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Aplicaciones de materiales cerámicos en la industria automot

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Guillermo Gutiérrez

on 20 November 2013

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Transcript of Aplicaciones de materiales cerámicos en la industria automot

Aplicaciones de materiales cerámicos en la industria automotriz.
-Embragues cerámicos-

3- Industria automotriz

En las últimas décadas se han realizados grandes avances en la industria, en parte gracias a las propiedades de estos nuevos materiales.
Estas propiedades en ciertos casos superan ampliamente a la de materiales tradicionales como acero y aleaciones.
Los podemos agrupar en:
Carrocerías
Tren de propulsión
Confort y seguridad
Tomemos como referencia el Carburo de Silicio (SiC) que más adelante dará origen al compuesto por excelencia a utilizar en discos de frenos y discos de embragues.
El SiC muestra excelentes propiedades frente a otros cerámicos y aceros, posee una extraordinaria dureza, comparable a la del diamante, una excelente gravedad específica (menos de la mitad del acero inoxidable), y uno de los mejores módulos de elasticidad comparable casi con el del carburo cementado.

Módulos de Young. (Kyocera, 2013)
Dureza Vickers. (Kyocera, 2013)
Gravedad específica. (Kyocera, 2013)
Resistencia al choque térmico. (Kyocera, 2013)
Tenacidad a la fractura. (Kyocera, 2013)
Facultad de Ingeniería
Universidad de la República
Instituto de Ensayo de Materiales

Guillermo Gutiérrez Guerra
Tutor: Ing. Ramiro Rodriguez

Noviembre, 2013
Montevideo, Uruguay

Las carrocerías han evolucionado, son más livianas y más resistentes.
Se han creado chasis de aluminio, más ligeros y más resistentes que los de acero.
Y aún pueden ser más livianas...
Chasis diseñado por SGL Carbon para el nuevo BMW i3.
En estas aplicaciones es donde se destacan notablemente sobre el resto de los materiales, pudiendo ser indispensables en ciertas aplicaciones o como mejoras importantes en términos de performance o rendimiento
Rodamientos
Discos de freno
Válvulas cerámicas

Recubrimiento para pistones
Catalizadores para tubos de escape
Sensores en general
Vidrios
templados
Recubrimiento para pinturas
Sistema de frenaje ABS
Sistema Anti Bloqueo
Sistema convencional + sensores en ruedas
Sensores piezo cerámicos.
Aumenta poder de frenado
Más seguridad
Flotadores
Sondas Lambda
Sensores de estacionamiento
Sensores para Air Bag
Capas protectoras de alta durabilidad
Aplicables a muchas superficies
Alto poder hidro fóbico
Mayor resistencia
Más seguridad
Muy utilizados en la actualidad
Permiten mayor eficiencia
Menor Desgaste
Se consigue aumentar la vida útil del componente
Menor dilatación del material
Sometidas a tracción
Difíciles de emplear
Por el momento experimentales
Bajo índice de dilatación
Índice de fricción muy bajo (10 veces menor)
Pueden girar a mas rpm
Menor dilatación
No hay corrosión
Vida útil superior
Eliminan contaminantes
Se ubican cerca del motor (favorece el proceso)
Interior formado por una celdilla cerámica formada por silicato de Al y Ma
Introducidos por Porsche en el 2000
Compuesto C-SiC
Recubiertos de SiSiC
Más livianos
Más resistentes
Menor desgaste
Rango de T de trabajo mayor
Más capacidad de frenaje
5- Embragues
Elemento de fricción
Discos cerámicos
Proceso de fabricación
El diseño de Porsche
Trasmiten la potencia a las ruedas
Conformado por varias piezas
Piezas sometidas a desgaste por fricción

Los podemos clasificar según la cantidad de discos de fricción que posean así como también según el mecanismo de acople.
La gran mayoría de los vehículos poseen embragues mono disco seco, con acople mecánico o hidráulico.
Su funcionamiento es bastante simple.
Se eligen según la potencia a trasmitir
Orgánicos hasta 250 HP
Fibras de Kevlar hasta 400 HP
Compuesto C-SiC hasta 600 HP
Fundición de hierro +600 HP
Utilizados en vehículos de hasta 600 HP
Vehículos deportivos-alta gama o competición
Han logrado un equilibrio entre confort y eficiencia
Gran durabilidad
Compuesto C-SiC
Fibras de C y Si impregnadas en resinas con contenido de C (prepregs)
Consolidación bajo T y atmosfera inerte
Obtención de planchas para confección de piezas
Diseñado para el nuevo 911 GT3 RS
475 HP, 500 N.m
Matriz de C-SiC, cuerpo de Ti
Dureza obtenida 9.7 en escala absoluta
Resistencia a la torsión; 1000 N.m
Reducción del peso total en 8 kg
Reducción del tamaño total del conjunto
Duración de mas de 50.000 km
Disco de fricción
Cuerpo central de Ti
Volante motor
6- Mercado Uruguayo
Existen en plaza
Pistones cerámicos
Recubrimientos-pinturas
Vidrios templados
Rodamientos Cerámicos
Catalizadores
Elementos como frenos y embragues todavía no están disponibles en el mercado debido a sus elevados costos
7- Conclusiones
Han promovido un gran desarrollo de la industria
Gracias a sus buenas cualidades han superado a otros materiales tradicionales
Debido a sus restricciones es su lento auge
Elevados Costos
Usos muy específicos
Tradicionalismo
Fin

¿ Preguntas ?

Muchas Gracias.

En cuanto a los embragues:
Aumento de vida útil
Reducción de peso
Amortización del costo
Índice
1- Introducción
2- Breve reseña histórica
3- Comparación cerámicos vs materiales tradicionales
4- Aplicaciones diversas en la industria
5- Embragues
6- Discos de fricción cerámicos
7- Mercado Uruguayo
8- Conclusiones

1- ¿ Qué es un cerámico ?
Un cerámico es básicamente un material inorgánico, pudiendo estar conformado también por elementos metálicos y no metálicos cuyos enlaces interatómicos pueden ser totalmente iónicos o bien iónicos-covalentes.
Los cerámicos están compuestos por al menos dos elementos y usualmente por más por lo que las estructuras cristalinas son bien complejas.
Son estas características las que le confieren a los cerámicos sus peculiares y diversas propiedades, así como también generan la variedad en la cual se encuentran y/o se pueden elaborar.
Según las aplicaciones se dividen en dos ramas, los cerámicos tradicionales y los avanzados o de ingeniería que son los cuales nos interesan por ciertas cualidades.
Primeras aplicaciones de los cerámicos
Comienzan a surgir las aplicaciones para la industria
Se obtienen gracias a la elevada pureza de los materiales bases y a meticulosos procesos de fabricación.
4- ¿ Donde se utilizan ?
2-Linea de Tiempo
Fuente: Elaboración propia
Fuente: Elaboración propia.
Fuente: CeramTec, 2013
Fuente: SGL Group, 2013
Fuente: Audi Worldwide, 2013
Bibliografía:
Motorwerks. (2003). Obtenido de How to choose a clutch ?: http://www.uucmotorwerks.com/clutch/
D & W clutch. (09 de Setiembre de 2013). Obtenido de D & W clutch: http://www.dwclutch.com/
Performance Road Cars & Track Day Cars. (10 de Setiembre de 2013). Obtenido de Zircotec heat management: http://www.zircotec.com/page/performance_cars/16
AS, S. (10 de Setiembre de 2013). Fabricante de catalizadores para automóviles. Obtenido de http://www.as-sl.com/pdf/info_catalizador.pdf
Black, S. (06 de Diciembre de 2009). Obtenido de Composites World: http://www.compositesworld.com/articles/composite-engine-valves
Carbon in Mobility. (s.f.). Obtenido de SGL GROUP -The Carbon Company-: http://www.sglgroup.com/cms/international/innovation/carbon-in-mobility/index.html?__locale=en#dataobject_elementid_10
Demy (D&M) Bearing Co., L. (08 de Noviembre de 2013). HiSupplier.com. Obtenido de http://bmt-bearings.en.hisupplier.com/product-247438-Si3N4-Bearings.html
Ingenieurkeramik, S. (s.f.). Cerámica de Ingeniería. Recuperado el 22 de Agosto de 2013, de http://www.schunk.pt/PT/catalogos/Catalogo-Ceramica_de_Engenharia.pdf
Kyocera. (2 de setiembre de 2013). Introduction to Fine Ceramics . Obtenido de Fine Ceramics World: http://global.kyocera.com/fcworld/first/index.html
NanoShine, L. (s.f.). Nano Shine Group. Obtenido de Nano Shine Ceramic Nanotechnologhy: http://nanoshine-group.com/about.html
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