Design mecânico como a vida é sempre um compromisso interessante. Como engenheiros, estamos familiarizados com o princípio de dar e receber. Uma vez que uma solução é comprovada e se torna confiável, até que uma melhoria decisiva seja encontrada com uma ideia ou tecnologia diferente, tendemos a usá-la de forma ampla e clara. Um exemplo são os mancais lisos chamados de mancal ou mancais lisos.
Como é feita a bucha
Conceitualmente trata-se de uma simples meia concha metálica, com dupla ou tripla camada metálica, utilizada no acoplamento entre pino de manivela e biela ou entre munhão principal e cárter. Este tipo de acoplamento deve satisfazer uma série de requisitos contraditórios. Em primeiro lugar, deve ser forte o suficiente para suportar as cargas alternadas que são transferidas entre os elementos de acoplamento: biela e pino relativo ou entre munhão principal e cárter. À medida que a velocidade de rotação do motor aumenta, seja devido às condições de combustão ou redução de marcha, as forças sobre esses componentes aumentam muito. As buchas bimetálicas mais tradicionais foram substituídas pelas buchas trimetálicas mais resistentes e caras às quais foram adicionados bronze e chumbo. Este tipo de bucha é amplamente utilizado na maioria das aplicações automobilísticas para uso em produção e motores de corrida.
Por que bronze?
O bronze também tem outra função muito importante que é transmitir calor para a peça com a qual é acoplado com maior eficiência do que outros materiais. Como por exemplo ocorre em outro acoplamento importante, porém estático, entre a sede ou guia da válvula e o cabeçote do motor.
Outra característica distintiva do mancal liso, que muitas vezes é ignorada, é a capacidade de prender e, portanto, reter alguns pequenos resíduos de metal presentes no motor e no circuito de lubrificação. Estes são criados pelo desgaste das peças, sejam elas de base ferrosa ou de materiais derivados de ligas leves como alumínio ou titânio. Esta qualidade é muito importante principalmente na fase inicial de amaciamento do motor. Ou seja, quando a superfície mais macia ou deformável da bucha é capaz de absorver rugosidades ainda presentes após a retificação e polimento, por exemplo, dos pinos do virabrequim e biela ou pinos de manivela.
O filtro de óleo
É importante na fase de projeto do motor definir a eficiência do filtro de óleo. O objetivo é usar este elemento como ferramenta de lavagem do motor durante as fases de amaciamento. Mas também nas primeiras condições de operação e segurança, quando o desgaste é estável e, portanto, presente dentro do motor em operação normal. A presença da caixa de câmbio e da embreagem dentro do motor pode piorar a limpeza do óleo. Isso geralmente acontece em motores de motocicleta de produção ou competição, como os montados em bicicletas SBK. Daí a qualidade do óleo que traz para as buchas. De fato, a maior queda de pressão que pode ocorrer no filtro após um nível alto ou consistente de impurezas no filtro também pode fazer com que o nível de pressão do óleo nas próprias buchas diminua. Este efeito reduz a capacidade de carga na bucha e no acoplamento do pino relativo.
Necessidade de deformação
Ao mesmo tempo, a bucha ou par de meias conchas deve ser capaz de se deformar e se adaptar ao movimento e à forma imperfeita do munhão principal. Mas também do pino de manivela e da tampa da biela, durante a fase de rotação do mesmo. Deve ser garantido tanto na fase inicial de funcionamento do motor quanto quando o motor tiver um número elevado de horas ou quilômetros percorridos. o “portador de vida precoce” indicado como “período inicial da vida útil da bucha “, é o mais importante e essencial para garantir uma vida útil confiável deste componente. Da mesma forma, o correto fornecimento de óleo, já na primeira partida ou em todas as partidas do motor, é fundamental para garantir a espessura mínima de óleo no meato entre as duas meias-conchas e o respectivo pino.
Camada trimetálica
A resistência da camada trimetálica, bem como o material base com o qual a bucha é feita, deve ser o compromisso certo de rigidez e deformabilidade. Em um projeto de bucha ou meia concha do tipo tri-metal, a estrutura é feita de aço, derivado de tira de alta resistência, com a adição de uma deposição de uma camada de bronze e posteriormente de uma fina camada de níquel. . A última camada presente é caracterizada pela presença de uma liga de chumbo e estanho. Alternativas a esta última camada é o metal Babbitt com uma base primária de estanho: também é chamada de estrutura multimetálica.
Níquel
A presença de níquel atua como uma barreira física para evitar a separação do estanho da terceira camada evitando a redução da resistência à abrasão. Seria, portanto, interessante pensar em uma camada adicional acima desse terço que, após um certo período de operação, possa difundir mais estanho para aumentar a resistência da superfície ao longo do tempo. Pode-se estimar, principalmente para motores de alto desempenho, um aumento de 15% na resistência à abrasão utilizando buchas de 4 camadas.
(Fim da primeira parte: a segunda estará disponível online na sexta-feira, 21 de outubro, a partir das 21h00)
“Como desenhei meu sonho” a biografia do mágico Adrian Newey disponível na Amazon
