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Un producto Solvay, nuevo caso de sustitución de metal por plástico


02/11/2015

Torlon PAI, de Solvay Specialty Polymers, ha sido elegido para el innovador piñón del árbol de levas del proyecto Polimotor 2.

El proyecto Polimotor 2, dirigido por Matti Holtzberg, ha elegido la poliamida-imida (PAI) de altas prestaciones Torlon de Solvay para sustituir al metal convencional en la fabricación de un innovador diseño de piñón del árbol de levas. Solvay es el principal patrocinador de materiales para este proyecto técnico tan esperado, que pretende diseñar y fabricar en 2016 un motor de próxima generación solo de plástico para coches de carreras.

Torlon Pai de Solvay, en Polimotor 2.

Torlon PAI de Solvay tuvo un papel fundamental en el éxito de nuestro primer Polimotor a principios de los años ochenta; y desde entonces es evidente que el alcance, las prestaciones y la versatilidad de la tecnología de materiales de la empresa han crecido mucho —dice Holtzberg, que también es presidente de Composite Castings, LLC, con sede en West Palm Beach, Florida (EE.UU.)—. Los avances que se han producido durante estos años en Solvay sientan la base para una innovación aún mayor en el actual proyecto Polimotor 2, en el que su PAI reforzada con fibra de carbono Torlon ha permitido el desarrollo de un piñón del árbol de levas mecánicamente fuerte pero extremadamente ligero. Y esta es solo una de las primeras aplicaciones revolucionarias que aprovechan la tecnología avanzada de materiales de Solvay que esperamos anunciar en los próximos meses.

Allegheny Performance Plastics, LLC, un transformador líder de termoplásticos de altas prestaciones, ha moldeado por inyección la forma final. Gates Corp., un fabricante de primera fila de correas de transmisión y líder mundial en la manufactura de productos hidráulicos, se ha encargado del mecanizado final para incorporar el diseño de dentado recto que reduce el desgaste y optimiza la transferencia del par de transmisión entre el piñón y la correa. Por último, el motor del Polimotor 2 incorporará dos piñones de 102 mm de diámetro y uno de 51 mm de diámetro en su sistema accionador del tren de válvulas.

En un motor de combustión automovilístico, los piñones del árbol de levas están colocados en ambos extremos del árbol y, junto con la correa de distribución, ayudan a mantener la distribución entre el árbol de levas y el cigüeñal. A pesar de su exposición constante al par elevado, las temperaturas extremas y la vibración, así como el polvo, los líquidos automovilísticos y la sal de carretera, los piñones del árbol de levas tienen que poder ofrecer de forma fiable un control preciso de la distribución para mantener un comportamiento óptimo del motor. Si estos piñones se sobrecalientan, se desconchan, pierden la forma o no presentan un comportamiento fiable bajo carga, todo lo que hay entre el cigüeñal y los pistones puede empezar a funcionar mal en poco tiempo.

Los piñones del árbol de levas suelen fabricarse con acero sinterizado, aluminio o de vez en cuando polímeros fenólicos termoestables. Sin embargo, Polimotor 2 optó por moldear los piñones del árbol de levas de dentado recto de su motor a partir de la PAI reforzada con un 30% de fibra de carbono Torlon 7130, un grado de prestaciones ultraelevadas lanzado por Solvay mucho tiempo después de la primera iteración de Polimotor de los años ochenta.

Propiedades de Torlon PAI
Como material, Torlon PAI de Solvay aporta los mayores niveles de resistencia mecánica, rigidez y resistencia a la fatiga de todas las tecnologías de termoplásticos a temperaturas de hasta 275° C. Torlon 7130 PAI, concretamente, es de toda la cartera la que ofrece la combinación más óptima de estas propiedades mecánicas, con una resistencia específica de 1,4 105 J/kg (5,4 x 105 in-lbf/lb) y una rigidez específica de 15 106 J/kg (6 x 107 in-lbf/lb). El acero inoxidable, en cambio, ofrece una resistencia específica y una rigidez de 0,8 106 J/kg (3,1 x 107 in-lbf/lb) y 24 106 J/kg (9,7 x 107 in-lbf/lb), respectivamente.

En términos prácticos, esto permite que el piñón del árbol de levas de Polimotor 2 fabricado con Torlon 7130 PAI reúna unas propiedades mecánicas comparables a las de un piñón de acero inoxidable de tamaño similar que pesa 1,1 kg pero ofreciendo una reducción de peso del 75%.

A diferencia de los metales, Torlon 7130 PAI no conduce el calor, lo que contribuye a alargar la vida de la correa. También elimina la posibilidad de desconchados del piñón, que puede ser un problema cuando se utilizan materiales fenólicos, porque son más quebradizos. Por último, la PAI de altas prestaciones de Solvay aporta una resistencia a la fatiga excelente y una resistencia al desgaste extraordinaria a presiones y velocidades elevadas, lo que supone una reducción de ruidos y vibraciones, además de ofrecer una amplia resistencia química a los líquidos automovilísticos.

Sobre Polimotor 2
El objetivo del proyecto Polimotor 2 es desarrollar un motor de doble árbol de levas en cabeza (DOHC) y de cuatro cilindros hecho solo con plástico, que pese entre 63 y 67 kg, o unos 41 kg menos que los motores convencionales fabricados actualmente. Además de la aplicación del piñón del árbol de levas, el revolucionario programa de Holtzberg aprovechará la tecnología avanzada de polímeros de Solvay para desarrollar hasta diez piezas del motor, como la bomba de agua, la bomba de aceite, la admisión/salida de agua, la mariposa, el distribuidor de combustible y otros componentes de alto rendimiento.

Entre los materiales Solvay considerados para el proyecto se hallan la poliftalamida (PPA) Amodel, el poliéter éter cetona (PEEK) KetaSpire , el poliarilétercetona (PAEK) AvaSpire, el polifenilesulfona Radel (PPSU), el polisulfuro de fenileno (PPS) Ryton y los fluoroelastómeros Tecnoflon VPL.

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*Para más información: www.solvayspecialtypolymers.com

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