Nuevos asientos y guías de alta conductividad térmica de Federal

Aug 01, 2023

La transferencia de calor mejorada reduce la temperatura de la válvula hasta en 70 °C

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10 de agosto de 2017, 11:15 a. m. ET

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BURSCHEID, Alemania, 10 de agosto de 2017 /PRNewswire/ -- Federal-Mogul Powertrain presentará nuevos materiales para asientos y guías de válvulas con conductividad térmica mejorada en la feria IAA 2017 en Frankfurt, Alemania. Adecuados para la producción en serie, los nuevos materiales de alta conductividad térmica (HTC) y el revestimiento del material de interfaz térmica (TIM) pueden reducir las temperaturas de la cabeza de la válvula hasta en 70 °C, lo que permite una mejor combustión y menores emisiones.

"Las temperaturas extremas de las válvulas que se experimentan en los motores reducidos altamente reforzados de hoy en día pueden reducir la vida útil de las válvulas a causa de la fatiga y las temperaturas críticas de los sellos de los vástagos y las guías de las válvulas, lo que da como resultado la necesidad de aleaciones de acero para válvulas costosas. Si se usa un tiempo de encendido tardío para reducir la Al proteger los componentes de las temperaturas críticas, aumentan las emisiones de CO2", explicó Gian Maria Olivetti, director de tecnología de Federal-Mogul Powertrain. "Al reducir las temperaturas de la cabeza de la válvula, ayudamos a eliminar estos problemas y, al desarrollar tecnologías adecuadas para la producción en serie, podemos respaldar las aplicaciones del mercado masivo". HTC también puede contribuir a obtener una distribución de temperatura circunferencial más uniforme en el inserto del asiento de la válvula y el material de la culata que lo rodea, eliminando los puntos calientes locales en beneficio de la reducción del desgaste y la disminución de la distorsión relacionada con la temperatura.

Cómo una mejor transferencia de calor significa válvulas más frías

El inserto del asiento es la ruta principal de calor desde la cabeza de la válvula hasta la camisa de enfriamiento de la cabeza del cilindro. Al alejar más calor de la cabeza de la válvula, los nuevos materiales del asiento reducen la temperatura en la parte más caliente de la cámara de combustión y bajan la temperatura del gas al final de la carrera de compresión: mejorando la resistencia a los golpes y permitiendo un rango más amplio de avance de encendido para permitir la optimización de la combustión. Los materiales también permiten la reducción de las emisiones de CO2 al eliminar la necesidad de enriquecer el combustible como medio de refrigeración. Para las aleaciones de la cabeza de la válvula de escape, cada reducción de temperatura de 20°C niega la necesidad de una actualización a la siguiente especificación de aleación más costosa.

La guía de la válvula es la ruta de calor principal desde el vástago de la válvula hasta la culata. Al alejar más calor del vástago de la válvula, el nuevo material de la guía de la válvula reduce las temperaturas locales por debajo de los umbrales críticos en los que los sellos del vástago de la válvula y el aceite lubricante comienzan a descomponerse.

Materiales HTC para mejorar la disipación del calor

Los materiales HTC de Federal-Mogul Powertrain son formulaciones de metal en polvo que se utilizan tanto en las guías como en las inserciones de los asientos, y las especificaciones son altamente configurables. Los asientos de válvula emplean infiltración de cobre para mejorar la transferencia de calor; Las guías de válvulas, que soportan temperaturas más bajas y requieren porosidad para retener el aceite, utilizan una combinación sutil de partículas de cobre libres y finas aleaciones de cobre interconectadas. En el caso de insertos de asiento de válvula compuestos de doble capa, el material secundario del inserto ya no es simplemente un "portador" de bajo costo para la capa de asiento funcional que contacta con la cabeza de la válvula; cumple un propósito de ingeniería al conducir más calor lejos de la cabeza de la válvula.

Recubrimiento TIM: un diferenciador

El recubrimiento TIM de Federal-Mogul Powertrain mejora en gran medida la transferencia de calor a través del límite entre la inserción o guía del asiento y la culata al llenar los espacios intersticiales entre las irregularidades de las superficies opuestas. Esto elimina las diminutas bolsas de aire que normalmente interrumpen el paso del calor y mejora la conformabilidad contra la superficie de la culata. Los materiales HTC pueden reducir la temperatura de la válvula, pero los resultados de las pruebas muestran que, en algunos motores, el recubrimiento TIM puede ofrecer una reducción significativamente mayor, ya que actúa como un puente térmico, eliminando la barrera entre los dos componentes. Como revestimiento a base de cobre, TIM necesita una secuencia adecuada de pretratamientos para ser efectivo y requirió un desarrollo significativo por parte de Federal-Mogul Powertrain para garantizar una buena adherencia incluso en superficies porosas, sin afectar el beneficio de la conductividad térmica.

"El desarrollo exitoso del recubrimiento TIM para la fabricación en serie significa que la tecnología puede ser adoptada de inmediato por nuestros clientes", dijo Denis Christopherson, Director de Investigación y Desarrollo del Grupo de Guías y Asientos de Válvula de Federal-Mogul Powertrain. "Al mejorar el flujo de calor a través del límite entre la culata y el inserto, el recubrimiento TIM permite aprovechar al máximo los beneficios de transferencia de calor de HTC".

Respaldado por los resultados de las pruebas

Las pruebas realizadas en el centro de pruebas de Federal-Mogul Powertrain en Burscheid, Alemania, con motores de gasolina turboalimentados de última generación y alta calificación con inyección directa, han demostrado la eficacia de los nuevos materiales. Una combinación de tecnologías HTC y TIM redujo las temperaturas máximas del cabezal de la válvula de entrada entre 26 y 32 °C. La mejora en las temperaturas de la cabeza de la válvula de escape fue aún más marcada; en una válvula sólida, el pico se redujo hasta 70°C y en una válvula hueca llena de sodio, hasta 67°C. Los resultados de las pruebas se han utilizado para correlacionar las predicciones de los programas de simulación térmica avanzada de Federal-Mogul Powertrain. Esto permite evaluar con precisión las aplicaciones futuras y seleccionar los materiales óptimos, mientras que el diseño del motor solo existe en una etapa inicial del concepto.

Los materiales HTC y TIM están listos para la producción y los componentes de muestra de los insertos y guías de los asientos de las válvulas se están sometiendo a pruebas preliminares con varios clientes. Federal-Mogul Powertrain recibió una primera nominación con el inicio previsto de la producción en 2018. Aunque están destinados principalmente a aplicaciones de gasolina de alta calificación, podrían ser igualmente beneficiosos para los asientos y guías de válvulas de escape en turbodiésel de alto rendimiento y para motores diésel de servicio pesado. Federal-Mogul Powertrain exhibirá los nuevos materiales, junto con muchos de sus otros productos en la feria IAA del 12 al 15 de septiembre (solo días de prensa y comercio) en el stand E33 en el pabellón 4.1.

Acerca de Federal-Mogul

Federal-Mogul LLC es un proveedor global líder de productos y servicios para los fabricantes y proveedores de vehículos y equipos del mundo en los mercados automotriz, comercial ligero, mediano y pesado, marítimo, ferroviario, aeroespacial, de generación de energía e industrial. Los productos y servicios de la compañía permiten una mejor economía de combustible, emisiones reducidas y una mayor seguridad del vehículo.

Federal-Mogul opera dos divisiones comerciales independientes, cada una con un director ejecutivo que reporta a la Junta Directiva de Federal-Mogul.

Federal-Mogul Powertrain diseña y fabrica componentes originales del tren motriz y productos de protección de sistemas para aplicaciones automotrices, de servicio pesado, industriales y de transporte.

Federal-Mogul Motorparts vende y distribuye una amplia cartera de productos a través de más de 20 de las marcas más reconocidas del mundo en el mercado posventa global de vehículos, al mismo tiempo que brinda servicios a los fabricantes de vehículos de equipo original con productos que incluyen frenos, limpiaparabrisas y una gama de componentes de chasis. Las marcas del mercado de repuestos de la compañía incluyen limpiaparabrisas ANCO®; Piezas y fluidos de primera calidad de equipo original de Beck/Arnley®; sistemas de encendido BERU®*; iluminación, bujías, limpiaparabrisas y filtros Champion®; filtros Interfil®; productos para motores AE®, Fel-Pro®, FP Diesel®, Goetze®, Glyco®, National®, Nüral®, Payen®, Sealed Power® y Speed-Pro®; componentes de chasis MOOG®; y productos de freno e iluminación Abex®, Ferodo®, Jurid® y Wagner®.

Federal-Mogul se fundó en Detroit en 1899 y mantiene su sede mundial en Southfield, Michigan. La Compañía tiene cerca de 53.000 empleados en 24 países. Para obtener más información, visite www.federalmogul.com.

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FUENTE Federal-Mogul Powertrain

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