Materiais para árvores de cames & Aço para ferramentas
Uma árvore de cames de competição desempenha um papel fundamental na determinação do desempenho do motor. O posicionamento e o perfil de seus lóbulos são projetados e fabricados com precisão excepcional para garantir um desempenho ideal. Embora falhas catastróficas em eixos de comando sejam incomuns, as condições exigentes em que operam — tais como altas forças nas molas das válvulas, geometrias agressivas dos lóbulos e o uso de óleos de baixa viscosidade para melhorar o desempenho — representam desafios significativos para o endurecimento superficial e os materiais de aço para ferramentas normalmente utilizados. Essas condições adversas podem causar dois tipos principais de danos à superfície:
1. Desgaste ou deformação por atrito ou abrasão, especialmente nas pontas dos lóbulos
2. Corrosão por pite e fragmentação, causadas por fadiga logo abaixo das superfícies dos lóbulos
Para garantir o desempenho em condições extremas, as árvores de cames de competição são cada vez mais fabricadas com aços de alta resistência e endurecimento total, projetados para oferecer resistência superior ao desgaste. Essas ligas são otimizadas por meio de um refinamento químico preciso, maior pureza do material e capacidade de endurecimento consistente, o que lhes permite suportar altas tensões de contato e resistir à fadiga subsuperficial. Comprovados no automobilismo de ponta, esses aços oferecem a confiabilidade necessária para manter a integridade e o desempenho do comando de válvulas ao longo de ciclos de corrida exigentes.
Principais causas de falhas relacionadas ao material
- O desgaste por adesão ocorre quando superfícies metálicas em contato sob alta pressão sofrem soldagem e rasgamento localizados, levando à transferência de material e ao aumento da rugosidade da superfície. Isso é especialmente importante em narizes lobulados, onde se concentram o contato deslizante e as cargas elevadas.
- O desgaste abrasivo e a deformação resultam da ação de partículas duras ou asperezas que cortam a superfície, removendo gradualmente o material e alterando o perfil do came. Isso pode comprometer a precisão da sincronização das válvulas e aumentar a tensão mecânica em todo o comando de válvulas.
Aumento da dureza da superfície: o desgaste por adesão e abrasão são acelerados pela resistência insuficiente à tensão de contato e ao atrito.
Os aços de alto desempenho da Böhler foram concebidos para:
- Elevada resistência do núcleo para resistir à deformação sob cargas extremas
- Excelente capacidade de polimento para manter superfícies de contato lisas e reduzir o atrito
Essas propriedades do material, presentes em aços como o BÖHLER S693 & S390, aumentam significativamente a resistência ao desgaste e a integridade da superfície, tornando-os ideais para árvores de cames de alto desempenho que operam em condições severas de competição.
- A corrosão por pite e a fragmentação são causadas por fadiga subsuperficial, na qual tensões de contato repetidas provocam microfissuras logo abaixo da superfície. Com o tempo, essas fissuras se propagam e provocam a separação de pequenos fragmentos, comprometendo a integridade da superfície e causando rugosidade, ruído e redução do desempenho.
Os aços de alto desempenho da BÖHLER são projetados com:
- Pureza excepcional do material para eliminar inclusões que provocam fadiga
- Elevada dureza superficial e no núcleo para resistir ao desgaste e à deformação
- Resistência à fadiga superior para suportar ciclos repetidos de alta carga
Aços como o BÖHLER S690 combinam essas propriedades para oferecer durabilidade e confiabilidade de longa duração em árvores de cames de competição, mesmo nas condições operacionais mais exigentes.
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