Proceso y detalles de fabricación del cigüeñal

El cigüeñal es un componente esencial del motor y desempeña un papel crucial en la conversión del movimiento alternativo del pistón en movimiento rotatorio y la transmisión de potencia. Debido a sus duras condiciones de funcionamiento, debe poseer alta resistencia, alta rigidez y excelente resistencia al desgaste. Por lo tanto, el proceso de fabricación del cigüeñal es extremadamente exigente y requiere múltiples pasos complejos y precisos.

Selección del material del cigüeñal:
En la fabricación de cigüeñales se suele utilizar acero aleado de alta calidad o hierro dúctil. Los materiales comunes incluyen 40Cr, 42CrMo, acero 45# y QT700-2. Estos materiales poseen una excelente templabilidad y resistencia a la fatiga, y pueden soportar el tremendo impacto y par de torsión generados durante el funcionamiento a alta velocidad.

Forjado del cigüeñal:
El forjado es un proceso clave en el conformado del cigüeñal y se divide principalmente en forjado abierto y forjado en matriz. Los cigüeñales para vehículos pequeños y medianos se producen principalmente mediante forjado en matriz, lo que ofrece una alta precisión de conformado y una alta eficiencia de producción. Antes del forjado, la materia prima debe calentarse a aproximadamente 1150 °C a 1250 °C para garantizar una buena plasticidad. Mediante múltiples procesos, que incluyen el preforjado y el forjado final, la pieza bruta se conforma inicialmente en la forma general del cigüeñal.

Tratamiento térmico del cigüeñal:
El tratamiento térmico es un paso esencial en la fabricación de cigüeñales, cuyo objetivo principal es mejorar las propiedades mecánicas y la vida útil del cigüeñal. Los procesos comunes de tratamiento térmico incluyen la normalización, el temple y revenido, y la cementación. La normalización alivia las tensiones de forja y refina el tamaño del grano; el temple y revenido mejoran aún más la resistencia y la tenacidad. Algunos cigüeñales de alto rendimiento también requieren temple de alta frecuencia o endurecimiento por inducción para lograr una alta dureza en la superficie del muñón del cigüeñal y mejorar la resistencia al desgaste.

Mecanizado del cigüeñal:
Tras el forjado y el tratamiento térmico, el cigüeñal se somete a múltiples operaciones de mecanizado para lograr tolerancias dimensionales y geométricas precisas. Los principales procesos incluyen:

Mecanizado de desbaste: El torneado elimina el exceso de metal y premecaniza los muñones.

Semiacabado: Se realiza un mecanizado adicional en varias partes del cigüeñal, dejando un pequeño exceso.

Acabado: Se utiliza rectificado y pulido fino para garantizar que los muñones principales y los muñones de biela cumplan con los requisitos de dimensiones, acabado superficial y precisión geométrica de diseño.

Equilibrado dinámico del cigüeñal: Para garantizar el buen funcionamiento del motor, el cigüeñal debe equilibrarse dinámicamente después del mecanizado. Mediante la perforación de orificios en los contrapesos o la instalación de bloques de equilibrado, la distribución de masa del cigüeñal se distribuye uniformemente, lo que reduce la vibración y el ruido durante el funcionamiento y prolonga la vida útil del motor.

Inspección de calidad del cigüeñal: después de la fabricación del cigüeñal, se somete a rigurosas inspecciones de calidad, que incluyen inspección dimensional, pruebas de dureza, pruebas metalográficas y detección de fallas, para garantizar que el producto esté libre de defectos como grietas e inclusiones y cumpla con los requisitos técnicos.