Una publicación de Federal-Mogul para los expertos en motores, basada en los estudios sobre acabado de los cilindros realizados por Sealed Power.

Federal-Mogul ha editado esta guía a fin de asistir a los reconstructores y rectificadores de motores en la preparación correcta de las paredes de los cilindros. Los días de pasar un bruñidor de esferas a lo largo del cilindro, y armar el motor han pasado. Hoy en día los motores funcionan a mayor temperatura, tienen tolerancias más ajustadas y requieren materiales de revestimiento avanzados en la cara de contacto de los anillos, a fin de alcanzar la calidad de equipo original en cuanto a consumo de aceite y vida útil del motor se refiere. Esta guía está diseñada para proveer al reconstructor profesional de motores con la información esencial para obtener consistentemente bajos consumos de aceite y durabilidad del motor
La primera parte incluye información sobre la forma de medir el acabado superficial. Esta medición es simple, pero debe ser efectuada correctamente. Su representante Federal-Mogul puede ayudarle a obtener el Juego de Fax Film (Película de Facsímile) necesario, la forma más fácil y confiable de medir el acabado del cilindro.
La segunda parte, incluye información acerca del bruñido correcto de los cilindros con los procedimientos recomendados por Federal-Mogul, desarrollados a través de años de extensos estudios sobre la preparación correcta de la pared de los cilindros.

La Evolución de los Acabados de Superficie

Durante años, el acabado de los cilindros se ha analizado usando como parámetro el promedio de la rugosidad (Ra). Esta medición es muy efectiva para determinar la "suavidad" del cilindro después del bruñido, pero no es suficiente para determinar si ha sido acabado correctamente. La preparación del acabado del cilindro es muy importante. El acabado correcto permite que los anillos asienten rápidamente y duren más tiempo, minimizando el pasaje de gases y reduciendo el consumo de aceite.
Últimamente, se ha generado un interés considerable por reducir aún más el consumo de aceite en los automóviles.

Este interés está impulsado por dos factores primordiales, primero, tener mayor flexibilidad en el diseño del control de emisiones y segundo, conseguir mayor durabilidad o alto kilometraje del motor En el pasado, el bajo costo de operación y la conservación del petróleo generaron este interés. Hoy en día, los estándares mas exigentes han hecho el asunto mucho más susceptible, por lo que es muy importante para los reconstructores de motores el producir un acabado que cumpla o exceda las especificaciones de equipo original.

El acabado de los cilindros es un factor primordial para el consumo de aceite del motor de combustión interna. La mayoría de los problemas de los anillos son causados por un acabado incorrecto. El montaje de los anillos sobre un acabado excesivamente rugoso resultará en alto consumo de aceite y desgaste. Es muy importante que el bruñido deje al cilindro con una superficie que no solamente distribuya el aceite, sino que actúe también como una superficie de soporte, en la cual pueda formarse una película de aceite Debido a ésto, los ingenieros han buscado otros métodos, más efectivos, de analizar los cilindros.

En el proceso de calibración de los cilindros, es muy importante dejar el espesor de material adecuado para el bruñido. Un espesor de 0,050 a 0,076mm será todo lo necesario cuando se efectúe correctamente la operación de bruñido. Al acabar un cilindro, es importante quitar todo el material fracturado dejado en la superficie por el rectificado.

Cambios Tecnológicos en los Anillos de Pistón

Muchos motores actuales utilizan anillos de compresión de alta resistencia y espesor delgado, con revestimientos de la cara de contacto compatibles con las altas temperaturas de operación. Estas pueden alcanzar los 315°C para los anillos superiores y 150°C para los anillos de la segunda ranura. El uso de anillos superiores de hierro fundido simple, puede resultar en rotura y en una vida muy corta del motor reconstruido. La nueva tecnología de anillos de pistón proporciona materiales premium que soportan altas temperaturas de operación, resisten el desgaste de la cara de contacto y sellan la ranura del pistón y la pared del cilindro. Los juegos de anillos Sealed Power Premiun de Federal-Mogul, utilizan anillos superiores con revestimientos de la cara de contacto resistentes al desgaste y preasentados, para un óptimo rendimiento en motores reconstruidos con buenos acabados y geometría de los cilindros.

Los motores actuales, también usan anillos de control de aceite de baja tensión, con láminas cromadas y preasentadas, a fin de proporcionar un control superior del aceite con fricción reducida. El rendimiento del anillo de pistón de equipo original, es importante para asegurar el funcionamiento correcto de los sensores usados en los motores modernos controlados por computadora.

Históricamente, los juegos de anillos económicos fueron extensamente usados por los reconstructores de motores de automóviles, por su capacidad de adaptarse a una amplia variedad de acabados de los cilindros. Muchos de estos de anillos son cuestionables en comparación con las normas de equipo original para los motores actuales. Los juegos de anillos económicos "asientan" en los acabados de cilindros subestándar, pero, en el proceso de "asentamiento", también se desgastan parcialmente.

El resultado es una reconstrucción que no proporciona el rendimiento y la durabilidad de equipo original.

Los juegos de anillos económicos, que consisten generalmente de anillos de compresión superiores de hierro fundido no revestidos con materiales resistentes al desgaste, tienen aplicaciones limitadas. Nosotros sugerimos que los motores sean reconstruidos de acuerdo a las especificaciones de equipo original. El duplicar la función y los diseños de los anillos de equipo original es muy importante para asegurar el rendimiento del motor. Los anillos de pistón Sealed Power de Federal-Mogul cumplen o exceden las especificaciones de equipo original cuando se usan de acuerdo al catálogo de aplicaciones.

Metodología para la Medición del Acabado de los Cilindros

Figura 1: Un buen acabado

A fin de soportar las recomendaciones de Federal-Mogul para el bruñido de los cilindros, se adoptó una metodología de prueba para examinar los acabados creados bajo distintas circunstancias. Las técnicas más comúnmente usadas para la evaluación de los acabados de superficie de los cilindros son:

Fax film: Es una replica plástica de la superficie que puede ser examinada microscópicamente para evaluar el acabado.

Analizador de superficie (Rugosímetro): Utiliza un palpador que sigue el relieve del cilindro, el trazado es procesado electrónicamente, brindando así parámetros numéricos.

Probeta metalúrgica: Es una sección transversal cortada del cilindro y montada para su observación en microscopio.

Microscopio electrónico de exploración: Permite evaluar el perfil superficial de una sección cortada, altamente aumentada, del cilindro.

La impresión de la superficie del cilindro por medio del fax film es muy parecida a un modelado por contacto en yeso,

Figura 2: Un mal acabado

excepto que se usan película plástica y solvente sobre la superficie bruñida y limpia del cilindro. La impresión obtenida puede ser entonces estudiada bajo ampliación y luz polarizada, o también puede ser fotografiada y analizada. El uso del fax film y otras técnicas, han permitido a Federal-Mogul analizar y evaluar los procesos de bruñido.

Los resultados de estos estudios han conducido al establecimiento de las especificaciones para un buen acabado de los cilindros, que son utilizadas por la mayoría de los reconstructores de motores (ver Figura 1).

También, se ha comprobado, tanto a satisfacción de Federal-Mogul como de los reconstructores, que el acabado de los cilindros tiene un efecto pronunciado en el consumo de aceite y la duración del motor La mayor ganancia de los reconstructores que han optado por el buen acabado de los cilindros, ha sido no sólo la reducción del consumo de aceite en promedio, sino también la disminución de la variación entre motores reparados.

Es esencial, al leer este estudio, prestar especial atención a la relación entre el microacabado producido y el metal fracturado, o cuando se producen desvia­ciones de los métodos prescritos de bruñido posterior al rectificado (ver Figura 2).

Medición del Acabado de Superficie

Figura 5:
Superficie con Crestas Agudas

Los analizadores de superficie, o rugosímetros, son valiosos en la evaluación del acabado de los cilindros porque brindan una representación altamente ampliada del contorno, y calculan los parámetros numéricos que cuantifican las características de la superficie

El parámetro más importante para el reconstructor de motores en el control del acabado del cilindro, es el promedio aritmético de desviación de la profundidad media de las irregularidades de la superficie, o Ra. Estas lecturas puede obtenerse con rugosímetros económicos. Los equipos más sofisticados también calculan valores adicionales tales como la familia de parámetros Rk que permiten la evaluación del soporte y de las características de retención de aceite de la superficie.

Figura 6:
Superficie con Crestas Aplanadas

Los trazados mostrados muestran las diferencias entre una superficie relativamente áspera, de puntas agudas, con un acabado Ra de 28µ pulgadas, comparado con una superficie más "plana" con valores Ra de 13µ pulgadas. Como puede verse, el acabado más suave y plano brinda una superficie más apta para soportar la película de aceite y crestas menos agudas, que de otra manera provocarían el rozamiento fuerte y desgaste de anillos y cilindro.

Es importante reconocer que los rugosímetros sólo brindan información en dos dimensiones, y que no diferencian entre una aspereza o una partícula suelta del metal. Por esa razón, debe usarse el fax film junto con el rugosímetro, asegurándose así de haber logrado superficies bien mecanizadas con los valores Ra correctos

Requisitos para el Buen Acabado de los Cilindros

El acabado de los cilindros implica mucho más que el simple alisado de la superficie rugosa dejada por el rectificado o el bruñido grueso. El bruñido de acabado debe sacar todo el material fracturado dejado por el proceso de mecanizado grueso en la superficie del cilindro. Si el cilindro se rectifica a un tamaño igual o menor a 0,013mm por debajo de su dimensión, el bruñido final producirá solamente un entrecruzado superficial que los anillos eliminarán rápidamente, quedando una superficie áspera para su deslizamiento, lo que resultará en alto consumo de aceite y desgaste anormal.

El bruñido debe dejar al cilindro con una superficie que distribuya el aceite, sirva como reserva de aceite y dé lugar a que escapen el metal de desgaste y las partículas abrasivas. Al mismo tiempo, deberá contar con suficientes áreas planas (plateaus o mesetas) que actúen como superficies de soporte en las que puedan formarse películas lubricantes. Además, esta superficie debe permitir una cantidad controlada de desgaste entre el cilindro y los anillos, de manera que éstos asienten.

La forma de lograr este acabado "ideal" de los cilindros, es rectificar hasta 0,076mm antes de su medida final, luego bruñir con piedras de grano #220 dejando 0,025mm para el acabado con piedras de grano #280 (en casos especiales pueden usarse piedras de grano #400). Este paso final es el más crítico. Si el operador usa piedras de grano #400, debe tener cuidado para evitar el "glaseado" de la superficie.

El cilindro debe quedar con una superficie acabada en el rango de 10 a 20 Ra, compatible con cualquier anillo Sealed Power ya sea éste común o revestido con molibdeno o cromo. La calidad del acabado de los cilindros (rango Ra adecuado, sin distorsión ni metal protuberante o plegado) es mucho más importante que el procedimiento o equipo utilizados para lograrlo

Las camisas de cilindro Sealed Power de Federal-Mogul, se fabrican con este acabado y son un ejemplo de cómo debe ser una buena superficie para los anillos. El acabado con bruñidor de esferas no se recomienda , ya que éste no quita el material necesario para lograr el acabado adecuado de los cilindros. La única forma adecuada de sacar el material es mediante el uso de bruñidores abrasivos rígidos, tales como los que usan piedras de carburo de silicio. Finalmente, la mayoría de los problemas de anillos, son consecuencia del acabado inadecuado de los cilindros, o por no lavarlos con agua jabonosa caliente y cepillo de cerdas duras para sacar los restos de material de bruñido de sus superficies. Todos los anillos de pistón Sealed Power y Speed-Pro de Federal-Mogul son preasentados en fábrica, por medio del lapidado de su cara de contacto en dispositivos similares a los cilindros.

Debido a ésto, es sumamente importante seguir los procedimientos de bruñido para permitir el rápido asentamiento de los anillos revestidos.

El Buen Acabado de los Cilindros

El diagrama del fax film y de la sección transversal (Fig. 7) muestran un acabado que cumple con las especificaciones establecidas en el inserto de la Figura 8.
La Figura 9 muestra una fotografía de un cilindro bien acabado.
Este acabado brindará buena distribución de la película lubricante, soporte adecuado a las partes con movimiento alternativo, rápido asentamiento con mínimo desgaste, buen control de aceite y larga duración.


ESPECIFICACIONES

  1. Ángulo de entrecruzado de 22° a 32°
  2. Corte uniforme en ambas direcciones
  3. Corte limpio, sin bordes agudos, libre de
    metal arrancado o plegado
  4. Microacabado de 10 a 20 Ra
  5. Libre de glaseado
  6. Libre de partículas incrustadas

Figura 8:  Especificaciones de un Cilindro Bien Acabado

Desviaciones Comunes de un Buen Acabado de Cilindros Causas y Efectos.

Desviación: Material Plegado y Arrancado Juntamente con Estrías Entrecruzadas Profundas

Figura 16: Diagrama - Acabado plegado y arrancado

Las líneas diagonales, gruesas e irregulares del esquema del fax film (Fig. 16), ilustran el metal plegado y arrancado a lo largo de los bordes de las estrías entrecruzadas. Si estas estrías no estuviesen plegadas sobre los bordes, serían líneas rectas, porque las partículas de abrasivo de las piedras de bruñir cortan estrías rectas y no irregulares.

En el diagrama de la sección transversal, se muestra el perfil irregular de la superficie representado por la línea oscura gruesa. Nótese que estas estrías son excesiva­mente anchas y profundas, también, que la abertura de las mismas es menor en la superficie del cilindro que debajo o en la raíz de la estrías, demostrando que los bordes de las estrías están "plegados" en lugar de cortados limpiamente.

La foto del fax film (Fig. 17) muestra el metal arrancado y plegado a lo largo del borde de las estrías anchas y profundas, tal y como aparecen en un cilindro real. También, se puede ver el metal, plegado, ácilmente desprendible.

Causa:

La causa más común de este tipo de desviación son las piedras de bruñido muy duras y de grano demasiado grueso. Otras causas mayores son el desgaste y desprendimiento inadecuado de las piedras, la viscosidad demasiado alta del refrigerante y la presión de corte excesiva.

Efecto:

El efecto de esta desviación es el excesivo consumo de aceite. Debido a que las estrías demasiado anchas y profundas transportan aceite que no sirve a ningún propósito, desde el punto de vista de la lubricación.

El desgaste excesivo también acompañará esta desviación debido a la gran cantidad de material despren­dible a lo largo de los bordes de las estrías, las que deben desgastarse para formar una superficie compatible con los anillos de pistón.

El periodo de ablande del motor se extenderá en demasía, juntamente con un control de aceite pobre y desgaste excesivo.

La experiencia ha demostrado que este tipo de des­viación, resulta en una variación considerable del consumo de aceite de motor a motor


Figura 17:  Fax Film del acabado arrancado y plegado

Desviaciones Comunes de un Buen Acabado de Cilindros Causas y Efectos
Desviación: Corte Monodireccional

En el diagrama del fax film (Fig. 18), hay líneas gruesas y oscuras que corren hacia abajo y hacia la derecha, mientras que son menos obvias las líneas claras que corren transversales hacia la izquierda. La ilustración señala que casi todas las estrías corren en una dirección, hacia abajo y hacia la derecha.

En la foto del fax film (Fig. 19), se muestra el patrón característico de un corte monodireccional. Las estrías son demasiado anchas y profundas, mal espaciadas, y la superficie plana o "plateau" no está desarrollada. El corte monodireccional, es generalmente visible a simple vista.

Causa:

En general, la causa de este tipo de acabado, es el mal mantenimiento del equipo o la presión incorrecta de las piedras. Generalmente, hay luz excesiva entre las piedras y el cuerpo del bruñidor o demasiado juego en las juntas universales.

Efecto:

La experiencia demuestra que, generalmente, los cilindros con bruñido monodireccional, están afectados por una condición de espiral o "tirabuzón" Esta superficie es muy pobre para el buen asentamiento de los anillos, ya que golpean con el movimiento alternativo del pistón, y tienden a girar excesivamente en su ranura, resultando en mal asentamiento y desgaste lateral excesivo de anillos y de corte en una sola dirección ranuras. Esta ilustración, muestra a lo que se enfrentó un reconstructor de motores en un porcentaje -


Figura 19:
Fax Film de Un Corte Monodireccional


Figura 18: Diagrama

apreciable de motores no satisfactorios para sus clientes en cuanto al consumo de aceite.
Los motores consumían alrededor de 1 litro de aceite cada 1300km en lugar de cada 4800km. El análisis del acabado de los cilindros reveló serias desviaciones con respecto a un buen acabado. (Fig. 20)

  • Corte monodireccional
  • Planos (plateaus) glaseados
  • Estrías anchas y profundas
  • Mala distribución de estrías entrecruzadas



Figura 20:
Foto de fax film antes de la puesta en marcha

Conclusiones

Las pruebas de motores con distintos acabados de cilindro, han demostrado que este es un factor importante en el consumo de aceite y la durabilidad del motor La mayor ganancia para los reconstructores de motores que adoptaron buenas especificaciones de acabado, no ha sido solamente la mejora en el consumo promedio de aceite, sino la reducción de la variación del consumo de aceite entre motores.

El análisis de los diferentes acabados comprobados en el estudio, resultó en la identificación de las diversas desviaciones a partir de un buen acabado, y la determinación de su efecto en el rendimiento del motor, tomando como referencia el consumo de aceite:

Resumen de las Desviaciones más Comunes a partir de un Buen Acabado de Cilindros
Sus Causas y Efectos

DEFECTO

EFECTO EN EL RENDIMIENTO DEL MOTOR

MAYORES CAUSAS COMUNES

1 .   Estrías entrecruzadas anchas y profundas.

Causan desgaste anormal y excesivo consumo de aceite, alargan el período de "asentamiento" y producen variaciones de motor a motor.

Piedras de grano demasiado grueso, desgaste anormal de las piedras, viscosidad de refrigerante muy alta, presión excesiva de las piedras.

2.   Entrecruzado con estrías ¡rregularmente espaciadas.

Pobre distribución del lubricante, variación en el tiempo de asentamiento.

Piedras de grano demasiado duro, piedras de grano demasiado grueso, desgaste anormal de las piedras, carga variable y desprendimiento.

3.   Entrecruzado con estrías plegadas y fragmentadas.

Asentamiento lento de los anillos, rayado y alto desgaste, poca duración y alto consumo de aceite, aumento de temperatura de los anillos, excesiva variación en rendimiento de motor a motor.

Detención insuficiente al final de cada carrera de bruñido, piedras de grano demasiado grueso.

4.  Acabado "glaseado"

Asentamiento lento, aumento del consumo de combustible, mayor variación de motor a motor.

Piedras tupidas por ser de grado demasiado duro, refrigerante de alta viscosidad, debida a contaminación presión excesiva de piedras, detención prolongada al final de cada carrera.

5. "Bruñido" monodireccional.

Giro de los anillos, desgaste rápido, asentamiento pobre, alto consumo de combustible.

Excesivo juego en los componentes del bruñidor, tales como las juntas universales, o luz excesiva entre los portapiedras y el cuerpo.

6. Ángulo "chato" de entrecruzado.

Mala distribución del lubricante, altas fuerzas de impacto en los anillos, asentamiento lento, desgaste excesivo, poca duración.

Velocidad lineal lenta en comparación a las r.p.m. usadas.

7. Partículas incrustadas en la superficie.

Similar al No. 3.

Mal desgaste y acción de corte de las piedras, volumen bajo de refrigerante.

8. Metal arrancado de la superficie del cilindro.

Aumento del consumo, reducción de uniformidad de motor a motor.

Grado de piedras muy duro, presión excesiva de piedras, periodo de bruñido demasiado corto.

9. Falta de uso de placas de torsión.

Distorsión de los cilindros durante el bruñido.

 

El Proceso de Bruñido

La mejor manera de asegurar la calidad es mantener un proceso consistente controlando:

  • El buen rectificado del cilindro, con una herramienta bien afilada
  • El espesor dejado para el bruñido
  • La especificación de las piedras
  • El refrigerante, limpio y abundante


Bruñido con Máquina Portátil

  • El uso de placas de torque
  • Las RPM y carreras reciprocantes
  • La presión de corte en la 1ra. etapa
  • Los periodos de reposo y la presión en la 2da. etapa


Bruñido con Máquina de Pedestal

Recomendaciones Básicas

Aunque no pretendemos establecer métodos de bruñido, nuestras investigaciones nos han llevado a formular ciertas recomendaciones generales. Entiéndase que sólo son una guía básica, y que deberán modificarse según las condiciones especificas.

VELOCIDADES

La velocidad superficial es extremadamente importante para lograr los objetivos del bruñido. Los dos movimientos de rotación y alternativo, deben ser selectivamente ajustados e interrelacionados para obtener la máxima eficiencia del abrasivo.

Si las piedras se comportan agresivamente, el incremento de la velocidad lineal en relación a la de rotación, frecuentemente mejorará los resultados. Si ésto no mejora la acción abrasiva, se deberán disminuir las RPM. Si las piedras se comportan "muy suaves" se deberá seguir el procedimiento inverso.

VELOCIDADES DE BRUÑIDO RECOMENDADAS PARA TODO TIPO DE ANILLOS DE PISTÓN


El control de la presión, es muy importante en la efectividad del proceso de bruñido, y ha sido grandemente mejorado a través de la aplicación de la hidráulica en oposición a los métodos manuales o por medio de resortes. Para mantener la acción de corte deseada, las presiones de bruñido se mantendrán relativamente bajas, mientras que la velocidad lineal se mantiene alta y las RPM bajas. La presión de las piedras debe estar entre 3,5 y 8,5 kg/cm2, y directamente relacionada con la dureza de penetrabilidad del metal a ser bruñido.

Las presiones demasiado altas deben evitarse porque:

• El desgaste de las piedras será demasiado rápido, resultando en el uso ineficiente del abrasivo.

• La remoción de material disminuye en lugar de aumentar. Esto es causado por la interferencia de las virutas, lo que evita la penetración del abrasivo en el material.

• Los acabados serán inferiores y no uniformes. Esta condición es, también, causada por la interferencia de las virutas y el desprendimiento excesivo localizado, en lugar del que debe producirse normalmente a través de todo el área de contacto de las piedras.

REFRIGERANTES

Se recomienda un flujo abundante de refrigerante para el bruñido de los cilindros, a fin de:

• lograr la remoción de las partículas sueltas de abrasivo y de las virutas metálicas, de la cara de contacto de las piedras.

• conseguir el acabado deseado.

• mantener una temperatura relativamente baja sobre toda el área de trabajo.

El tipo de refrigerante usado es extremadamente importante para el logro de resultados satisfactorios.

Se deberá usar una marca reconocida de aceite de bruñido liviano, de especificación 45 S.U.V a 38°C. A fin de mantener resultados satisfactorios en cualquier operación de bruñido, la condición del refrigerante es tan importante como su tipo.

Un filtro adecuado debe formar parte de cada sistema refrigerante. La limpieza es esencial para evitar rayaduras, proteger las piezas internas de la bomba de refrigerante, proteger la piel del operario e incrementar la vida útil del refrigerante. La instalación de filtros es solamente el primer paso, para mantener su eficiencia deberá prestársele servicio constante.

De ser necesario, el refrigerante deberá ser enfriado, a fin de proporcionar una temperatura uniforme, preferiblemente alrededor de 21 °C. Esto ayudará a mantener la viscosidad del refrigerante y el área de trabajo lo suficientemente fría para evitar la distorsión térmica.

PLACAS DE TORQUE

Para asegurar que los anillos funcionen correctamente, es importante que el acabado de los cilindros se lleve a cabo correctamente. Primero, instale y apriete al torque especificado las tapas de bancada.

Luego, instale las placas de torque en la parte superior del bloque, y apriételas al torque especificado.

El diseño de los bloques es bastante complejo, contando con secciones gruesas y delgadas, que pueden distorsionarse según fuere la presión ejercida debida al apriete de las tapas de cilindro y tapas de bancada. La instalación en el bloque de placas de torque y de las tapas de bancada, simula la condición de armado del motor, reduciendo la distorsión de los cilindros.

Las placas de torque se están tornando muy importantes en el acabado de los cilindros. Las placas de torque se requieren en ciertos bloques de motor para evitar la distorsión de los cilindros y el rozamiento de los pistones. Los beneficios incluyen un mejor rendimiento y reducción del consumo de aceite.

Acabado Típico de Cilindros Bruñidos - Especificaciones para Cilindros
de Motores Peque
ños y de Automóviles

Esta especificación cubre los requerimientos de acabado aplicables al bruñido de una etapa. El cilindro debe ser examinado por medio del fax film, S.E.M. (microscopio electrónico) o el rugosímetro.

FAX FILM:

Se utilizarán fotomicrografías de 100X (aumen­tos) para evaluar las siguientes características:

  1. Ángulo de entrecruzado de 22° a 32° desde
    la horizontal
  2. Corte uniforme en ambas direcciones
  3. Corte limpio, libre de material arrancado,
    plegado o arrastrado.
  4. Libre de "pulido o glaseado" y partículas
    incrustadas.

RUGOSÍMETRO
(ANALIZADOR DE SUPERFICIE)

Se debe usar un instrumento del tipo de aguja con palpador con radio máximo de extremo de 200 n in (micropulgadas) (5|j. m.), capaz de determinar los siguientes parámetros: (Ref. Hommel T-2000) la longitud de trazo (L) debe ser de .20" (4,8 mm) y el corte de onda (A.C) debe ser de .030" (0,8mm).

Las evaluaciones deben realizarse con un pro­medio de tres lecturas en cada cilindro. Sólo una lectura individual podrá estar fuera de las especificaciones anteriores para cualquier parámetro.
Para el control de aceite y la vida útil de los anillos, no hay factor más importante, que el correcto acabado de los cilindros.

¿Le han regresado a usted, alguna vez un mo­tor recién reconstruido con los anillos prematu­ramente desgastados y excesivo consumo de aceite? ¿Ha tratado de determinar la causa?

Las pequeñas variaciones en la superficie de los cilindros pueden tener un marcado efecto en el consumo de aceite y en el desgaste del motor Estas variaciones no pueden ser detec­tadas a simple vista o aún al tacto más sensible.

El bruñido de los cilindros implica mucho más que alisar la superficie rugosa, tipo rosca, dejada por el rectificado o la operación de bruñido grueso (Fig. 10).



Figura 10: Apariencia de rosca de tornillo



El bruñido de acabado debe ir más allá del metal fracturado por la operación de rectificado. Es un hecho aceptado, que el rectificado causa la fractura del metal al costado de la herramienta así como debajo del corte. Es importante dejar suficiente material, para el bruñido de acabado, a fin de eliminar completamente el material fracturado de la superficie (como se muestra en la Fig. 11).


El rectificado por sí mismo o el bruñido ligero no son suficientes. No importa cuan finos parezcan a simple vista, siempre habrá agudas crestas y valles. Bajo el microscopio, la superficie rectificada aparece arrancada y fragmentada con muchas depresiones relativamente "profundas" (0,050mm, ver Fig. 12).



Al no haber una superficie compatible, los anillos tratarán de prepararía. Entonces ocurrirá el contacto de metal con metal, las altas temperaturas, debido a la fricción, la soldadura parcial y el arrastre. Las partículas grandes de metal arrancado y fragmentado durante la operación de rectificado, serán atrapadas entre los anillos y la pared del cilindro (Fig. 13).

Los cráteres resultantes del metal arrancado durante el rectificado de los cilindros, retendrán mucho más aceite del necesario para la lubricación, el que se quemará cada vez que encienda ese cilindro.
Si el cilindro se bruñe ligeramente, con piedras o con un bruñidor de esferas, las marcas de herramienta del rectificado reaparecerán luego de un corto periodo de funcionamiento (Fig. 14).

El bruñido debe dejar la superficie del cilindro con el acabado correcto, de manera tal que distribuya el aceite, sirva como reserva de aceite y proporcione espacio para el metal desgastado y las partículas abrasivas. Al mismo tiempo, deberá tener suficientes áreas planas o "plateaus" que actúen como superficies de soporte sobre las que puedan formarse películas de aceite. Teóricamente, los anillos de pistón (luego del ablande) nunca deberían tocar la pared del cilindro, deslizándose sobre una delgada película de aceite. La superficie del cilindro debe permitir un desgaste controlado durante el ablande. Esto permite que los anillos y cilindros se asienten. Una vez que ésto haya ocurrido y si los filtros de aire, del cárter y de aceite son correctamente mantenidos, el desgaste casi debería cesar

Figura 14: Cilindro ligeramente bruñido mostrando la reaparición de las marcas de herramienta de rectificado después de haber funcionado el motor

INSTALE Y APRIETE AL TORQUE ESPECIFICADO LAS TAPAS DE BANCADA Y LAS PLACAS DE TORQUE. Siendo el bloque de cilindros comple­jo por diseño y contando con secciones grue­sas y delgadas, se deformará a medida que el apriete de los pernos cause tensiones internas.

DEJE DE 0,050 A 0.076MM PARA EL BRUÑIDO. Cuando bruña a mano (velocidad del taladro de 200 a 450 r.p.m.) el tamaño del cilindro deberá ser de 0,050 a 0,075mm menor que el tamaño final deseado. Efectué un bruñido grueso con piedras de grano 180 a 220 hasta 0,012mm antes de la medida final. Termine el bruñido a la medida con piedras de grano 280. Cuando utilice una bruñidora automática tal como la CK-10, haga el acabado grueso con piedras gruesas hasta 0,063mm antes de la medida final. Bruña con piedras de grano 220 dejando 0,025mm para el bruñido de acabado con piedras de grano 280. Experiencias recientes han demostrado que cuando se bruñe manualmente o con una bruñidora automática, el acabado más fino proporciona los mejores resultados. Para motores a gas LPG o a gas natural, nosotros recomendamos piedras de grano 400 para las 6 a 10 carreras finales.

MANTENGA UN BUEN FLUJO DE REFRIGERANTE. Sature la pared del cilindro y las piedras de bruñido con un aceite de bruñido filtrado, limpio, de buena calidad. Se debe suministrar un flujo continuo de lubricante a las piedras y al cilindro que se esté bruñendo (Fig. 15).

Figura 15: Flujo continuo de lubricante aplicado a las piedras de bruñido y la pared del cilindro durante el bruñido

El uso de aceite de bruñido limpio, en el equipo manual, es igualmente importante. Es deseable que las piedras "se desgasten" durante el proceso de bruñido exponiendo en forma continua bordes cortantes limpios y afilados. El aceite de bruñido desplazará el abrasivo suelto y las partículas metálicas de las piedras y el cilindro. También, enfriará el área de trabajo y mantendrá las piedras cortando libremente. La temperatura de las superficies se reduce grandemente por el uso del aceite de bruñido, eliminando la posibilidad de que las piedras se "carguen"   lo que provoca que los pequeños bordes cortantes empujen en lugar de cortar, generando un cilindro con rayaduras profundas, estrías arrastradas, material arrancado y fragmentado y áreas vidriadas y pulidas.


COMIENCE EL BRUÑIDO CON UNA PRESIÓN DE CORTE FIRME EN LAS PIEDRAS, pero evite la excesiva presión que puede causar alto desgaste de las piedras y piedras entupidas. Las piedras entupidas quitan menos material y pueden producir una superficie irregular y pulida. Use un movimiento alternativo lineal rápido y constante para lograr un patrón romboidal bien definido. Un buen patrón debe tener cada lado del rombo a un ángulo de 20 a 30 grados con la horizontal.

PERMITA QUE LAS PIEDRAS DE ACABADO TRABAJEN LIBRES de esfuerzos severos durante las últimas 6 a 10 carreras finales. Esto genera las áreas lisas o "plateaus" deseables, en las que se puede formar una película de aceite. Cuando bruña con una máquina automática, la presión final de bruñido puede controlarse ajusfando la relación de alimentación a un valor bajo para producir superficies lisas o "plateaus"

LIMPIE TOTALMENTE LOS CILINDROS DESPUÉS QUE HAYA TERMINADO EL BRUÑIDO. La limpieza es esencial para eliminar el abrasivo y las partículas metálicas. Use una solución jabonosa caliente y un cepillo de cerdas duras (tal como los de limpiar inodoros). Cepille vigorosamente hasta que las burbujas permanezcan blancas, y enjuague cada cilindro con la solución jabonosa caliente para sacar todo el material extraño remanente. Luego, limpie y seque los cilindros con toallas de papel, hasta que éstas no muestren suciedad alguna. Luego, aplique abundante aceite de motor a los cilindros para prevenir su oxidación. Durante el armado, lubrique los pistones y anillos con aceite, ya que el arranque en seco resultará en el contacto de metal a metal, temperaturas elevadas, rayado y agarramiento.

Lista de Verificación para el Bruñido

  1. Apriete las tapas de bancada al valor especificado. Use placas de tonque en el bloque motor
    según se requiera.
  2. Verifique el montaje satisfactorio del equipo de rectificación sobre el bloque.
  3. Rectifique o haga un bruñido grueso del cilindro hasta 0,050 a 0,076mm antes del tamaño final
    deseado.
  4. Sature el cilindro y las piedras de bruñido con aceite para bruñido.
  5. Bruña con un suministro continuo de refrigerante.
  6. Bruña con una firme presión de corte.
  7. Ajuste las r.p.m. y la velocidad lineal alternativa para asegurar el patrón de entrecruzado
    correcto.
  8. Concluya la operación de bruñido con las piedras cortando a presión reducida, para producir el
    acabado liso o "plateau" deseado.
  9. Limpie completamente usando una solución jabonosa caliente y un cepillo de cerdas duras no
    metálicas.
  10. Limpie los cilindros con toallas de papel.
  11. Lubrique los cilindros para evitar la oxidación.
  12. Antes del armado lubrique los cilindros, los anillos y los pistones.

HUMEROS DE PIEDRA CON REFERENCIA A SUNNEN

Microacabado Aproximado

Tamaño de Grano

CK-10 Automática Juego de Piedras No.

Equipo Manual Juego de Piedras No.

85-105

70

EHU-13

 

133-170

70

 

AN-101

25-40

150

 

AN-201

25-35

220

EHU-525

 

20-25

220

 

AN-301

14-23

280

JHU-625

 

15-20

280

 

AN-501

8-13

400

JHU-820

 

5-10

400

 

N-37-J85

4-8

600

C-30-C03-81

 

3-5

600

 

NN40-C05

Bruñido de Cilindros de Aluminio
Reacondicionamiento de Cilindros de Aluminio

  • Cuando se bruñen cilindros de aluminio es muy importante usar el tipo y grado correcto de lubricante para mantener la superficie de las piedras libre de acumulación de material.
  • Utilice las mismas piedras que para los cilindros de hierro, sólo que de grado 200 en lugar de 100 para el bruñido grueso, ya que estas últimas pueden tallar y rayar los cilindros de aluminio.
  • Todas las piedras deben ser usadas con un aceite de bruñido de buena calidad.
  • Rectifique las piedras usando el calibre adecuado, ésto se hace debido al corte rápido y alta remoción de material.
  • Si el cilindro está rayado, elimine todo el material arrancado y desplazado antes de bruñir porque sino las piedras podrán cascarse.
  • Para los cilindros de aluminio con alto contenido de silicio, refiérase a la hoja de instrucciones Sunnen 1-AN-130.
  • El bruñido de acabado debe hacerse con piedras de grano 280, del mismo tipo usado para los cilindros de hierro.

Bruñido con Piedras de Diamante

En años recientes los fabricantes de equipo original crecientemente han ido a las piedras impregnadas con diamante, en reemplazo de las de carburo de silicio, para el bruñido de los cilindros. Primariamente esto se debe a las siguientes razones:

Mayor duración de las piedras. Por su desgaste muy lento, las piedras de diamante deben reemplazarse con menor frecuencia, reduciendo el paro de las máquinas. Esto es de gran importancia en las líneas de producción, pero no lo es para el reconstructor de motores que sólo hace una fracción del volumen de bloques.

Buena geometría de los cilindros. Debido al lento desgaste de las piedras, la cilindricidad y rectitud son muy consistentes a través de muchos motores. Nuevamente ésto es de menor importancia para el rectificador ya que cada cilindro es individualmente bruñido e inspeccionado.

Refrigerante con base acuosa. El bruñido con piedras de diamante puede hacerse empleando fluidos de corte sintéticos a base de agua, lo que le permite a los fabricantes de equipo original reducir el uso de hidrocarburos en sus plantas.

Los fabricantes de equipo original han logrado acabados aceptables, usando equipos específicos de alto volumen y controles de última generación. Sin embargo, para el reconstructor de motores hay una serie de desventajas en el uso de piedras de diamante.

Costo. Las piedras son costosas, haciendo prohibitivo para el rectificador el tener varios juegos de distinta graduación.

Tamaños específicos. Para que las piedras corten adecuadamente, sus caras de contacto deben tener un radio coincidente con el diámetro final del cilindro. Caso contrario sólo cortarán con sus bordes o con un área central angosta, lo que resulta en altas presiones y acabado inconsistente. Debido a su lento desgaste, es necesario tener un juego de piedras ajustado para cada diámetro de cilindro.

Apariencia pobre de la superficie bruñida. La desventaja mayor del bruñido con piedras de diamante es el acabado típicamente generado, desgarrado y pulido. Este es el resultado de la falta de desgranado de las piedras. Los fabricantes de equipo original minimizan esta condición mediante el uso de máquinas de bruñido muy elaboradas de dos etapas, controladas por computadora, y en algunos casos cepillando las superficies bruñidas para eliminar algo del metal fragmentado. Sin embargo, la operación de cepillado no elimina el metal arrancado y aplastado dentro de las ranuras del entrecruzado.

Cuando se usan piedras de diamante, debe tenerse cuidado y seguir procedimientos estrictos para obtener una superficie bruñida adecuada.

Procedimiento Federal-Mogul para el Asentamiento de Motores

Verificaciones y ajustes preliminares

Los botadores deben ajustarse para funcionar en un área lo más cercana posible al centro de su carrera. Deben ajustarse el suministro de combustible y el encendido. Debe usarse aceite lubricante e instalarse un nuevo filtro de acuerdo a las especificaciones del manual del conductor. No use aceite de ablande que no cumpla con las especificaciones. Prelubrique el motor y el turbocargador con un tanque a presión o un prelubrícador conectados a la galería de lubricación, o mediante el mando mecánico de la bomba de aceite, a fin de suministrar aceite a todos los conductos de lubricación.

Una causa común de rozamiento y atascamiento de las partes, cuando se pone en marcha un motor por primera vez, es la falta de lubricación llamada "arranque en seco" Esto puede ocurrir en un corto periodo, antes que el aceite bajo presión alcance a los cojinetes y otras partes vitales del motor, siendo minimizado por la prelubricación adecuada.

Puesta en marcha inicial

Ponga en marcha el motor y hágalo funcionar entre las 1000 y 1500 r.p.m., vigilando la presión de aceite. De no observarse, inmediatamente, presión de aceite, detenga el motor y verifique el sistema de lubricación. Cuando se observe la presión de aceite adecuada, haga funcionar el motor en ralentí rápido hasta que el refrigerante alcance la temperatura normal de operación, detenga entonces el motor y vuelva a verificar los niveles de aceite y refrigerante. De requerirse, vuelva a apretar la o las tapas de cilindros, efectúe los reajustes necesarios y verifique por fugas de aceite y refrigerante, corrigiéndolas de ser necesario.

Procedimiento de Ablande

Los motores armados con anillos de pistón Sealed Power no requieren un ablande prolongado. Evite los periodos largos de ralentí o arrastre excesivo del motor.

La operación moderada del motor permitirá un asentamiento inmediato de los anillos. Nosotros sugerimos que se sigan cuidadosamente los procedimientos establecidos por el fabricante de equipo original.

Los cambios en el diseño de los motores, los controles de emisiones más severos y los anillos de pistón presentados, han hecho que cambie la forma en que los motores de gasolina y diesel son inicialmente asentados. Los procedimientos de ablande perimidos resultarán en daños al motor y la anulación de su garantía.

Prácticas nocivas

• Evite el arrastre bajo cualquier condición de carga. El arrastre del motor se produce cuando el vehículo no responde inmediatamente al acelerador La velocidad del motor demasiado baja, no le permite desarrollar suficiente potencia para tirar" la carga.


• Evite largos periodos en ralentí. El ralentí excesivo, además de otros daños, baja la temperatura del motor y puede resultar en la combustión incompleta. El combustible no quemado lavará el aceite de las paredes de los cilindros, resultando en dilución de aceite, estas condiciones promueven el glaseado de las paredes de los cilindros y el rozamiento de las partes móviles.

El uso de los juegos de Fax Film de Federal-Mogul y su análisis en Laboratorio

El fax film es el método más rápido y económico de examinar la superficie de los cilindros. A través de una impresión de la superficie hecha con materiales especiales, una persona entrenada puede examinar las características, reconocer los problemas y recomendar soluciones. Otro método relativamente fácil es el trazado de la superficie. Este requiere del uso de equipo especial que es más caro, pero que brinda mayor información acerca del tipo de superficie del cilindro. Ambos, el fax film y el trazado de superficie son ensayos no destructivos. Los otros dos métodos de evaluación son destructivos, requieren equipo especial de laboratorio, son tediosos y caros. Las evaluaciones por medio de una sección transversal y del microscopio electrónico (SEM), pueden ser necesarias para la resolución de problemas complejos

Una sección transversal se hace cortando una porción del cilindro y montándola como probeta metalúrgica. Entonces puede ser examinada al microscopio para determinar la naturaleza de características tales como la superficie dañada del metal, que no puede ser observada por otro método, se muestra un ejemplo en la Figura 3.
La observación en el microscopio electrónico también requiere del corte de una pequeña pieza del cilindro, la que se coloca en una cámara al vacío para examinar su superficie en gran detalle, con alta ampliación. Se ve un ejemplo de imagen SEM de la superficie de un cilindro en la Figura 4.

La mayoría de los problemas pueden ser resueltos por medio del fax film. El personal técnico de Federal-Mogul está entrenado para tomar impresiones de fax film adecuadas, y cuenta con lo necesario para hacerlo, refiérase a los Apéndices B y C. Los trazados de superficie pueden llegar a ser necesarios y su ejecución pueden también concertarse a través del personal técnico. Los otros métodos serán recomendados por el personal de laboratorio cuando se encuentren con un problema muy difícil.

Apéndice A
Acabados Especiales - Referencias Técnicas

A través de este texto hemos tratado los números asignados a la textura superficial representativa del acabado deseado de los cilindros. Hemos tratado el tema del acabado de superficie y alentado al lector a profundizar en este tema, sí así lo desea.

A medida que se mecaniza una pieza (aquí limitaremos nuestro objetivo al rectificado y bruñido de cilindros), se fracturan o arrancan de su superficie virutas o partículas de metal. La superficie dejada queda deforme, con rayaduras, marcas de herramientas o de abrasivo.

Esta superficie mecanizada cuenta ahora con tres parámetros básicos: rugosidad, ondulación y forma. Para medir esta superficie y asignarle un número basado en un parámetro, nosotros usamos un instrumento llamado rugosímetro. En un extremo del instrumento, se encuentra un brazo con una púa (de piedra preciosa), caracterizada por una dimensión y facetado específicos para superficies específicas. Con el instrumento en posición, el brazo se mueve longitudinalmente hacia adentro y afuera en una distancia corta, midiendo la superficie palpada por la púa, en este caso las crestas y los valles dejados por la operación de bruñido.

Es muy importante que el lector entienda que no se puede caracterizar completamente un aspecto definido del acabado de superficie con sólo un parámetro. Es en este punto que, entendiendo la amplitud de los parámetros (son más de 20) el estudio de las superficies bruñidas puede tornarse científico y muy complejo. Manteniendo nuestro enfoque en el lado menos complejo, citaremos aquí algunos de los principales parámetros, que, a menudo, necesitamos conocer
Ra Promedio de Rugosidad; previamente llamado AA - Promedio Aritmético o CLA Promedio de Línea Central.

Rq Raíz Cuadrada Promedio o RMS

Plus Rp, Rk, R máx., Rv Rz, Rvm y Rzm

Téngase en cuenta que algunos rugosímetros pueden ser muy sofisticados en relación a gráficos y opciones de filtrado, y abarcan todos los parámetros.

Utilizando ya sea Ra o Rq, junto con otros mencionados, obtendremos un registro claro y conciso de nuestra superficie bruñida, que nos permitirá determinar si su acabado es compatible con los anillos de pistón escogidos.

De acuerdo con la tecnología actual de bruñido y aplicando la velocidad de rotación, velocidad lineal, aceite refrigerante, aglomerante y abrasivo correctos, nosotros podemos lograr el acabado de superficie de cilindros exacto, según los valores Ra o Rq (RMS) recomendados por el fabricante de los anillos de pistón.

Los valores numéricos obtenidos por el rugosímetro son bastante exactos. Cuanto más bajo el número más suave la textura de superficie.

El rectificador debe contar con el equipo de bruñido y usar las técnicas adecuadas para lograr consistentemente los valores Ra y Rq (RMS) de 10-30 µ in. o 0,25 - 0.75 µ m, sin olvidar que el cilindro debe ser recto y redondo a todo lo largo.

Apéndice B
Fax Film, Hoja de Datos

Solvente de fax film: Se hace disolviendo aproximadamente 30cm de fax film en una onza de acetona.

Artículos misceláneos:
Fluidos de limpieza tales como: desengrasante, acetona u otros comparables, trapos, algodón, pincel pequeño, guante de goma.


Procedimiento para el uso del fax film:

1. Escoja un área del cilindro y limpíela totalmente.

a. Frote la superficie con un trapo seco.

b. Desengrase el área con un trapo limpio y la solución de limpieza.

c. Finalmente, limpie la superficie con un algodón impregnado en la solución de limpieza (acetona). Repita ésto hasta que el algodón salga totalmente limpio.

2. Usando un pincel limpio, aplique una pequeña cantidad de solvente de fax film cuidando de que no se formen burbujas.

3. Inmediatamente aplique una tira de film cuidando de que no se formen burbujas, aproximadamente una pulgada de largo de fax film, y presione con un dedo de 20 a 30 segundos sin mover la tira, usando el guante para evitar las impresiones digitales. Debe tenerse cuidado para evitar que el solvente entre en contacto con el exterior de la tira. Un exceso de solución derretirá la tira.

4. Se requieren aproximadamente 5 minutos para el secado, aunque ésto dependerá de la temperatura y las corrientes de aire. Cuando la tira se haya secado satisfactoriamente, podrá desprenderse fácilmente. Si se la debe desprender como si fuese cinta adhesiva, será una indicación de que no se ha secado lo suficiente, provocando el que se arquee.

5. Coloque el fax film en el marquito de montaje, con el lado de la impresión hacia el emblema y la parte superior del cilindro hacia arriba, e identifíquelo.