FRICCIÓN

EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LOS COJINETES ES UNA CUESTIÓN DE MATERIALES, ALEACIONES Y SUPERFICIES DE RODADURA.

Además de su función específica de alojamiento de piezas móviles, los cojinetes de fricción del motor tienen una función aún más importante: la recepción y la inclusión de partículas de desgaste. Este desgaste se produce durante el funcionamiento normal del motor y forma partículas que son tan pequeñas que no se pueden separar a través del filtro de aceite, pero lo suficientemente grandes como para acelerar aún más el desgaste si no quedan fijadas en el material. Esta función clave para el mantenimiento de la concentricidad y la reducción del desgaste del motor requiere una construcción especial.

Los cojinetes de fricción del motor están expuestos a distintos tipos de desgastes. Por esta razón están construidos de tal manera que puedan resistir tanto la fricción mixta que produce un intenso desgaste durante el arranque del motor en frío como las elevadas presiones de combustión. Debido a estos diferentes tipos de exigencias, los cojinetes suelen estar fabricados con varios materiales. Por una parte debe escogerse un material que sea muy resistente al desgaste, y por otro debe existir una capacidad de integración de partículas.

LO IMPORTANTE ES EL MATERIAL
Los cojinetes de fricción MAHLE están formados por un sólido casquillo de acero que, en función de las aplicaciones, puede estar recubierto de diferentes metales antifricción. Los materiales para cojinete se escogen de tal manera que las propiedades positivas de los diferentes materiales se complementen y que la combinación sea óptima para las condiciones de aplicación. El desarrollo de materiales juega un papel clave para poder satisfacer las exigencias a las que se ven sometidos los cojinetes de fricción hoy y en el futuro. Gracias a años de
actividad y experiencia en el campo del desarrollo, MAHLE cuenta con un gran número de aleaciones de alta calidad, entre otras de aluminio y bronce.

EL TRABAJO POR CAPAS
Solidez, un asiento firme y buenas condiciones de rodadura son exigencias contradictorias en lo que se refiere a los materiales. La solución consiste en utilizar cojinetes de varias capas desarrollados según el principio de la división del trabajo. Las propiedades de funcionamiento de los cojinetes, en particular su capacidad de carga dinámica, no sólo dependen del material, sino también de la estructura y del grosor de la capa así como de las características constructivas de la superficie de fricción. Los cojinetes de fricción MAHLE están formados por un sólido casquillo de acero que, en función de las aplicaciones, puede estar formado por los correspondientes metales antifricción. A continuación un resumen de los tipos de construcción de cojinetes.

Los cojinetes macizos constan de un solo tipo de metal, normalmente una aleación de bronce dura. Estos cojinetes se suelen utilizar en grandes motores, aunque también se emplean en motores de automóviles como bujes de bulón en el pistón, anillos de ataque y cojinetes del árbol de levas.

Los cojinetes de dos materiales constan de una capa portante de acero, una capa intermedia y una capa de metal antifricción. Como metal antifricción se utilizan principalmente las aleaciones de aluminio. Los cojinetes de dos materiales se emplean en motores de explosión y motores diesel de aspiración de baja y mediana carga para automóviles. En función de la aleación, se utilizan como bujes de bulón, bujes de balancines, anillos de ataque, cojinetes de árbol de leva, cojinetes de bancada o cojinetes de biela.

Los cojinetes de tres materiales constan de una capa portante de acero, una capa de rodadura, una capa de bloqueo y una capa de deslizamiento. La capa de rodadura suele ser de base de plomo-bronce y se aplica por galvanizado. Los cojinetes de tres materiales se utilizan preferentemente en motores sometidos a esfuerzos mayores como bujes de bulón, cojinetes de biela, cojinetes de bancada, y cojinetes de cigüeñal.

		Cojinetes macizos Formado por un metal antifricción de aleaciones especiales.
		Cojinetes de dos materiales La capa portante de acero se complementa con una capa intermedia y una capa de material antifricción; se utilizan en motores de baja y mediana carga.
		Cojinetes de tres materiales Formados por una capa portante de acero, una capa de rodadura, una capa de bloqueo y una capa de deslizamiento (en el caso de los cojinetes «Sputter» cuenta con un acabado especial). Se utilizan en motores con turbocompresión.
		Identificación de un cojinete tratado por bombardeo iónico: la inscripción «Sputter» en el lado exterior.

Los cojinetes tratados por bombardeo iónico son los más sofisticados. Su estructura corresponde a la de los cojinetes de tres materiales, utilizándose los mismos metales. No obstante aquí se ha aplicado una capa de aluminio extremadamente resistente sobre el material antifricción a través de un método de producción especial, el bombardeo iónico (véase el recuadro «Proceso de bombardeo iónico»). Gracias a este recubrimiento los cojinetes presentan una mayor dureza y resistencia al desgaste. Estos son especialmente adecuados para motores que trabajan con una elevada carga, como los motores turbo de automóviles y vehículos industriales, donde se utilizan como cojinetes de biela y de cigüeñal.

COJINETES TRATADOS POR BOMBARDEO IÓNICO: LA DIVISIÓN DEL TRABAJO
La superficie de deslizamiento tratada por bombardeo iónico es extremadamente dura y resistente al desgaste, pero su capacidad de integrar partículas de desgaste es limitada. Para garantizar esta integración de partículas se trata por bombardeo iónico sólo una mitad del cojinete. La otra mitad es un cojinete de tres materiales con un galvanizado superficial que integra las partículas extrañas con gran eficiencia.

IMPORTANTE: SABER QUÉ VA ARRIBA Y QUÉ VA ABAJO
La mitad de cojinete tratada por bombardeo iónico deberá ubicarse en la posición expuesta a mayores esfuerzos. Así por ejemplo, en la biela la mitad tratada por bombardeo iónico deberá ubicarse en el semicírculo superior del cojinete de biela grande, ya que en esta zona incide la presión de combustión (véase la figura 1). En el cigüeñal por el contrario, la presión de combustión actúa sobre las mitades que están orientadas hacia abajo. Las mitades tratadas por bombardeo iónico se reconocen por la inscripción «Sputter» en el lado exterior. Muchas veces los cojinetes así tratados se embalan y sueldan por separado para mayor seguridad.

¡ATENCIÓN, ORIFICIO PARA PASO DE ACEITE!
Otra fuente de error en la instalación de cojinetes de fricción es la posición de montaje. En la mayoría de pares de cojinetes sólo una mitad está provista de un orificio. Si el cojinete se lubrica a través de un orificio (como en el caso del cigüeñal) deberá observarse que el orificio del cojinete coincida con el orificio del alojamiento. Si se instalan los cojinetes en una posición equivocada, esta no se lubricará correctamente. Como consecuencia de ello se producirá una fuerte degradación que puede dar lugar a la soldadura de los cojinetes con la muñequilla debido a la intensa generación de calor que ello provoca (en la figura 2 se muestra una soldadura del cojinete con el cigüeñal).

		En la biela se instala la mitad tratada por bombardeo iónico en el semicírculo superior, donde actúa la presión de combustión.
		Consecuencias de un error de montaje: por montaje erróneo de las mitades de cojinete se tapó el orificio para aceite y se produjo un gripado con el consecuente recalentamiento que provocó la soldadura del cojinete con el cigüeñal.