Este proyecto está vinculado con la empresa Kolbenschmidt de México S de RL de CV, el Instituto Tecnológico de Celaya liderado por el Dr. Luis Alejandro Alcaraz Caracheo y el Instituto  Tecnológico Sanmiguelense de Estudios Superiores A.C., por el M.C. Carlos Alberto Franco Robledo.

ANTECEDENTES

Kolbenschmidt, es una compañía mexicana ubicada en Celaya, Gto., especializada en la producción de pistones para la industria automotriz. Actualmente catalogada como una de las principales en la fabricación de pistones de aluminio y acero.

El I.T de Celaya cuenta con investigadores especialistas en diseño mecánico y materiales, en  este proyecto colabora, el Dr. Ramón Rodríguez Castro y el M. I. Raúl Lesso Arroyo del departamento de Ingeniería Mecánica, el Dr. Luis Alejandro Alcaraz Caracheo y el M.C. Erik López Vargas de Ing. Mecatrónica. Por parte del Instituto  Tecnológico Sanmiguelense de Estudios Superiores A.C., se cuenta con el apoyo de especialistas en dinámica de fluidos computacional (CFD),  en esta investigación participa el Dr. Arturo Keer Kendon y el M. C. Carlos Alberto Franco Robledo.

En específico el proyecto se enfoca  dos etapas del proceso, las cuales son:

1.    Etapa de fundición, donde se requiere adecuar el diseño de un molde permanente articulado conformado de varias partes con el fin de generar geometrías complejas de pistones.

2.    Etapa de maquinado, específicamente en la operación de acabado de la cabeza, la cual involucra el maquinado de una cavidad formada por la intersección de superficies.

CONTRIBUCIÓN DE LAS INSTITUCIONES PARTICIPANTES

1.    El Instituto Tecnológico de Celaya contribuirá con pruebas de laboratorio del material de la fundición y la segunda fase será en el proceso de maquinado la cual estará dividida en las siguientes actividades: a) asesoría y apoyo en el diseño de sujeción del pistón para el maquinado de la cabeza; b) la selección del material para la herramienta de corte de la cámara de combustión.

2.    El Instituto Sanmiguelense aportará sus conocimientos en simulación y análisis de fluidos, y evaluación del llenado de molde por medio de simulación numérica.

RESULTADOS ESPERADOS

1.    Informe técnico de análisis de la simulación del proceso de fundición para el desarrollo del pistón.

2.    Propuesta de diseño del sistema de sujeción del pistón para el maquinado de la cabeza.

3.    Informe técnico del análisis estructural del pistón para determinar el rango de presión de sujeción de la pieza mediante el método de elementos finitos.

4.    Informe técnico de la evaluación de diferentes materiales para el estudio de los esfuerzos residuales en la superficie de la cabeza del pistón.

El pistón es una pieza metálica tronco cónico compuesto por tres partes que son: la cabeza, el cuerpo y la falda. La parte superior o cabeza es la parte más reforzada del mismo ya que se encarga de recibir el empuje de la expansión de los gases dentro del cilindro durante el desarrollo del ciclo. Los pasadores de pistón están hechos generalmente de aluminio. Se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido. Entre las características que debe reunir se cuentan:

a)    Capacidad de soportar las condiciones extremas a las que se ven expuestos.

b)    Debe ser ligero para no transmitir excesivas inercias que aumenten las vibraciones del motor.

c)    Capacidad de dotar de perfecta estanqueidad al cilindro para así evitar una eventual fuga de gases.