ALEACIÓN Fe-Co PARA ACCIONADOR ELECTROMAGNÉTICO DE GRAN DINÁMICA.

Aleación Fe-Co para accionador electromagnético de gran dinámica La presente invención se refiere a una aleación Fe-Co más concretamente destinada a la fabricación de un accionador electromagnético de gran dinámica, sin por ello estar limitada. Un accionador electromagnético es un dispositivo electromagnético que convierte una energía eléctrica en una energía mecánica con un modo de conversión electromagnético. Algunos de estos accionadores son llamados lineales ya que convierten la energía eléctrica recibida en un desplazamiento rectilíneo de una pieza móvil. Tales accionadores se encuentran en electroválvulas y en electroinyectores. Una aplicación privilegiada de tales electroinyectores es la inyección directa de combustible en los motores de explosión, en particular los motores diesel. Otra aplicación privilegiada se refiere a un tipo de electroválvula particular utilizada para el control electromagnético de válvulas de motores de combustión interna (gasolina o diesel). En estos accionadores, la energía eléctrica es aportada en un bobinado por una serie de impulsos de corriente, creando un campo magnético que magnetiza una culata magnética no cerrada, que incluye por lo tanto un entrehierro. Las características geométricas de la culata permiten dirigir la mayor parte de las líneas de campo magnético de manera axial frente a la zona de entrehierro. Bajo el efecto del impulso eléctrico, el entrehierro se encuentra sometido a una diferencia de potencial magnético. El accionador incluye también un núcleo movilizado por la acción de la corriente eléctrica en la bobina. En efecto, la diferencia de potencial magnético introducida en la bobina entre el núcleo móvil en reposo sobre uno de los polos de la culata y el polo opuesto de la culata crea una fuerza electromagnética sobre el núcleo magnetizado, mediante un gradiente de campo magnético. El núcleo magnetizado se pone así en movimiento. La posición de reposo puede situarse igualmente bien en medio del entrehierro, gracias a dos resortes simétricos, que favorecen por su rigidez la dinámica de la pieza móvil, en particular para las válvulas de control electromagnético. La puesta en movimiento del núcleo móvil se produce con un desfase con relación al instante de generación de los impulsos eléctricos. Para un funcionamiento óptimo del accionador, se pone de manifiesto que es necesario que el metal posea una resistencia eléctrica a 20 ºC el elevada, y en particular superior a 50 µ.cm, y un campo coercitivo Hc bajo, es decir, inferior a 32 Oe y preferiblemente inferior a 8 Oe. Estas condiciones permiten obtener una excelente dinámica de magnetización por la generación de escasas corrientes inducidas en la culata y el núcleo magnético, permitiendo alcanzar rápidamente la magnetización mínima del núcleo que genera su puesta en movimiento. Esta excelente dinámica permite así reducir el tiempo de accionamiento y el consumo eléctrico del accionador. Es necesario también que el núcleo posea una magnetización de saturación Js elevada, es decir, superior a 1,75 T y preferiblemente superior a 1,9 T, como para posibilitar una fuerza máxima al final del impulso lo más elevada posible. Es en efecto esta fuerza la que garantiza el mantenimiento de la posición abierta o cerrada del accionador, lo que es especialmente importante cuando se trata de interrumpir completamente la corriente de un fluido a alta presión o de compensar la fuerza de retorno de uno o más resortes. Tal nivel de magnetización de saturación permite así obtener un accionador compacto que presenta una fuerza y una potencia volumétrica elevadas. Estos núcleos magnéticos tienen distintas formas que pueden fabricarse a partir de hilos, barras, placas o chapas laminadas. Deben pues presentar una buena aptitud a la transformación en caliente, y preferiblemente una buena aptitud a la conformación en frío cuando sea necesaria. Una vez fabricados y puestos en servicio, estos núcleos pueden estar sometidos a un entorno de trabajo ligeramente oxidante y deben pues presentar un buen comportamiento ante la corrosión para resistir este tipo de desgaste prematuro. Están sometidos además a choques múltiples cuando terminan sus carreras a tope de manera brutal y deben pues presentar buenas características mecánicas, es decir, en la práctica, una resistencia a la tracción Rm superior a 500 MPa y, preferiblemente, un límite elástico R0,2 superior a 250 MPa en el estado laminado en caliente con un grosor de al menos 2 mm. Se utilizan generalmente para la fabricación de accionadores electromagnéticos aleaciones de hierro y cobalto (Fe- Co) tales como las descritas en el documento EP 715320. Los materiales descritos incluyen de 6 a 30% de cobalto, de 3 a 8% de uno o más elementos elegidos entre el cromo, el molibdeno, el vanadio y/o el tungsteno, siendo el resto hierro. Estas aleaciones presentan sin embargo una dinámica insuficiente. La presente invención pretende poner a disposición un material adaptado a la fabricación, de manera económica, de núcleos para accionadores electromagnéticos compactos de gran dinámica y de elevada saturación. Este material debe por otro lado permitir una aplicación en caliente, y preferiblemente en frío, mejorada. 2   Un primer objeto de la invención está así constituido por una aleación Fe-Co cuya composición comprende en % en peso: 6 Co + Ni 22 Si 0,2 0,5 Cr 8 Ni 4 0,10 Mn 0,90 Al 4 Ti 1 C 1 Mo 3 V + W 3 Nb + Ta 1 Si + Al 6 O + N + S + P + B 0,1 estando constituido el resto de la composición por hierro e impurezas inevitables debidas a la elaboración, entendiéndose además que los contenidos respetan las siguientes relaciones: Co + Si - Cr 27 Si + Al + Cr + V + Mo + Ti 3,5 1,23(Al + Mo) + 0,84(Si + Cr + V) 1,3 14,5(Al + Cr) + 12(V+Mo) + 25Si 50 En modos de realización particulares, considerados sólos o en combinación, la aleación puede además incluir las siguientes características adicionales: - la aleación Fe-Co es tal que: 10 %Co + %Ni 22 - la aleación Fe-Co es tal que: 1 Cr 5,5 - la aleación Fe-Co es tal que: Ni 1 - la aleación Fe-Co es tal que: AL 2 En un modo de realización más concretamente preferido, la aleación según la invención presenta una composición en % en peso que comprende: 6 Co + Ni 22 Si 0,2 0,5 Cr 6 Ni 1 0,10 Mn 0,90 Al 4 Ti 0,1 C 0,1 Mo 3 V + W 3 Nb + Ta 1 Si + Al 6 O + N + S + P + B 0,1 estando constituido el resto de la composición por hierro e impurezas inevitables debidas a la elaboración, entendiéndose además que los contenidos en silicio, aluminio, cobalto, cromo, vanadio, molibdeno, titanio y níquel respetan las siguientes relaciones: Co + Si - Cr 27 Si + Al + Cr + V + Mo + Ti > 3,5 1,23(Al + Mo) + 0,84(Si + Cr + V) 1,3 14,5(Al + Cr) + 12(V+Mo) + 25Si 50 La aleación según la invención puede ser conformada a partir de barra, hilo, placa o chapa laminada. 3   Puede, en particular, servir para la fabricación de un núcleo móvil de accionador electromagnético fabricado a partir de una barra o de un hilo o de una placa o de una chapa laminada. Tal accionador electromagnético que incluye un núcleo móvil en aleación Fe-Co según la invención puede, en particular, utilizarse en un inyector para motor de explosión de regulación electrónica o incluso como accionador de válvula de motor de combustión interna de control electrónico. Como se ha visto anteriormente, la aleación según la invención es una aleación de hierro y cobalto de escaso contenido en cobalto que incluye contenidos moderados de elementos de adición. El contenido en cobalto, eventualmente substituido parcialmente por níquel, está comprendido entre 6 y 22% en peso con el fin de obtener una buena magnetización de saturación conservando al mismo tiempo una elevada resistividad. Es inferior al 22% en peso para reducir la cantidad de elementos de adición costosos conservando al mismo tiempo una buena saturación. El contenido en níquel, que puede venir en sustitución parcial del cobalto, se mantiene sin embargo a menos de 4% ya que su presencia aumenta considerablemente el campo coercitivo de la aleación. El contenido en silicio de la aleación según la invención es superior o igual al 0,2% en peso. Tal contenido mínimo permite obtener una buena resistencia mecánica Rm. Además, este elemento permite aumentar muy eficazmente el campo coercitivo de la aleación bajándolo significativamente. Se limita sin embargo la adición conjunta de aluminio y silicio al 6% para conservar en la aleación una buena aptitud a la transformación en caliente. Se prefiere además limitar este contenido acumulado a menos de 4% en peso con el fin de conservar en la aleación una buena aptitud a la transformación en frío. El contenido en aluminio de la aleación según la invención es inferior o igual al 4% en peso. Este elemento... [Seguir leyendo]

1. Aleación Fe-Co cuya composición comprende en % en peso: 6 Co + Ni 22 Si 0,2 0,5 Cr 8 Ni 4 0,10 Mn 0,90 Al 4 Ti 1 C 1 Mo 3 V + W 3 Nb + Ta 1 Si + Al 6 O + N + S + P + B 0,1 el resto de la composición que se constituye de hierro e impurezas inevitables debidas a la elaboración, entendiéndose además que los contenidos respetan las siguientes relaciones: Co + Si - Cr 27 Si + Al + Cr + V + Mo + Ti 3,5 1,23(Al + Mo) + 0,84(Si + Cr + V) 1,3 14,5(Al + Cr) + 12(V+Mo) + 25Si 50 2. Aleación Fe-Co según la reivindicación 1, en la cual: 10 %Co + %Ni 22 3. Aleación Fe-Co según una u otra de las reivindicaciones 1 ó 2, en la cual: 1 Cr 5,5 4. Aleación Fe-Co según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la cual: Ni 1 5. Aleación Fe-Co según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la cual: AL 2 6. Aleación según la reivindicación 1, cuya composición en % en peso comprende: 6 Co + Ni 22 Si 0,2 0,5 Cr 6 Ni 1 0,10 Mn 0,90 Al 4 Ti 0,1 C 0,1 Mo 3 V + W 3 Nb + Ta 1 Si + Al 6 O + N + S + P + B 0,1 estando constituido el resto de la composición por hierro e impurezas inevitables debidas a la elaboración, entendiéndose además que los contenidos en silicio, aluminio, cobalto, cromo, vanadio, molibdeno, titanio y níquel respetan las siguientes relaciones: 8   Co + Si - Cr 27 Si + Al + Cr + V + Mo + Ti > 3,5 1,23(Al + Mo) + 0,84(Si + Cr + V) 1,3 14,5(Al + Cr) + 12(V+Mo) + 25Si 50 7. Barra, hilo, placa o chapa laminada en aleación Fe-Co según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6. 8. Accionador electromagnético que comprende un núcleo móvil fabricado a partir de una barra o de un hilo o de una placa o de una chapa laminada según la reivindicación 7. 9. Uso de un accionador electromagnético según la reivindicación 8, en un inyector para motor de explosión de regulación electrónica. 10. Uso de un accionador electromagnético según la reivindicación 8, en un inyector para motor de combustión interna de control electrónico. 9