ranura para segmento de pistón armada, así como un pistón fabricado de acuerdo con esto.

Este objetivo se resuelve por medio de los objetos de las reivindicaciones 1 y 8.

Para este fin se prepara primeramente una pieza bruta de pistón. En la pieza bruta de pistón se mecaniza una ranura que comprende el canal de refrigeración y un anillo exterior. El canal de refrigeración se rellena a continuación con una masa que se pueda retirar. El anillo exterior se rellena con un material de refuerzo. A continuación se retira del canal de fabricación la masa que se puede eliminar y se termina de mecanizar el pistón. De este modo se obtiene un pistón que presenta un canal de refrigeración y que está realizado por lo menos con una ranura reforzada para el segmento de pistón. Todas las fases del proceso se pueden realizar de forma automatizada. La pieza bruta del pistón se puede fabricar sin piezas postizas, por lo menos en la zona del canal de refrigeración.

La pieza bruta del pistón se fabrica preferentemente mediante un procedimiento de fundición. Para ello se puede utilizar un molde de fundición sencillo, sin piezas postizas ni/o destalonados. Además, con un molde de fundición se pueden fabricar pistones con diferentes canales de refrigeración.

La ranura se realiza preferentemente torneándola en la pieza bruta del pistón. Dado que un pistón presenta una forma que tiene esencialmente simetría de rotación, se puede realizar económicamente un mecanizado de torneado automatizado de la pieza bruta del pistón.

En otra forma de realización se introduce en el canal de refrigeración una masa de sal, como masa que se puede eliminar. Una masa de sal se puede lavar económicamente para eliminarla del canal de refrigeración después de llenar el anillo exterior con el material de

refuerzo.

El material de refuerzo se suelda preferentemente dentro del anillo exterior. Para ello el anillo exterior se rellena preferentemente en su totalidad por el material de refuerzo. Cabe imaginar aplicar el material de refuerzo en varias capas.

En otra forma de realización se inyecta el material de refuerzo en el anillo exterior mediante un procedimiento de proyección por láser. Dado que el canal de refrigeración está lleno con la masa que se puede eliminar, por ejemplo la sal, se puede introducir el material de refuerzo en el anillo exterior mediante el procedimiento de proyección por láser o por un procedimiento de soldadura, sin que sea necesario proteger el anillo mediante un anillo de recubrimiento.

Muy preferentemente se mecaniza al menos la primera ranura anular durante el mecanizado de acabado del pistón, en el borde exterior del pistón. Al mismo tiempo cabe imaginar también aplicar el material de refuerzo de tal modo que simultáneamente se forme una ranura anular. Al rellenar completamente el anillo exterior y mecanizar a continuación la ranura para el segmento de pistón se pueden sin embargo automatizar mejor las dos fases de trabajo.

El objetivo se resuelve además por medio de un pistón que se fabrica con un procedimiento conforme a la invención, estando fabricado el pistón de una aleación de aluminio y siendo el material de refuerzo de metal, de una aleación metálica o de un material compuesto de cerámica y metal. Estos materiales son especialmente adecuados para la fabricación de un pistón que presente las características deseadas.

El material de refuerzo consiste preferentemente en una aleación de níquel – cobre o en acero inoxidable. Estos materiales son especialmente adecuados para colocar el material de refuerzo mediante un proceso de soldadura.

En otra forma de realización, el material de refuerzo es de una aleación de níquel. Las aleaciones de níquel son especialmente adecuadas para la colocación del material de refuerzo mediante un procedimiento de proyección láser.

Breve descripción de los Dibujos

La invención se describe a continuación a título de ejemplo mediante unas formas de realización preferentes. Para componentes iguales se han empleado las mismas referencias.

En los dibujos pueden verse:

Fig. 1 una representación esquemática de una pieza bruta de pistón;

Fig. 2 una pieza bruta de pistón según la Fig. 1, teniendo mecanizada una ranura;

Fig. 3 la pieza bruta de pistón según la Fig. 2, donde un canal de refrigeración ha sido rellenado con una masa que se puede eliminar;

Fig. 4 la pieza bruta de pistón según la Fig. 3, donde un anillo exterior ha sido rellenado con un material de refuerzo;

Fig. 5 la pieza bruta de pistón según la Fig. 4, en la que se ha eliminado del canal de refrigeración la masa eliminable, y

Fig. 6 un pistón terminado de mecanizar.

Descripción detallada de una forma de realización preferente de la Invención

La Fig. 1 muestra esquemáticamente una pieza bruta de pistón 1. La forma posterior del pistón terminado de mecanizar está indicada por una línea. El pistón terminado de mecanizar comprende un canal de refrigeración 12 y unas...

1. Procedimiento para la fabricación de un pistón para un motor de combustión, que tenga por lo menos un canal de refrigeración (12) y por lo menos una ranura armada para un segmento de pistón (14), con los pasos siguientes:

- fabricación de una pieza bruta de pistón (1),

- mecanizar una ranura (10) en la pieza bruta de pistón (1), comprendiendo el canal de refrigeración (12) y un anillo exterior (11),

- rellenar el canal de refrigeración (12) con una masa (2) que se pueda

eliminar,

- rellenar el anillo exterior (11) con un material de refuerzo (3),

- eliminar la masa (2) que se puede eliminar y

- mecanizado de acabado del pistón.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza bruta del pistón

(1) está fabricada por un procedimiento de fundición.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la ranura (10) se mecaniza mediante torneado.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el canal de refrigeración (12) se introduce una masa de sal, como masa que se pueda eliminar (2).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el anillo exterior (11) se suelda el material de refuerzo (3).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el anillo exterior (11) se inyecta el material de refuerzo (3) mediante un procedimiento de proyección por láser.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque durante el mecanizado de acabado se realiza mecánicamente una ranura para segmento de pistón (14, 16, 18) en el borde exterior del pistón.

8. Pistón fabricado mediante un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el pistón está fabricado de una aleación de aluminio y porque el material de refuerzo (3) es de metal, de una aleación metálica o de un material compuesto de cerámica y metal.

9. Pistón según la reivindicación 7, caracterizado porque el material de refuerzo consiste en una aleación de níquel – cobre o en acero inoxidable.

10. Pistón según la reivindicación 7, caracterizado porque el material de refuerzo (3) consiste en una aleación de níquel.