Durante la operación, el árbol de levas se utiliza como cualquier otra parte móvil del motor y dadas las cargas a las que está sometido durante su trabajo se produce un desgaste.
Además de las fuerzas que causan la flexión y torsión del eje, también es necesario tener en cuenta la fricción que surge en las superficies de contacto de los pares de trabajo.
Para garantizar el menor desgaste posible de las superficies cooperantes, se utilizan materiales apropiados.
¿Cómo se fabrica el árbol de levas?
Los árboles de levas son forjados o fundidos.
En el primer caso, se eliminan del cromo o del acero al carbono para la carburación o del acero para la mejora térmica.
La mayor dureza de los muñones del eje y las levas del eje de 55 a 65 HRC se logra mediante la carburación o el endurecimiento de la superficie, por ejemplo, inducción o llama.
Esto mejora la resistencia del rodillo a las cargas de fatiga.
La parte restante no está sujeta a procesos de curado. Las levas y los rodillos se endurecen carburando a una profundidad de aproximadamente 1,5 mm, incluida la tolerancia para el rectificado.
Los árboles de levas huecos se moldean por método centrífugo.
Esto permite la reducción del propio peso del eje, la introducción de un canal de aceite para lubricar los cojinetes y reduce la aparición de tensiones unitarias.
La profundidad de la capa endurecida en la sección cilíndrica es de aproximadamente 2 mm, y en otras partes, por ejemplo, dentro de la espiga, puede superar incluso los 2,5 mm.
Vídeo del proceso de fabricación del árbol de levas
En los sistemas de distribución de servicio pesado, el eje está fundido de aleación de hierro fundido.
Los rodillos moldeados no se someten a tratamiento térmico, y se obtiene una alta dureza a través de un proceso controlado de enfriamiento de las superficies activas que conduce a una capa superficial de cementita con un espesor de aproximadamente 1 mm.
La forma de las levas de rodillo se selecciona en función de la naturaleza de las cargas transferidas y del proceso de control del momento de apertura y cierre de las válvulas, y se determina mediante el mecanizado utilizando amoladoras controladas numéricamente.
Las levas de rodillo también se pueden presionar o soldar. Esto permite la introducción de diferentes materiales en la leva y el árbol de levas.
¿Cómo se comprueba el árbol de levas?
En los motores de combustión interna modernos, muy cargados y sobrealimentados, caracterizados por altas velocidades de rotación, los árboles de levas están forjados y los huecos del canal de aceite se hacen mediante perforación.
El valor de las cargas transferidas está influenciado principalmente por la estructura del material base del rodillo y el método de su tratamiento.
La persona que accede a la verificación del árbol de levas debe conocer no solo el procedimiento de prueba en sí, sino también las posibles soluciones de construcción del sistema de distribución y como resultado de este supuesto de las cargas transferidas en los sistemas individuales, el método de rodamiento y los métodos de refinación de las superficies de cooperación.
Al definir las condiciones de trabajo y el material del rodillo, es posible determinar qué parte de la superficie del eje está más expuesta al desgaste.
Como resultado de las fuerzas de flexión significativas, el eje puede torcerse debido a un montaje incorrecto o al exceder las velocidades de rotación permitidas.
Los que se usan con más frecuencia son los cojinetes de rodillos y las superficies de contacto de leva con el brazo de la válvula.
Antes de realizar las mediciones, se debe realizar una inspección visual del eje, las levas y los pivotes, así como otros elementos susceptibles de desgaste.
De esta manera, puede notar inmediatamente la pérdida de material o aumentar la rugosidad.
