Análisis de Fatiga en Válvulas de Motores de Combustión Interna a Elevada Temperatura

Abstract

En este trabajo se presenta un método de análisis a fatiga de válvulas de motores de combustión interna a una temperatura de 600ºC en el rango de 5 × 10 ciclos. El principal objetivo es validar las soluciones numéricas obtenidas por medio del método de los elementos finitos con resultados experimentales provenientes de una máquina especialmente diseñada para estudios de fatiga y desgaste. Las válvulas empleadas en los ensayos fueron mecanizadas a partir de un acero austenítico ampliamente utilizado en este tipo de componente mecánico debido a su alta resistencia a la corrosión y a temperaturas elevadas. Primero, se modeló la dinámica de la máquina de ensayo. Luego, por medio de un análisis térmico, se obtuvo la distribución de temperaturas en la válvula ajustando los resultados con mediciones experimentales. Finalmente, de un análisis termo-mecánico se obtuvo la máxima tensión desarrollada en la válvula cuando se produce el contacto entre ésta y el asiento. Con las soluciones numéricas se generaron modificaciones geométricas a las válvulas para su estudio a fatiga. Resultados experimentales mostraron que por medio de los modelos numéricos propuestos es posible predecir la vida a fatiga de una válvula de motor de combustión interna.