Componentes para accionamiento de válvulas de MAHLE: más que simples válvulas

En cooperación con los fabricantes de motores internacionales, MAHLE desarrolla el sistema tribológico de los componentes para accionamiento de válvulas: válvulas, guías de válvula y asientos de válvula. El mayor reto en el ámbito de las válvulas radica en la especificación de su diseño. Para soportar las cargas mecánicas, químicas y térmicas extremas y garantizar una desviación óptima del calor, nuestras válvulas están diseñadas con vistas a las situaciones de funcionamiento más diversas.

Nuestras válvulas se someten a las máximas exigencias

Las válvulas de escape pueden calentarse a entre 800 y 1000 °C, mientras que las válvulas de admisión lo hacen a entre 300 y 550 °C. La enorme presión de encendido y los duros resortes de válvula martillean las válvulas incandescentes hasta 70 veces por segundo en el asiento de válvula. Las sustancias químicas agresivas de los gases de escape pueden provocar corrosión o la formación de sedimentos. Para soportar estas condiciones durante años o incluso décadas, las válvulas, las guías de válvula y los anillos de asiento de válvula deben estar fabricados de materiales de alta calidad y cuidadosamente armonizados.

Los materiales de los que están hechos los componentes para accionamiento de válvulas

Materiales: para la seguridad de las personas, los motores y el medio ambiente... solo lo mejor

Válvulas

Se diferencia generalmente entre válvulas monometálicas y bimetálicas, que en su mayoría están fabricadas con material macizo. En función de la carga se elige entre diferentes materiales: desde acero CrSi de alta aleación para válvulas de admisión hasta superaleación de níquel para válvulas de escape sometidas a cargas extremas, pasando por acero CrMoV y CrMnNiNb o CrMnNi austenítico con adición de nitrógeno. En casos especiales se usa la denominada «válvula hueca», que está rellena de sodio.

En las válvulas huecas rellenas de sodio, el punto de fusión se encuentra aprox. a 97,5 °C y está distribuido por el espacio hueco. Mediante el denominado efecto «shaker», transporta el calor desde el platillo de válvula por todo el vástago hasta la guía de válvula. Esto reduce la temperatura en el platillo de válvula en 60 ºC hasta los 150 ºC, algo que mejora considerablemente el golpeteo del motor. Así se puede mejorar el rendimiento del motor y reducir el consumo.

Para estar a la altura de los exigentes requisitos, las válvulas se pueden dotar de un asiento reforzado, endurecerse, nitrurarse o cromarse.

Guías de válvula

En el caso de guías de válvula sometidas a una exigencia media, se utiliza una aleación de CuZnAl. Si la carga aumenta, se aplica una aleación de fundición gris con estructura de perlita. Una proporción adicional de fósforo aumenta todavía más la resistencia. Una aleación de CuSn o CuNi resulta adecuada para altas exigencias, y el metal sinterizado también resiste las máximas temperaturas.

Asientos de válvula

Para los asientos de válvula (y sus contrapiezas en la válvula), MAHLE utiliza materiales como fundición gris con una alta proporción de carbono o cobalto con cromo y wolframio. También se usa acero con cromo y molibdeno. Igualmente, se emplea acero con cromo y vanadio o incluso un material sinterizado de calidad extremadamente alta para las exigencias de los motores de alto rendimiento.

MAHLE fabrica asientos de válvula en colada centrífuga o mediante sinterización. En el primer método, se funde la aleación de acero líquida en un molde giratorio. La masa fundida se adapta endureciendo el molde, de forma que se crea una pieza fundida hueca. En la sinterización se prensa polvo de metal. La denominada «pieza en verde» previamente compactada se calienta (pero no se funde), y se comprime y se endurece más aún. El tipo de mezcla de polvo depende entre otras cosas de la temperatura a la que están expuestos los anillos durante el funcionamiento y de la necesaria resistencia al desgaste. Así, los anillos del asiento de válvula están diseñados exactamente a la medida de su futuro uso dentro del motor.

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Desarrollo innovador: la válvula TopTherm

MAHLE ha diseñado la válvula TopTherm® especialmente para motores de dimensiones reducidas. A diferencia de la válvula hueca clásica y la válvula EvoTherm®, en este caso se trata de una válvula montada. El espacio hueco de gran tamaño, rellenado en parte con sodio, reduce el peso y permite bajar la temperatura en las superficies de los componentes, sometidas a altas cargas térmicas. Se prevé una reducción potencial de la temperatura de platillo a hasta considerablemente por encima de los 100 grados Kelvin. Al mismo tiempo se reduce el consumo a plena carga y con un número elevado de revoluciones, ya que resulta innecesario el engrase del compuesto de protección de las válvulas. Gracias a una compresión básica más alta, se puede ahorrar algo de combustible también con funcionamiento transitorio. Mediante todas estas ventajas, la válvula TopTherm® demuestra que MAHLE es con toda la razón un fabricante de válvulas huecas líder a nivel mundial.

Evolución de la válvula maciza clásica a través de la válvula hueca y la válvula EvoTherm® de MAHLE hasta llegar a la válvula TopTherm® de MAHLE (de izq. a der.)