valvula compuesta ceramica para motores de combustion interna y ...

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dera que los manguitos que contienen las fibras
unidireccionales axialmente alineadas e impregnadas
con cerámica susceptible de unirse por calentamiento,
y opcionalmente un material precursor
de la matriz, pueden obtenerse empleando la
tecnología de pultrusión (N. del T.: extrusión
por estirado) convencional. En efecto, se considera
que los métodos de producción en serie
para la fabricación de las válvulas acabadas o las
válvulas preforma, implican generalmente el conformado
del vástago de la válvula, la campana
de la válvula o incluso una estructura en forma
de válvula que comprenda el vástago y la campana
de la válvula a partir de un material que ya
contiene la matriz de cerámica y opcionalmente
de carbón y/o otra cerámica adecuada o un precursor
de dicha matriz impregnado dentro. esto
puede ser efectuado por varias técnicas estándar,
incluyendo el moldeo por inyección, moldeo por
compresión, extrusión y pultrusión. El moldeo
por inyección, moldeo por compresión y la extrusión
están generalmente asociados con el procesado
de fibras discontínuas y así sonmás adecuados
para formar la sección de la campana de
la válvula, pero pueden ser usados para formar la
parte del vástago en donde las fibras discontínuas
razonablemente alineadas son adecuadas para las
necesidades del vástago. Cuando el alineamiento
de las fibras puede ser contínuo como p. ej. mediante
la extrusión de preformas del vástago, entonces
la parte de la campana puede formarse sobre
el vástago mediante el subsiguiente moldeo
(p. ej. mediante moldeo por compresión o por
inyección). También es factible el infiltrar y formar
la matriz en una preforma de fibras mediante
infiltración química en fase vapor. Los expertos
en la materia valorarán la relación mutua entre
economia y rendimiento (p. ej. rigidez, entre un
vástago compuesto de un haz alineado de fibras
contínuas y un vástago compuesto de un haz de
fibras discontínuas generalmente alineado.
Se deduce fácilmente que pueden emplearse
variadas combinaciones de los métodos de fabricación
por piezas sueltas y de producción en serie.
Por ejemplo, un vástago formado por el método
de fabricación por piezas sueltas descrito más
arriba podría combinarse con la inyección de la
campana o moldeo por compresión de la misma
sobre él.
Una forma sencilla de rellenar el manguito es
trenzar las hebras de fibras cerámicas adecuadas
para manguito, alrededor del haz de fibras
de refuerzo a medida que ambos sobresalen del
aparato de trenzado. La pultrusión se considera
una técnica adecuada para formar haces de fibras
contínuas, mediante la cual los haces de fibras
infiltrados con el precursor de la matriz pueden
ser enrollados por técnicas de bobinar filamentos
para formar un manguito. Alternativamente
se puede extrusionar o pultrusionar el núcleo de
un vástago dentro de un manguito trenzado que
ha sido expandido (p. ej. mediante compresión).
En pequeña escala puede simplemente rellenarse
a mano dentro del manguito. En cualquier caso
se obtiene un manguito relleno de una longitud
escogida, típicamente alrededor de 152 mm (6 puladas).
De preferencia debe estar relleno con un
haz unidireccional de fibras contínuas de aproxi-
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madamente la misma longitud.
La campana puede conformarse mediante medios
convencionales tales como el moldeo a partir
de material cerámico de consistencia flexible
yplástica que puede ser endurecido por calentamiento
(p. ej. sílice o alúmina o silicato de metal
alcalino, coloidales) y contiene fibras cerámicas
discontínuas que están normalmente orientadas al
azar o bien orientadas a lo largo del contorno de
la campana.
Un método preferido de revestimiento emplea
la deposición química en fase vapor. La CVD
es un procedimiento bien conocido para la deposición
de revestimientos como el carburo de silicio
y/o nitruro de silicio sobre sustratos adecuados
resistentes al calor. Cuando se emplea la CVD,
la válvula preforma podría por ejemplo ser posicionada
en una cámara caliente (p. ej. 1000
◦ C). Una mezcla de tetracloruro de silicio y metano
por ejemplo penetran en la cámara y se disocian
parcialmente reaccionando al entrar en contacto
con las superficies calientes y depositando
de este modo una capa de carburo de silicio sobre
la válvula. Si se substituye el metano por
amoníaco, se deposita el nitruro de silicio. Una
mezcla de metano y amoníaco con tetracloruro de
silicio despositará una mezcla de carburo de silicio
y nitruro de silicio. Estos depósitos externos son
densos, extremadamente duros, y proporcionan a
la válvula una prolongada resistencia al desgaste.
El compuesto acabado es altamente resistente
al desgaste, impactos, esfuerzos, carlos y humos
del motor. Es ligero y dimensionalmente estable a
las temperaturas de empleo. Para ejecuciones en
donde pueden emplearse fibras de carbón/grafito
ymatriz,laválvula terminada resultante es especialmente
ligera.
Puede emplearse el acabado o mecanizado de
la superficie para aumentar la uniformidad de las
válvulas acabadas. En muchos casos nuestro proceso
de formación de válvulas es suficientemente
exacto para hacer válvulas de acuerdo con las
tolerancias dimensionales especificadas, con un
mínimo de mecanizado.
Los expertos en la materia reconocerán que
aunque las características de la válvula resultante
a partir de varios métodos de fabricación serán
similares, no son necesariamente idénticas. Consecuentemente
la selección de los métodos de procesado
así como la selección de los materiales empleados
en la fabricación de las válvulas puede
estar influenciado por las limitaciones de la realización
y del costo.
Las consideraciones típicas de la realización
incluyen normalmente el peso de la válvula, su
resistencia al desgaste, su resistencia a la erosión
y corrosión (incluyendo la oxidación), y su total
exactitud mecánica. La selección del material
se verá influenciada por estas consideraciones.
Por ejemplo, dado que se desea un peso pequeño,
se verá favorecido el empleo de materiales
de baja densidad (p. ej. el carbón). La exactitud
mecánica puede aumentarse empleando materiales
que son fuertes y resistentes tanto a la fractura
mecánica como al esfuerzo térmico (p. ej. materiales
de baja expansión térmica con resistencia
a la fractura, como el carbón, sílice o nitruro de
silicio).
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