Procedimiento para la fabricación de un pistón (10) para un motor de combustión interna,

en el que almenos la zona de la ranura anular superior (12) se entalla al menos parcialmente, a continuación se aplica una capade agente adhesivo con aluminio y después se aplica por proyección térmica una capa de protección contra desgaste (16), aplicándose la capa de protección contra desgaste mediante proyección de alambre por arcoeléctrico, en la que se alimentan dos alambres diferentes, variando la alimentación al menos de un alambre con eltiempo de aplicación de la capa de protección contra desgaste, y concentrándose hierro en el núcleo y aluminio en la zonas dirigidas hacia la pieza en bruto de pistón, y formándose a partir de esto al menos la ranura anular superior

(12) al menos parcialmente.

Procedimiento para la fabricación de un pistón para un motor de combustión interna, así como pistón para un motor de combustión interna

CAMPO TÉCNICO

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un pistón para un motor de combustióninterna, así como a un pistón de este tipo.

En el marco del desarrollo de motores, cada vez más pequeños y más potentes, aumentan las cargas porpresión y temperatura aplicadas sobre los pistones usados. A este respecto, en particular la ranura anular superior, que sirve para la inserción de un anillo de pistón, está especialmente sometida a cargas. En el marco del desarrollode motores existe además el objetivo de minimizar el volumen del espacio muerto, lo que implica una reducción de laaltura de la pared de fuego.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El documento US5, 756, 150 describe un pistón, en el que se usa una pieza en bruto de pistón con unaranura mayor que la ranura anular prevista en el pistón posterior. Esta ranura comparativamente grande se llena condos capas aplicadas por proyección y a continuación se forma la ranura anular.

En el documento DE2425358A se describe un procedimiento similar que se puede llevar a cabo, porejemplo, con ayuda de una pistola de proyección por arco eléctrico.

El documento DE3246630A1 se refiere a un procedimiento también similar, en el que una ranura mayor quela ranura anular posterior se llena con una aleación de aluminio con contenido de silicio.

El documento WO2004/106721 se refiere a un procedimiento para la fabricación de una camisa de cilindropara un motor de combustión interna, comprendiendo el componente una capa de agente adhesivo y una capa dedesgaste. El procedimiento comprende el uso de un procedimiento de proyección térmica para aplicar la capa deagente adhesivo y la superficie de rodadura tribológica. El documento describe la fabricación de una nueva superficie de rodadura, pero no se da a conocer una zona concreta.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención tiene el objetivo de crear un procedimiento para la fabricación de un pistón para un motor decombustión interna, con el que se pueda fabricar un pistón para un motor de combustión interna, mejorado enrelación con el comportamiento del desgaste, en particular en la zona de la ranura anular superior. Se ha deproporcionar además un pistón de este tipo.

El objetivo mencionado arriba se consigue, por una parte, mediante el procedimiento descrito en la reivindicación 1.

Por consiguiente, al menos la zona de la ranura anular superior ya está entallada al menos parcialmente enel marco de la fabricación de un pistón. Con otras palabras, la zona de la ranura anular ya está entallada al fabricarse una pieza en bruto de pistón, por ejemplo, al fundirse, es decir, hay una entalladura o similar en la zona, en la que se va a configurar posteriormente la ranura anular superior. De manera alternativa o complementaria alrespecto, la zona de la ranura anular superior ya puede estar presente completa o parcialmente en la pieza en brutode pistón y el material de la pieza en bruto de pistón se elimina en la zona de la ranura anular superior posterior, porejemplo, mediante el mecanizado por arranque de virutas. En especial, la entalladura descrita es preferentemente almenos un poco mayor que la ranura anular superior posterior, de modo que se pueden ejecutar los pasos siguientes.

Según la invención, se aplica a continuación una capa de agente adhesivo con contenido de aluminio. En elcaso de este tipo de capa se ha comprobado que una capa de protección contra desgaste, aplicada a continuaciónpor proyección térmica según la invención, se une especialmente bien con el material del pistón. La capa de agenteadhesivo descrita se puede aplicar mediante todos los procedimientos para su aplicación que se indican previamente y a continuación para la capa de protección contra desgaste. A continuación, al menos la ranura anular superior se forma al menos parcialmente a partir de la capa de protección contra desgaste. Con otras palabras, losflancos y/o la base de la ranura anular superior se forman al menos parcialmente por el material de la capa deprotección contra desgaste, de modo que la ranura, que aloja el anillo superior de pistón en el estado de uso, soporta las presiones superficiales especialmente altas, así como la zona que rodea la ranura cumple especialmentebien los requerimientos relativos a la carga por presión y temperatura. Esto se apoya según la invención mediante lacapa de agente adhesivo.

En el marco de la aplicación de la capa de agente adhesivo y/o de desgaste se puede decir que el materialde sustrato, o sea, el material de la pieza en bruto de pistón se activa mediante un proceso de chorreo y/o mediantela proyección térmica del material mencionado. Con otras palabras, el material de sustrato se hace rugoso. Esto sepuede llevar a cabo mediante un procedimiento de chorreo (con cuerpos sólidos o agua) o procedimientos conarranque de virutas, como por ejemplo el torneado, en los que, por ejemplo, mediante una cuchilla geométrica, seproduce un perfil con muescas. Después de aplicarse el espesor de capa necesario se puede formar al menosparcialmente la ranura anular superior en el material aplicado, como ya se mencionó.

Mediante la invención se prolonga en general el tiempo de servicio tanto del pistón como del anillo depistón, insertado en la ranura anular superior, tanto en los motores diésel como en los motores Otto. Además, debido a la invención ya no es necesario ventajosamente fundir un soporte de anillo, lo que constituye un procedimiento costoso desde el punto de vista técnico, de modo que este esfuerzo se puede evitar con la invención. El esfuerzo seminimiza especialmente, porque ya no hay que introducir manualmente el soporte de anillo en el molde de fundicióny porque el soporte de anillo ya no se tiene que adquirir como tal. Además, se pueden evitar los errores de posicióny unión que se pueden producir en la fundición del soporte de anillo. Asimismo, no se puede llevar a cabo lafundición de un soporte de anillo en aquellos procedimientos de fabricación que se usan ventajosamente para lospistones de motores Otto, a saber, los procedimientos de moldeado a presión y de forja. Por consiguiente, mediante la invención se pueden mantener estos procedimientos y la ranura superior se puede configurar de manera especialmente resistente al desgaste también en el caso de los pistones de motores Otto. Por consiguiente, la capa de protección contra desgaste descrita constituye ventajosamente un refuerzo de la ranura anular.

En las demás reivindicaciones se describen variantes preferidas del procedimiento según la invención.

Se pueden obtener ventajas especiales si además se entalla primero la zona de la pared de fuego al menosparcialmente y queda terminada después de aplicarse la capa de protección contra desgaste. Con otras palabras, lazona de la pared de fuego ya se puede entallar de manera adicional, al menos parcialmente, durante la fabricaciónde la pieza en bruto de pistón o se puede eliminar de la pieza en bruto de pistón. Al aplicarse también en la zona dela pared de fuego la capa de protección contra desgaste, la pared de fuego posterior se puede formar al menosparcialmente mediante la capa de protección contra desgaste. Esto hace que también esta zona tenga una especialresistencia contra el desgaste y posibilita ventajosamente una reducción de la altura de la pared de fuego, de modoque se puede minimizar el volumen del espacio muerto. En este sentido se observa además un efecto combinado enrelación con la evitación de un soporte de anillo. De hecho, si la altura de la pared de fuego está reducida, unsoporte de anillo se puede usar sólo de manera limitada por razones técnicas. Como mediante el procedimientosegún la invención se puede evitar un soporte de anillo, se puede reducir ventajosamente la altura de la pared defuego sin poner en peligro la resistencia de la zona de la ranura anular superior. En relación con el paso preferido deprocedimiento mencionado arriba, según el cual la zona de la pared de fuego se entalla además al menos parcialmente y queda terminada después de aplicarse la capa de protección contra desgaste, se ha señalado queéste es independiente de los pasos de procedimiento descritos antes y se puede usar también por sí solo en unprocedimiento para la fabricación de un pistón. Sin embargo, este paso de procedimiento se puede combinar contodos los pasos de procedimiento descritos antes y a continuación.

Para la capa... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de un pistón (10) para un motor de combustión interna, en el que almenos la zona de la ranura anular superior (12) se entalla al menos parcialmente, a continuación se aplica una capade agente adhesivo con aluminio y después se aplica por proyección térmica una capa de protección contra desgaste (16) , aplicándose la capa de protección contra desgaste mediante proyección de alambre por arcoeléctrico, en la que se alimentan dos alambres diferentes, variando la alimentación al menos de un alambre con eltiempo de aplicación de la capa de protección contra desgaste, y concentrándose hierro en el núcleo y aluminio en la zonas dirigidas hacia la pieza en bruto de pistón, y formándose a partir de esto al menos la ranura anular superior

(12) al menos parcialmente.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque además la zona de la pared de fuego (14) seentalla al menos parcialmente y queda terminada después de aplicarse la capa de protección contra desgaste (16) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la capa de agente adhesivo presenta además silicio.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de proteccióncontra desgaste (16) es al menos parcialmente un acero con al menos uno de los siguientes elementos de aleación:carbono con un porcentaje de 0, 1 a 1%, cromo, molibdeno, níquel.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de protección contradesgaste es al menos parcialmente una capa de cobre o níquel, en especial NiCr, o una capa de aluminio de altaaleación.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la proyección dealambre por arco eléctrico se alimentan un alambre de aluminio y un alambre de hierro.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes de aplicarse lacapa de protección contra desgaste se introduce en la entalladura una masa separable que se elimina después deaplicarse la capa de protección contra desgaste, de modo que la cavidad creada forma un canal de refrigeración.

8. Pistón (10) para un motor de combustión interna con un material de base (20) , una capa de agente adhesivo, aplicada al menos por zonas sobre éste, con aluminio y una capa de protección contra desgaste (16) aplicada por proyección térmica, en la que la concentración al menos de un componente varía con el espesor, concentrándose hierro en el núcleo y aluminio en las zonas dirigidas hacia la pieza en bruto de pistón, y a partir de laque al menos la ranura anular superior (12) se forma al menos parcialmente.

9. Pistón según la reivindicación 8, caracterizado porque además la pared de fuego (14) se forma al menosparcialmente mediante la capa de protección contra desgaste.

10. Pistón según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque la capa de agente adhesivo presenta además silicio.

11. Pistón según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la capa de protección contradesgaste (16) es al menos parcialmente un acero con al menos uno de los siguientes elementos de aleación: carbono con un porcentaje de 0, 1 a 1%, cromo, molibdeno, níquel.

12. Pistón según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la capa de protección contradesgaste es al menos parcialmente una capa de cobre o níquel, en especial NiCr o una capa de aluminio de altaaleación.

13. Pistón según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque la capa de protección contra desgaste presenta un espesor de hasta 10 mm.

14. Pistón según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque éste presenta además un canal derefrigeración, cuya superficie interior se forma al menos parcialmente mediante la capa de protección contra desgaste (16) .