En junio de 2006 nos preguntaban sobre los materiales más adecuados para realizar la válvula de admisión de un motor.
La válvula de admisión del motor
anterior controla el cierre del conducto de admisión y está
sometida a cargas de presión y temperaturas elevadas y a rozamiento con la guía sobre la que desliza. ¿Qué material crees que sería
apropiado para esta aplicación y por que?
Las válvulas tienen la misión de permitir la entrada y salida de los gases al cilindro en los momentos adecuados de cada fase, cerrando herméticamente los conductos de acceso y evacuación de la cámara de combustión durante el tiempo restante del ciclo. Debido a su funcionamiento, están sometidas a grandes exigencias térmicas y mecánicas.
El calor intenso, la corrosión y la oxidación son las causas lógicas del desgaste de las válvulas y sus efectos son totalmente nocivos en el funcionamiento del motor.
La mayoría de las válvulas de admisión y de escape se construyen de un solo material que conforma el vástago y la cabeza. Para las válvulas de admisión se suelen utilizar aceros templables al cromo-níquel-silicio, los que poseen excelentes propiedades mecánicas aunque no son tan buenos frente a la corrosión. Para las válvulas de escape se usan aceros inoxidables al cromo-níquel-manganeso.
También pueden construirse con dos metales Por medio de un proceso de soldadura, se conforma el vástago de un material, usualmente acero templable; y la cabeza de otro, generalmente acero inoxidable. De esta manera se consigue mayor resistencia a la corrosión a altas temperaturas en los aceros de la cabeza y elevada resistencia al desgaste en los aceros de los vástagos. Se usa esta técnica en válvulas de escape con exigencias medias a altas y en válvulas de admisión de alta exigencia.
Para disminuir el coeficiente de rozamiento entre el vástago y la guía se deposita una capa de cromo duro sobre el vástago. Esto permite un mejor funcionamiento y aumenta la vida útil de los vástagos y las guías.
Si el motor es de gran potencia se rellena el interior de las válvulas con sodio metálico, este tipo especial de válvula que tiene la propiedad de autorefrigerarse a gran velocidad.
También podemos construir válvulas de titanio,sus principales ventajas son su bajo peso específico y su alta resistencia mecánica. Por estas virtudes es ampliamente difundida su utilización en autos de competición. Posee la desventaja de que su durabilidad es limitada.
Una parte muy importante de la válvula es su asiento que asegura la estanqueidad de la cámara de combustión. Generalmente se construyen de fundición de hierro o aceros, ambos aleados con cromo, níquel y molibdeno para incrementar la resistencia al desgaste y a la corrosión en caliente. Suelen poseer un tratamiento térmico de endurecimiento a fin de mejorar las propiedades de resistencia al desgaste.
Existen también asientos producidos en aleaciones base níquel y cobalto para aplicaciones donde la temperatura y el desgaste son extremos, como en el caso de motores que funcionan con combustibles gaseosos.