Tipos de pistones, ¿Cómo se fabrican los pistones?

Los motores de automoción utilizan diferentes tipos de pistones. Éstos ofrecen ventajas y desventajas en función de la aplicación. A la hora de elegir uno para su vehículo, entran en juego varios factores, como la capacidad de soportar el desgaste, el calor y los impactos. Eso es lo que trataré en este capítulo: los diferentes tipos de pistones y sus características. Para los que quieran saber cómo se fabrican los pistones, hay una sección dedicada a ello al final del capítulo.

Tipos comunes de pistones de motor

Los tipos de pistones actuales son muchos y variados. Sus variaciones se refieren sobre todo a diferencias de diseño, material y método de fabricación. Sobre la base de estas consideraciones, tenemos estos tipos de pistones de motor y categorías.

• Basado en el diseño de la cabeza- Pistones Flatead, Pistones Dome, Pistones Dish
• Según el método de fabricación- pistones forjados, pistones fundidos, pistones hipereutécticos
• Basado en Material- aluminio pistones, fundición hierro pistones, pistones de acero

Tipos de pistón según el diseño de la culata

Las configuraciones de motor y los niveles de potencia varían. Eso significa la necesidad de diferentes niveles de compresión. En consecuencia, las culatas de los pistones se diseñan para controlar la combustión y, por tanto, la relación de compresión. De ahí los diferentes tipos de pistones basados en el diseño de la culata que se indican a continuación.

Pistones Flathead

La cabeza tiene una forma plana. Como resultado, la llama se propaga uniformemente. La superficie reducida también mejora el proceso de combustión. Esto, a su vez, se traduce en una reacción más eficaz de la mezcla de aire y combustible y en un aumento de la potencia del motor. relación de compresión. Los pistones de cabeza plana son, por tanto, conocidos por producir mayores fuerzas alternativas.

Las principales ventajas de los pistones de cabeza plana son su diseño sencillo, que hace que su producción sea menos costosa. Como resultado, son más baratos de usar en un motor. Otra ventaja de los pistones es su capacidad de mejorar el proceso de combustión para producir más fuerza. Se utilizan sobre todo en motores de gasolina.

Pistones de cúpula

Se llaman así por su parte central elevada que burbujea para formar la forma de una cúpula. Este diseño del pistón hace que los gases de combustión recorran una distancia mayor. Al mismo tiempo, la gran superficie altera el proceso de combustión para hacerlo menos eficiente.

Los pistones de cúpula son necesarios en motores que no necesitan producir mucha potencia. En estas aplicaciones, la compresión reducida también ayuda a proteger el motor de posibles daños. Ejemplos de estos usos son los motores de dos tiempos de motocicletas.

Pistones

Como su nombre indica, este tipo de pistones tiene forma de plato. El centro de la cabeza o corona está rebajado y los bordes curvados hacia arriba. Este diseño ayuda a aumentar el volumen de la cámara de combustión, reduciendo así la compresión.

Al igual que los pistones de cúpula, los pistones cóncavos suelen tener aplicaciones en las que la compresión y la fuerza alterna deben permanecer bajas. Entre ellas se incluyen las que utilizan sistemas de turbocompresor o supercargador. En estos motores sobrealimentados, los niveles de compresión más altos pueden ser destructivos.

Tipos de pistón por método de fabricación

Los pistones de motor también se clasifican según la forma en que se fabrican o, en otras palabras, el proceso de fabricación. Los métodos incluyen la forja, la fundición y la adición de silicio para endurecer el hierro. A continuación se describen los tipos de pistones de motor de esta categoría.

Pistones forjados

Los pistones forjados son uno de los tipos más comunes. Para fabricarlos, se prensa una pieza de metal para darle la forma o el diseño deseados. El resultado estructura del grano hace que el pistón posea unas características superiores en términos de integridad estructural.

La resistencia de los pistones forjados se adapta a aplicaciones en las que la pieza debe soportar cargas más elevadas, como los vehículos de alto rendimiento o pesados. Sin embargo, estos pistones se dilatan más y requieren mayores holguras para evitar el gripado a temperaturas más elevadas.

Pistones de fundición

Son una alternativa a los pistones forjados. En su fabricación se utiliza metal fundido para producir la forma del pistón. Estos tipos de pistones pueden ser de aluminio o hierro, a veces incluso de acero, en función de las propiedades requeridas.

Los pistones de motor fabricados mediante el método de fundición no son tan robustos como los fabricados forjando piezas metálicas. Sin embargo, siguen siendo adecuados para motores ligeros. En estas aplicaciones, la tensión mecánica y térmica suele ser lo suficientemente baja como para causar daños tempranos.

Pistones hipereutécticos

Los pistones hipereutécticos son un tipo de pistones de fundición. La única diferencia es que se les añade silicona durante la fabricación. Esto se hace normalmente para hacerlos más robustos y resistentes al desgaste, lo que hace que se adapten a condiciones algo más duras.

Los pistones hipereutécticos pueden no ser tan resistentes como los fabricados mediante el proceso de forja. Sin embargo, poseen mejores cualidades que los tipos de fundición estándar. Sus ventajas sobre los pistones de fundición incluyen la capacidad de soportar mejor las tensiones térmicas y mecánicas.

Tipos de pistón por material

El material del pistón es otra forma de clasificar la pieza del motor. En este sentido, los tipos de pistones de esta categoría incluyen el aluminio, el hierro y el acero. A continuación se explican las ventajas y desventajas de cada material cuando se utiliza.

Pistones de aluminio

Se fabrican con aleación de aluminio que comprende cobre, manganeso, zinc y otros elementos. Los pistones de aleación de aluminio suelen forjarse o fundirse a partir de metal fundido, y cada tipo ofrece propiedades diferentes en cuanto a desgaste y robustez.

Los pistones de aluminio ofrecen la ventaja de su bajo peso para adaptarse a motores de altas revoluciones. También son más adecuados para aplicaciones ligeras en las que el pistón no sufre mucho abuso. Por ello, este tipo de pistones se utilizan sobre todo en motores de gasolina.

En comparación con los otros tipos, los pistones de aluminio no resisten bien el desgaste. Además, son menos robustos, por lo que no son aptos para motores pesados o diésel. Dicho esto, los métodos de fabricación modernos están produciendo aleaciones que hacen que los pistones de aluminio resistan mejor el desgaste y las tensiones mecánicas o térmicas.

Pistones de hierro fundido

Como su nombre indica, este tipo de pistones se fabrican mediante el proceso de fundición. Los pistones de fundición poseen buenas y malas cualidadeslo que hace que se adapte a algunos motores y no a otros.

Empezando por las buenas cualidades, los pistones presentan mejor resistencia al desgaste que los forjados. También tienen mejores características térmicas y pueden funcionar en entornos muy calientes sin riesgo de sufrir daños.

Entre los inconvenientes de los pistones de hierro fundido está su débil estructura, que los hace susceptibles de sufrir daños por impactos o tensiones mecánicas. Por ello, son más adecuados para motores más ligeros que los modernos turboalimentados o sobrealimentados.

¿Cómo se fabrican los pistones?

Los pistones se fabrican mediante forja o fundición. El material también puede ser una aleación de aluminio, entre otros materiales. El proceso de forja es el más utilizado hoy en día, y el aluminio el material más popular. A continuación se explica cómo se fabrican los pistones utilizando una aleación de aluminio y el método de forja.

• El proceso de fabricación de pistones comienza con grandes barras de aluminio. Las varillas suelen medir hasta 9 pies de largo.
• Una sierra corta las varillas de aluminio en pequeños trozos en una máquina automatizada.
• Las piezas cortadas, ahora llamadas babosas, pasan por un horno y se calientan.
• También se calienta una prensa punzonadora preparada para recibir los lingotes. Esta es la máquina de forja.
• Los desechos se trasladan del horno a la prensa, que aplica una presión de hasta 2 000 toneladas. De este modo, se le da la forma de pistón deseada.
• Los pistones supercalientes se sacan de la prensa y se enfrían al aire durante aproximadamente una hora.
• Una vez enfriados, los pistones se introducen de nuevo en un horno, esta vez para reforzarlos.
• A continuación, los pistones se transfieren a un horno a baja temperatura. El calor bajo sirve para estabilizarlos.
• A continuación, los pistones se introducen en una máquina de torno y se eliminan las piezas sobrantes. En esta fase también se perforan pequeños orificios para el aceite en el conjunto del pistón.
• La máquina de torno retira material para producir las ranuras del pistón. También se taladra un orificio grande a través del pistón. Este es el orificio que sujetará el bulón del pistón.
• El pistón se lleva a una fresadora que elimina parte del material de la falda para reducir el peso.
• Un torno elimina parte del material de los bordes de la corona. Esto se hace para permitir la expansión del pistón sin que se atasque.
• Otra máquina graba el número de pistón y otros datos.
• Finalmente, el pistón se alisa a mano y el orificio de la muñeca se pasa por un torno para mecanizarlo según las especificaciones.
• El último paso en el proceso de fabricación del pistón consiste en rociarlo con agua caliente y desionizada. Esto se hace para eliminar el aceite que se haya podido acumular en los distintos procesos del producto. A continuación, el pistón se seca y se prepara para los retoques finales y el embalaje.

Conclusión

Los distintos tipos de pistones ofrecen niveles de rendimiento y durabilidad. A la hora de seleccionar el tipo a utilizar, estas propiedades son importantes. El diseño del pistón y las opciones de materiales que se comentan aquí deberían ayudarle a tomar las decisiones correctas. Sin embargo, independientemente del tipo, los pistones son propensos a sufrir daños por las duras condiciones de la cámara de combustión. Averigüe a continuación cuáles afectan a los pistones de motor.