Solución de fallas por fatiga de cojinetes de motores con materiales a base de plata

Oct 03, 2023

Una de las propiedades más importantes de los cojinetes del motor es la resistencia a la fatiga. Las grietas por fatiga comienzan en la superficie y luego penetran en el material. Todas las capas de un material multicapa para cojinetes deben tener una resistencia a la fatiga mayor que la carga real aplicada al cojinete.

Los cojinetes del motor deben funcionar en un régimen de película de aceite totalmente hidrodinámico para sobrevivir. El funcionamiento de los cojinetes en motores de carrera con cargas elevadas se caracteriza por una película de aceite ultradelgada y un contacto directo frecuente entre las superficies del cojinete y del muñón. Sin las holguras de aceite y la viscosidad del aceite adecuadas, los cojinetes pueden fallar debido a la falta de aceite y al eventual agarrotamiento. La fatiga del material de los cojinetes también puede causar fallas en los cojinetes. La fatiga se produce cuando los materiales de los cojinetes están sobrecargados. Los motores de carreras OE y personalizados de hoy en día están produciendo más caballos de fuerza que nunca. Requieren materiales de rodamiento que puedan soportar más carga debido a la popular turboalimentación y supercarga. Debido al aumento de la carga de los cojinetes, el espesor de la película de aceite puede ser insuficiente para evitar el contacto metal con metal entre las superficies del cojinete y del muñón. Otro desafío de los motores muy cargados es la rigidez insuficiente de sus cigüeñales y carcasas. Los cigüeñales se doblan bajo carga. Sus superficies de muñón se vuelven no paralelas a las superficies de apoyo. Esto provoca la rotura local de la lubricación hidrodinámica y el desgaste de los bordes. La sobrecarga de los cojinetes puede hacer que los materiales en capas se agrieten y se separen de sus respectivas partes posteriores de acero. Las partículas separadas del material del cojinete interrumpen la tan necesaria película de aceite, causando daños tanto en el cojinete como en las superficies del muñón del cigüeñal.

La solución a este problema es construir cojinetes más fuertes para usar en estos motores de carreras de alta potencia, especialmente motores de carreras diésel (aplicaciones de rendimiento diésel para Powerstroke, Cummins y Duramax, aplicaciones Sport Compact para BMW, Audi y Toyota Supra, por nombrar algunas) y motores de combustible de alcohol de alta relación de compresión (Sprint Car) que producen alta presión en los cilindros.

King Bearings se ha intensificado y ha abordado la necesidad de cojinetes más fuertes para soportar presiones de combustión más altas y una mayor potencia. Uno de los materiales más resistentes desarrollados por King son los rodamientos de la serie SV (sin recubrimiento) / GPC (recubiertos). La serie SV de King consta de una construcción trimetálica única que puede soportar un 30 % más de carga que cualquier otro rodamiento disponible en el mercado. SV cuenta con una parte posterior de acero especial de alta resistencia, una segunda capa de bronce sin plomo con alto contenido de estaño (que se desarrolló especialmente para una capacidad de carga extrema) y una capa de matriz de plata galvanizada que sirve como capa antifricción.

El material GPC se crea mediante la aplicación de un recubrimiento de nanopolímero K-340 formulado único sobre la construcción SV sin espesor adicional. Recubrimiento K-340 que brinda excelentes propiedades antifricción (conformabilidad, incrustabilidad y resistencia al agarrotamiento). El K-340 es un recubrimiento fuerte que ofrece excepcional resistencia al desgaste, tenacidad y resistencia a la fatiga. Fue creado para aplicar sobre sustratos relativamente duros: bronce, aleaciones de aluminio, recubrimiento por pulverización catódica y recubrimiento de plata King. La dureza del revestimiento es de aproximadamente 46 HV, que es más dura que la mayoría de las aleaciones de aluminio para cojinetes. El recubrimiento puede operar bajo cargas de hasta 17 400 psi (120 MPa) en motores diésel de inyección directa, motores de gasolina turboalimentados y motores de combustible de alcohol.

Al igual que otros recubrimientos King, el recubrimiento GPC protege contra la escasez de aceite y el contacto de metal con metal.

El diseño y los materiales exclusivos de los cojinetes King GPC les permiten operar en condiciones de lubricación mixta (parcialmente hidrodinámica) y una capacidad de carga extremadamente alta, al mismo tiempo que brindan una adaptabilidad excelente.