1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO
INGENIERÍA MECÁNICA
INGENIERÍA DE MATERIALES NO METÁLICOS
PROYECTO FINAL
PISTÓN CON RECUBRIMIENTO CERÁMICO
GRUPO M3C
INTEGRANTES:
FLORES ALVAREZ LAURA ISELA 20330039
HERNÁNDEZ RAMÍREZ JULIÁN 20330053
LUGO PRECIADO MIGUEL ARMANDO C19330729
SOTO QUEVEDO JOSE BRAULIO C20330689
RIVERA FUENTES MARCO ANTONIO 20330104
RIVERA ARROYO LUIS PABLO 20330103
TERÁN SOLÍS JUAN DE DIOS 20330115
VILLANES FAVELA JESUS DANIEL 20330125
2. A continuación..
El secreto de las innumerables aplicaciones del hierro y los
demás metales se ha de buscar en la estructura intima de su
combinación molecular. Los átomos metálicos están íntimamente
unidos entre sí, pero sus electrones más exteriores (los que se
encargan de facilitar las uniones interatómicas) vagan libres en
torno a ellos, lo que permite que los átomos puedan deslizar entre
sí sin romper la unión. Por eso los metales en general pueden
soportar violentos golpes y llegar a deformarse sin fracturarse por
ello. Esta característica estructural es fuente también de algunas
desventajas, como son la degradación del material a altas
temperaturas y la sensibilidad a la corrosión. Ante esto, la
respuesta tradicional de la industria ha sido la aleación, la mezcla
homogénea de metales y la adición de otros elementos. Sin
embargo, hasta las mejores aleaciones pierden sus propiedades
mecánicas cuando la temperatura sube por encima de los 800 a
1000 grados. Esta limitación es determinante en muchos casos. El
motor ideal necesita pues elementos que resisten temperaturas
muy elevadas, ¿Imposible?.
No, para los nuevos materiales cerámicos. Las uniones
atómicas de las cerámicas son mucho más fuertes que las de los
metales. De ahí que la eficacia mecánica de una pieza cerámica
sea fantástica, tanto en dureza como en resistencia a altas
temperaturas y choques térmicos (basta recordar las placas
cerámicas que recubren el fuselaje de los transbordadores
espaciales). Por si esto fuera poco, los componentes cerámicos
resisten a los agentes corrosivos y no se oxidan.
3. ¿Por qué es mejor utilizar Recubrimiento
Cerámico en un Pistón?
Los materiales de los que están hechos los pistones con el paso
del tiempo se van deteriorando ya que son los que están mayor
expuestos a la explosion interna y se le exige un mayor esfuerzo
mecánico y por eso son más propensos a que se degeneren o que
presenten fracturas y agujeros.
Una manera de solucionar este problema es por que existe un
material que resiste mejor el calor incluso mejor que el metal, y se
trata de Los Cerámicos.
Existe un recubrimiento cerámico que ayuda al pistón a resistir
elevadas temperaturas. Presentan propiedades térmicas que
presentan son que resisten la corrosión en medios agresivos y no
presentan oxidación. Y lo mejor de todo es que absorben de mejor
manera la vibración.
Son muchas las ventajas que presentan y el por que para nosotros
es mejor implementar el piston con un recubrimiento ceramico.
4. Comparación al pistón tradicional
La ventaja del pistón con recubrimiento cerámico es que al tener la parte cerámica
menor dilatación es más difícil de gripar, aparte que proporciona un mayor deslizamiento
sobre el cilindro, Siempre es más fácil que se gripe metal con metal que metal con
material cerámico. A parte el material cerámico tiene un menor desgaste que el aluminio
de los pistones tradicionales así como menor influencia por altas temperaturas (la
dilatación es mucho menor que el metal)
PISTON TRADICIONAL
PISTÓN CON RECUBRIMIENTO CERÁMICO
5. Ventajas de recubrimiento cerámico en los pistones regulares
Del que hablamos más que nada es del cerámico zirconio de lantano, sistema de
recubrimiento de barrera térmica, un compuesto cerámico para tener las propiedades de
cada uno y así poder ser un buen recubrimiento.
Algunas de las ventajas son:
● el recubrimiento cerámico ayuda al piston a resistir altas temperaturas
● también resisten la corrosión en medios agresivos
● no presentan oxidación
● mayor ductilidad
● mayor densidad
● absorben mayor la vibración
6. ¿Cuál es la relación costo-beneficio?
Se estima un gasto de combustible un 30% menor que con un pistón convencional de la
misma potencia. También la fiabilidad sale ganando: casi la mitad de las averías en los
pistones se originan debido al calor excesivo en los mismos.
Todos conocemos que los cerámicos generalmente no son económicos, no obstante,
deducimos, que los pistones con recubrimiento cerámico, cubren ese gasto a lo largo del
tiempo ya que el beneficio de utilizarlos resulta beneficioso para el usuario, a la larga sale
mejor económicamente el uso de los mismos.
Reduce en hasta un 40% el desgaste del faldón en los motores de gasolina en comparación
con los productos habituales del mercado y ofrece una resistencia a la fatiga
significativamente mejorada en condiciones extremadamente duras. También aporta una
reducción de la fricción del pistón de hasta un 15% comparándolo con revestimientos
estándares, mejorando directamente la eficiencia del motor de base.
el costo no se eleva mucho con el recubrimiento cerámico ya que el cerámico no es caro
para el beneficio que te da, ya que alarga la vida de un motor más del doble de su vida
normal
7. PROCESO DE FABRICACIÓN
Ciertamente, una de las cualidades más importantes de las cerámicas técnicas es
su elevada resistencia al desgaste por lo que, éstas pueden ser utilizadas
directamente como piezas que deban ofrecer dicha característica o bien como
recubrimiento de cualquier metal o sustrato inorgánico que deba responder a una
mejora de su resistencia al desgaste.
recubrimiento cerámico de baja fricción resistente al desgaste adheridos
químicamente.
En general, los procesos de adhesividad termoquímica producen recubrimientos
cerámicos que mejoran no solamente la resistencia al desgaste y a la abrasión sino
también, a la corrosión y a las altas temperaturas de la mayoría de los substratos
inorgánicos.
Dicho proceso, denominado genéricamente K-RAMIC, consiste en una alternativa
termoquímica, para formar recubrimientos cerámicos, que utiliza el CrO3 como
agente adherente.
Prácticamente, cualquier material inorgánico puede ser tratado con el proceso
KARMIC siempre que aquél sea estable como mínimo, a 540°C, insoluble en agua,
y posea un óxido cualquiera, como constitutivo más abundante en la capa superficial
del substrato (caso de la mayoría de los metales).
El recubrimiento por el proceso K-RAMIC descrito puede aplicarse pues a la
mayoría de metales, que funden por encima de los 540 ºC, entre los que se incluyen
los aceros de bajo y alto contenido en C, fundiciones de hierro, algunos aceros
inoxidables, titanio, aleaciones a base de Ni y Co, y aleaciones refractarias.
El proceso se reduce pues se impregna el material elegido con una pasta líquida de
K-RAMIC. El Cr2O3 que se forma en los poros de la pieza cerámica, densifica y
endurece la superficie de la misma, resultando un material resistente al desgaste y a
la abrasión, a la corrosión, al choque sobre un amplio campo térmico, con
superficies de baja fricción y, en fin, con buenas propiedades para ser utilizado en
moldes complicados para vidrios.
Asimismo, como el proceso en cuestión se lleva a cabo con relativamente bajas
temperaturas (inferiores a 540 ºC) éste puede controlarse y automatizarse
fácilmente.
8.
9. A continuación se mostrarán las simulaciones de pistones de ALUMNIO Y CON
RECUBRIMIENTO CERÁMICO realizadas para obtener conclusiones:
ALUMINIO
18. Para concluir..
A lo largo del curso logramos obtener los conocimientos necesarios para
lograr hacer una evaluación de materiales y conocer las propiedades tanto de
polímeros como de cerámicos, con esos mismos conocimientos planteamos
una hipótesis a lo largo de una lluvia de ideas, y se nos vino a la mente
implementar una especie de recubrimiento cerámico en un pistón ya que en la
materia descubrimos que estos contaban con unas propiedades muy
interesantes y vimos la oportunidad de aplicar en un objeto que este en
constante ataque térmico y una continua fricción, como lo es el pistón.
En consecuencia de los análisis térmicos anteriormente vistos y a través de
una extensa investigación logramos deducir que es completamente factible
tanto económicamente como en la aplicación de la vida real ,el uso de
cerámicos en los pistones, nos encontramos con el parteaguas para futuras
investigaciones, este proyecto es excelente para futuros planes como
ingenieros mecánicos.
Si me pidieran concluir el proyecto en una oración sería:
“La implementación de el recubrimiento cerámico en los pistones, es
completamente factible, el conocimiento de las propiedades en los materiales
es indulgente con aquellos que lo saben aprovechar”
