Perfeccionando el LS

Durante muchos años, el pulido de cilindros se ha representado como un procedimiento simple y de rutina, pero eso solo es cierto en manos de un fabricante de motores profesional. El conocimiento científico moderno sobre el tema está muy por delante de las técnicas de la vieja escuela, y el Internet sobrecargado de información de hoy en día hace que muchos constructores novatos sean víctimas de conceptos erróneos sobre el tema. La verdadera complejidad del bruñido y su importancia no siempre se refleja como debería.

Los constructores profesionales tienen la experiencia y el conocimiento para reconocer cuándo y dónde usar varias técnicas de bruñido de cilindros. Cuando se emplean métodos de la vieja escuela, como un pulido de bola tradicional al final de un taladro, un par de docenas de golpes oportunos de un experto pueden producir resultados excepcionales, ciertamente adecuados para la construcción de motor "promedio" para un conductor típico. coche clásico de estilo. Pero ahí es donde termina la vieja escuela.

Cuando se trata de los motores de alto rendimiento y alta potencia de hoy en día, se acaba lo viejo y lo nuevo, y no hay excepción en el caso del popular motor LS. Las técnicas modernas de bruñido son tanto una preocupación de rendimiento como parte del diseño del motor, y eso es gracias a las tolerancias y especificaciones mucho más estrictas que los motores necesitan en la actualidad.

No hay duda de que la eficiencia del motor ha experimentado mejoras drásticas en las últimas décadas, como resultado de la necesidad de reducir las emisiones y mejorar la economía de combustible, pero la tecnología detrás de esto va más allá del conductor diario y se alinea directamente con la construcción de motores de alto rendimiento.

Si bien no debe considerarse un aspecto más importante que cualquier otro, el pulido del cilindro es un factor en sí mismo que puede tener un efecto drástico en el rendimiento final. El bruñido es el arte de la preparación de la superficie, que produce el patrón de sombreado cruzado y la rugosidad adecuados para cualquier aplicación específica. Muchas técnicas se han utilizado en el pasado, pero el mecanizado moderno sigue un camino más estricto.

"Recuerde, las especificaciones no eran lo que son hoy, y es por eso que perfeccionar es perfeccionar y agujerear es aburrir", dice Bob Dolder de Sunnen. "Ya no quiere pasar al siguiente sobretamaño con bruñido, al menos quiere dejar un mínimo de .005" para bruñir de un cilindro. Lo que busca con el bruñido es eliminar las marcas de la herramienta y hacer que el cilindro sea lo más perfecto posible. Ahí es donde obtienes la geometría, el acabado de la superficie y el ángulo de la trama cruzada, todos ellos son críticos, y obtienes esa especificación, no de la empresa de bruñido, sino del fabricante del anillo".

El comienzo de la construcción de cualquier motor es considerar el panorama general, la aplicación final del motor, y las implicaciones de esto se vuelven aún más relevantes cuando se considera la importancia del pulido del cilindro. Una vez que se ha tomado la decisión de los pistones y los anillos, comienza a ser real, y con los anillos viene un conjunto crítico de especificaciones del fabricante. Proporcionarán especificaciones precisas basadas en el uso del motor y necesitarán respuestas a múltiples preguntas que les afectan. ¿Es una aplicación de calle o de carreras? ¿Qué tipo de combustible utilizará? ¿Qué tipo de aceite? Las respuestas a estas preguntas y más determinarán las especificaciones del afilado.

"Durante años, todos buscaban el acabado más suave posible", dice Ed Kiebler de Rottler Manufacturing. "El problema es que reduce la fricción, pero sacrifica el sellado. Cuando ingresa a motores turbo, sopladores y nitrosos, las presiones de combustión aumentan y está alimentando estos motores con cantidades increíbles de combustible, y lo que sucede es que, con estos motores reales acabados finos, está lavando el aceite de las paredes del cilindro. Los anillos necesitan aceite para sellar".

Si se pregunta por qué un fabricante de anillos debe proporcionar estas especificaciones, analizaremos brevemente lo que hacen. Son expertos en el campo de la tribología, que es el estudio de la fricción, el desgaste y la lubricación. Casi la mitad de toda la fricción del motor proviene del contacto entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro, lo que hace que este ángulo de la ciencia sea el principal estudio de los fabricantes de anillos. Una de las muchas complejidades es la relación entre el material del anillo y la construcción de la lubricación en las paredes del cilindro, que va de la mano con el pulido, por lo que si va a fabricar un anillo de pistón exitoso, tendrá que un experto en estos dos temas.

Durante muchos años, el bruñido de un solo paso (también conocido como la vieja escuela) fue la forma en que se hizo. El resultado visible y la forma en que medimos el éxito fue en el ángulo de sombreado. Este es un ángulo muy importante ya que permite que la cobertura de aceite se extienda por toda la pared del cilindro.

"También mejora la rotación del anillo", dice Kiebler. "Si obtiene un ángulo de rayado demasiado pronunciado, los anillos girarán demasiado rápido y se desgastarán. Si el ángulo de rayado es demasiado plano, lo que sucede es que comenzarán a patinar porque el aceite atrae un rayado más plano ."

El ángulo de sombreado es algo que se puede ver, pero el problema es lo que no pudimos ver: el acabado superficial resultante formado por picos y valles de altura y profundidad similares. Los parámetros de textura superficial en este tipo de muelas se midieron en Rugosidad Media (Ra). Durante el rodaje, los picos más altos se desgastan, dejando superficies en su mayoría lisas con valles para retener el aceite del motor.

El inconveniente del bruñido de una sola etapa es que el proceso de asentamiento está relativamente descontrolado y puede crear problemas de sellado que afectan el rendimiento, así como también escombros. Incluso en los años 60, los estándares de rendimiento y emisiones comenzaron a apretar la soga alrededor del cuello de los fabricantes de automóviles, y se desarrolló un nuevo proceso llamado meseta de pulido, cuyo propósito era reducir el rodaje y mejorar el sellado del motor.

"Donde solíamos tratar de obtener acabados muy finos para reducir la fricción, utilizando parámetros Rk, ahora tratamos de obtener un acabado muy fino en la meseta, lo que llamamos la medida Rpk, ya que eso es lo que ve el anillo", dice Kiebler. . "Luego tratamos de tener valles profundos a cada lado de la meseta para contener el aceite que sellará los anillos".

El bruñido de meseta consiste en un bruñido grueso para crear los valles y un bruñido suave para crear los picos. Durante las próximas décadas, la ciencia la convirtió en una de las tecnologías más relevantes del diseño de motores. Junto con esta nueva tecnología, se desarrollaron nuevos parámetros para medir con precisión el acabado superficial, ya que un promedio ya no era adecuado.

A menudo denominadas simplemente especificaciones Rk, las nuevas especificaciones eran la profundidad de rugosidad del núcleo (Rk), que es la rugosidad de la superficie base de la pared del cilindro, la rugosidad media reducida máxima (Rpk), que indica la altura máxima media, y la rugosidad reducida Profundidad Promedio del Valle (Rvk).

Los fabricantes de anillos conocen el papel clave que juega el aceite de motor en el sellado real entre el anillo y la pared del cilindro, y como parte de su investigación tribológica, saben que para un sellado adecuado, no solo debe tener el tipo de aceite y la viscosidad adecuados, sino también debe ser la cantidad adecuada en los lugares adecuados en el momento adecuado.

Todos estos factores conducen a diferentes combinaciones de números Rk que tienen efectos significativos en el rendimiento de cada tipo de motor, desde los motores de producción en masa hasta todas las formas de carreras, lo que demuestra que las diferentes aplicaciones del motor requieren diferentes parámetros de pulido.

Una vez equipado con las especificaciones de bruñido, el siguiente paso es que un maquinista determine cómo realizar el bruñido para alcanzarlas. Las mediciones de Rk requieren el uso de un perfilómetro, que es un dispositivo de medición que proporcionará un seguimiento de las características de la superficie con una precisión de una millonésima de pulgada.

Pero aún hay más en el proceso que solo pulir y medir. "Para hacerlo bien, debe mantener un registro para cada tipo diferente de bloque", dice Dolder de Sunnen. "Tome una prueba de dureza y cree una receta para ese bloque y dureza".

Los bloques no solo pueden tener una dureza diferente según las tolerancias de fabricación, sino que cuanto más envejece un bloque y más duro se clava, más duro se vuelve el metal. "Comprobar la dureza y determinar cómo realizar el bruñido para cumplir con las especificaciones depende del maquinista", dice. "Puede haber múltiples formas diferentes de perfeccionar un LS, dependiendo de dónde y cuándo se haya producido".

Diferentes durezas requerirán un grano de pulido diferente, y aunque puede llevar mucho tiempo determinar la "receta" para cada bloque individual, al mantener un libro de registro, con el tiempo, el tipo de bloque, la dureza y los parámetros de pulido deseados comience a llenar los espacios en blanco y se convertirá en un proceso mucho más eficiente.

Un perfilómetro y un probador de dureza son las dos herramientas principales que necesitará, junto con un manómetro de dial de calidad y placas de torque. "Definitivamente se deben usar placas de torsión durante el bruñido", dice Dolder. "Los fabricantes usan placas de torsión en bloques nuevos debido a su importancia".

Las nuevas máquinas bruñidoras son programables para múltiples bruñidos diferentes y pueden almacenar múltiples programas diferentes, otra forma en que los talleres de motores pueden beneficiarse de un libro de registro de fórmulas, pero en última instancia, la responsabilidad aún recae en el maquinista.

"Depende del maquinista mirar los valores Rk recomendados, luego es una combinación de los abrasivos que va a usar y cómo va a configurar la máquina para poder pasar del desbaste al acabado", Dolder dice. "En algunos casos, es un proceso de dos pasos. En otros casos, es un proceso de tres pasos. Solo depende de cuáles sean esas medidas y cómo llegue allí. Ahí es donde el maquinista debe pensar y comprender cómo funciona la máquina. y lo que puede hacer y tomar todo lo demás en cuenta".

El herramental adecuado es otro aspecto de la tecnología moderna que es tan importante como cualquier otro. "Durante años, la gente usó cabezas de afilar de dos piedras", dice Kiebler. "Los cabezales de pulido de seis piedras son probablemente los más óptimos y brindan una verdadera redondez. Entre los cabezales de afilado de seis piedras y los nuevos parámetros de acabado superficial, realmente estamos encontrando algunas ganancias de potencia. Es muy divertido.

"Incluso estoy poniendo finales de meseta en autos de calle, porque veo la ventaja. Nunca notaré la potencia, pero lo sigo haciendo porque ayuda a la longevidad del motor".

A lo largo de los años, ha sido común pensar que el proceso es fácil, pero en los últimos años ha sido todo menos eso. Los métodos aparentemente rutinarios de la vieja escuela solo podían garantizar el éxito en manos de un profesional, y un reflejo de la experiencia de un fabricante de motores moderno se ve en la ciencia de los nuevos métodos de pulido.EB