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Los nuevos materiales para válvulas de motores de vehículo industrial cumplen con los desafíos de la reducción de tamaño de motor

Federal-Mogul Powertrain amplía su gama de aleaciones de alto rendimiento rentables y lo presenta en el IAA Vehículos Comerciales

Federal-Mogul Powertrain, una división de Federal-Mogul Holdings Corporation (NASDAQ:FDML), ha introducido nuevos materiales para válvulas de admisión y escape en repuesta a los desafíos de mayores cargas, riesgo de aumento intergranular y de corrosión por oxidación y a la presión constante por la reducción de los costes. Los materiales, que se exhiben estos días como parte de la cartera de tecnologías para motor de la compañía en el IAA Vehículos Comerciales de Hanover, son el resultado de un ‘doble enfoque’ de la compañía para definir tanto una mejora de acero austenítico convencional como una alternativa más rentable a las superaleaciones de níquel.

Tal y como sucede en el mercado del turismo, la búsqueda de un mayor ahorro de combustible dirige la tendencia de la reducción del tamaño e incremento de potencia en los motores diesel de vehículos industriales. Las generaciones anteriores de motores de 16 litros han sido remplazadas por unidades de 12 y 13 litros, llegando ahora incluso a motores de 10 u 11 litros con una potencia de 500 caballos. Esto ha provocado una demanda de válvulas con mayor resistencia a las altas temperaturas que puedan soportar presiones de combustión de 220 bares y más, mientras que paralelamente las estrategias de reducción de emisiones incrementan los niveles de recirculación de gases de escape (EGR) exponiendo las válvulas a un mayor riesgo de corrosión húmeda.

“Para aplicaciones exigentes, la respuesta convencional es un material superior como el ECMS-Ni80A de Federal-Mogul Powertrain, pero con un contenido de níquel mayor que el 70% no suele ser una solución económica”, ha explicado Gian Maria Olivetti, director de tecnología de Federal-Mogul Powertrain. “Hemos establecido nuevas formas de hacer un uso más eficaz de los elementos de aleación caros como el níquel al validar materiales con una resistencia al calor equivalente a la del ECMS-Ni80A pero con un menor contenido de aleación”.

Los principales factores que marcan la diferencia de los nuevos materiales de la gama son los porcentajes de níquel (Ni), cromo (Cr) y manganeso (Mn) que contienen. ECMS-2512NbN, una de las aleaciones mejoradas, es un desarrollo del acero austenítico CrMn estándar diseñado para adecuarse a aplicaciones tanto de admisión como de escape y que hacen frente a temperaturas elevadas. Al incrementar el contenido de níquel del habitual 3% a cerca de 12% y ajustar la combinación de otros elementos en la aleación, la resistencia al calor y a la corrosión mejoran significativamente.

Para aplicaciones de mayor temperatura, la aleación de acero austenítico de alto rendimiento ECMS-Ni36 ofrece una mayor resistencia a la oxidación en caliente que su equivalente industrial estándar ECMS-3015D (acero austenítico con 15% de cromo y 31% de níquel). Además, a pesar de tener solo un 36% de contenido de níquel, presenta una resistencia a la tracción similar a la de la superaleación ECMS-Ni80A, que contiene más del 70% de níquel.

El desarrollo y proceso de validación de un nuevo material para válvulas, que puede tardar hasta 10 años, incluye la identificación de elementos de aleación apropiados y límites en la composición así como el subsecuente efecto en la estructura granular. A esto le sigue una validación interna exhaustiva por parte de Federal-Mogul para demostrar su idoneidad frente a desafíos del mercado futuro.

“El altísimo nivel de elementos de aleación presentes los convierten en materiales muy especiales”, ha comentado Guido Bayard, director global de tecnología del tren de válvulas de Federal-Mogul Powertrain. “Con el fin de predecir la fiabilidad y conformidad con las aplicaciones de motor, se lleva a cabo una amplia variedad de pruebas en bancos de ensayo y laboratorio sobre desgaste, corrosión y durabilidad, completando también una serie de tests de aplicaciones de motor en dinamómetros”.

Federal-Mogul ya ha comenzado la producción en serie de las válvulas fabricadas a partir de ECMS-2512NbN y ECMS-3015D, mientras que las válvulas ECMS-Ni36 se encuentran en fase de pruebas con clientes con vistas a un lanzamiento de la producción más adelante. Las aleaciones ECMS-2512NbN y ECMS-Ni36 son igualmente aplicables a aplicaciones de carretera, off-highway y marítimas de uso recreativo en la categoría de 10-16 litros. En las aplicaciones de vehículo industrial en las que los requisitos superan incluso las capacidades de las válvulas ECMS-Ni80A, como algunos motores marinos y de gas natural comprimido de alta potencia, Federal-Mogul suministra válvulas de vástago hueco que han mejorado el rendimiento de la disipación del calor.

Para asegurar la máxima eficiencia y durabilidad de sus válvulas en servicio, Federal-Mogul también fabrica una amplia gama de componentes asociados incluyendo retenedores, chavetas y rotores de válvulas. Estos componentes se encuentran expuestos junto con una selección de válvulas en el stand C28 de Federal-Mogul Powertrain ubicado en el Hall 13 en el salón IAA que tiene lugar en Hanóver (Alemania) del 21 al 29 de septiembre de 2016.
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