El diseño mecánico como la vida es siempre un compromiso interesante. Como ingenieros, estamos familiarizados con el principio de dar y recibir. Una vez que se prueba una solución y se vuelve confiable, hasta que se encuentra una mejora decisiva con una idea o tecnología diferente, tendemos a usarla de manera amplia y clara. Un ejemplo son los cojinetes lisos llamados casquillos o cojinetes lisos.
Cómo se hace el buje
Conceptualmente es una semicarcasa metálica simple, con doble o triple capa metálica, utilizada en el acoplamiento entre muñequilla y biela o entre muñón principal y cárter. Este tipo de acoplamiento debe satisfacer una serie de requisitos contradictorios. En primer lugar, debe ser lo suficientemente resistente para soportar las cargas alternas que se transfieren entre los elementos de acoplamiento: biela y relativo pasador o entre el muñón principal y el cárter. A medida que aumenta la velocidad de rotación del motor, ya sea debido a las condiciones de combustión o cambio descendente, las fuerzas sobre estos componentes aumentan considerablemente. Los casquillos bimetálicos más tradicionales han sido sustituidos por casquillos trimetálicos más resistentes y caros a los que se les ha añadido bronce y plomo. Este tipo de buje se usa ampliamente en la mayoría de las aplicaciones de automoción, tanto para uso de producción como para motores de carreras.
¿Por qué bronce?
El bronce también tiene otra función muy importante que es la de transmitir calor a la pieza con la que se acopla con mayor eficacia que otros materiales. Como por ejemplo ocurre en otro acoplamiento importante pero estático entre el asiento o la guía de válvula y la cabeza del motor.
Otra característica distintiva del cojinete deslizante, que a menudo se ignora, es la capacidad de atrapar y, por lo tanto, retener algunos pequeños residuos metálicos presentes en el motor y en el circuito de lubricación. Estos se crean por el desgaste de las piezas, ya sean de base ferrosa o de materiales derivados de aleaciones ligeras como el aluminio o el titanio. Esta cualidad es muy importante, especialmente en la fase inicial del rodaje del motor. Es entonces cuando la superficie más blanda o deformable del casquillo es capaz de absorber rugosidades aún presentes después del esmerilado y pulido, por ejemplo de los muñones del cigüeñal y de la biela o muñequillas.
el filtro de aceite
Es importante en la fase de diseño del motor definir la eficiencia del filtro de aceite. El objetivo es utilizar este elemento como herramienta de lavado del motor durante las fases de rodaje. Pero también en las primeras condiciones de funcionamiento y seguridad cuando el desgaste es estable y por tanto presente en el interior del motor en funcionamiento normal. La presencia de la caja de cambios y el embrague dentro del motor puede empeorar la limpieza del aceite. Esto sucede a menudo en los motores de motocicletas de producción o competición, como los que se montan en las bicicletas SBK. De ahí la calidad del aceite que aporta a los casquillos. De hecho, la mayor caída de presión que puede ocurrir en el filtro luego de un nivel alto o constante de impurezas en el filtro también puede causar que el nivel de presión de aceite en los casquillos disminuya. Este efecto reduce la capacidad de carga en el buje y en el relativo acoplamiento del pasador.
Necesidad de deformación
Al mismo tiempo, el casquillo o par de medias carcasas debe poder deformarse y adaptarse al movimiento y forma imperfecta del muñón principal. Pero también del muñón y del sombrerete de biela, durante la fase de rotación del mismo. Debe garantizarse tanto en la fase inicial de funcionamiento del motor como cuando el motor tiene un elevado número de horas o kilómetros recorridos. los “primeros años de vida” indicado como “período inicial de la vida del buje “, es el más importante y esencial para asegurar una vida confiable de este componente. Del mismo modo, el suministro correcto de aceite, ya en el primer arranque o en todos los arranques del motor, es fundamental para garantizar el espesor mínimo de aceite en el meato entre las dos semicoquillas y el relativo pasador.
Capa trimetálica
La resistencia de la capa trimetálica, así como la del material base con el que está fabricado el buje, debe ser el justo compromiso de rigidez y deformabilidad. En un diseño de buje o semicarcasa del tipo trimetal, la estructura es de acero, derivado de fleje de alta resistencia, con la adición de un depósito de una capa de bronce y posteriormente de una fina capa de níquel. . La última capa presente se caracteriza por la presencia de una aleación de plomo y estaño. Alternativas a esta última capa es el metal Babbitt a base de estaño primario: también se le llama estructura multimetálica.
Níquel
La presencia de níquel actúa como barrera física para evitar la separación del estaño de la tercera capa evitando la reducción de la resistencia a la abrasión. Por lo tanto, podría ser interesante pensar en una capa adicional por encima de este tercio que, después de un cierto período de funcionamiento, pueda difundir más estaño para aumentar la resistencia superficial con el tiempo. Se podría estimar, especialmente para motores de alto rendimiento, un aumento del 15% en la resistencia a la abrasión utilizando bujes de 4 capas.
(Fin de la primera parte: la segunda estará disponible en línea el viernes 21 de octubre a partir de las 21:00)
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