What Materials Are Used for Timing Sprockets? A Practical Buyer's Guide

La mayoría de las ruedas dentadas de distribución utilizadas en los motores modernos están hechas de acero pulvimetalúrgico, acero al carbono endurecido, acero aleado o hierro fundido. Antes de comprar un reemplazo, lo primero que debe verificar es esa elección: el material determina cómo se desgasta el flanco del diente, cuánto ruido se genera en la cadena y si la rueda dentada seguirá siendo útil después de 150,000 millas. Si está seleccionando una rueda dentada para un motor impulsado por cadena, la respuesta práctica es simple: elija acero sinterizado o acero de aleación cementado para la transmisión principal de sincronización y reserve otros materiales para casos específicos.

La razón no es sólo la dureza. El material de la rueda dentada afecta la forma en que la cadena se asienta sobre los dientes, la holgura entre los rodillos y los flancos de los dientes y la vida útil de la pieza bajo alta tensión de la cadena. Una cadena y una rueda dentada se desgastan juntas como un conjunto. Si uno está hecho de un material incompatible, se puede producir un desgaste acelerado en ambos.

Materialeses de la rueda dentada de sincronización de un vistazo

La siguiente tabla resume los grupos de materiales comunes, sus aplicaciones típicas y por qué se utilizan.

Por qué domina el acero en la pulvimetalurgia

Una gran parte de las ruedas dentadas de los árboles de levas de los motores modernos no están mecanizadas a partir de barras macizas; Se prensan a partir de polvo metálico y se sinterizan en un horno. La ruta PM brinda a los fabricantes un perfil de diente que es lo suficientemente preciso como para engranar con una cadena de distribución estrecha sin acabado adicional. También crea una porosidad fina y controlada que mantiene una película de aceite en la cara del diente. Cuando el motor está frío y el aceite se ha drenado, esa lubricación retenida ayuda a reducir el ruido y el desgaste durante los primeros segundos del arranque.

La desventaja es que las ruedas dentadas de PM son tan buenas como su densidad y tratamiento térmico. Las piezas baratas con porosidad excesiva pueden desgastarse rápidamente o romper un diente. Para las piezas PM de mayor carga, una preforma sinterizada se puede forjar con polvo hasta alcanzar una densidad casi total, lo que proporciona un nivel de resistencia cercano al acero forjado.

Si busca repuestos, la clave es buscar piezas de un fabricante que controle la densidad y el tratamiento térmico de manera constante. Puede ver cómo se enumeran las ruedas dentadas compatibles con el motor en todas las familias de vehículos en nuestra Piñones de sincronización adaptados al motor. página.

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Acero al carbono y acero aleado para las posiciones más difíciles

No todas las ruedas dentadas deben ser PM. La rueda dentada del cigüeñal suele soportar una mayor carga de cadena y, en algunos motores, está mecanizada a partir de una barra sólida en lugar de prensada. El acero con contenido medio de carbono, como el C45 o el 1045, es un punto de partida común porque equilibra la maquinabilidad con la resistencia del núcleo.

Después del mecanizado, los flancos de los dientes suelen templarse por inducción o carburarse. Los aceros aleados con cromo, níquel o molibdeno añaden tenacidad y resistencia a la fatiga. Estos grados son más comunes en motores de servicio pesado o de alto rendimiento donde la cadena funciona bajo mayor tensión y más ciclos de arranque y parada.

La diferencia práctica no es que un material siempre sea mejor. Una rueda dentada de PM bien hecha puede durar más que una rueda dentada de palanquilla mal hecha. La cuestión es hacer coincidir el material con la carga y verificar el tratamiento térmico, no juzgar una pieza únicamente por la ruta de fabricación. Para obtener un desglose más completo de los puntos de falla, consulta nuestro guía del piñón de sincronización del cigüeñal .

El tratamiento térmico es la mitad de la respuesta.

Se puede fabricar una rueda dentada con la aleación adecuada y aún así fallar si el tratamiento térmico es incorrecto. Muchas ruedas dentadas OEM están cementadas o endurecidas por inducción con una dureza del flanco del diente en el rango de 45 a 55 HRC. La dureza del núcleo se mantiene más baja para que el diente pueda doblarse ligeramente bajo una carga de impacto en lugar de romperse.

Cuando evalúes un piñón, pregunta por el rango de dureza y el proceso de endurecimiento. “Endurecido” por sí solo significa poco; una rueda dentada completamente endurecida puede ser quebradiza, mientras que una rueda dentada sin endurecer puede perder la forma de sus dientes después de un kilometraje modesto. Esta es la razón por la que los fabricantes que fabrican piñones según los estándares de cadena conocidos tienden a controlar el perfil de los dientes y la dureza juntos. Te lo explicamos con más detalle en nuestro artículo sobre Estándares de piñones OEM y tratamiento térmico .

¿Qué pasa con los dientes de nailon y las ruedas dentadas de plástico?

Algunos diseños de motores más antiguos utilizaban un cuerpo de rueda dentada de aluminio con dientes de nailon moldeados sobre la llanta. Estas ruedas dentadas eran silenciosas cuando eran nuevas, pero no eran una solución a largo plazo. El nailon absorbe aceite y se hincha, luego se vuelve quebradizo a medida que envejece; los dientes pueden romperse y la cadena puede saltar un diente. Si restaura uno de estos motores, la mayoría de los especialistas optan por una rueda dentada de acero o PM que se ajusta al mismo paso de cadena.

Los plásticos de ingeniería todavía aparecen en algunos accionamientos auxiliares de carga ligera. En un accionamiento de sincronización principal, los plásticos no combinan la resistencia, la tolerancia al calor y la estabilidad dimensional necesarias para años de servicio. El acero inoxidable también es poco común en las ruedas dentadas de distribución de producción porque la ventaja contra la corrosión rara vez se necesita dentro de un motor sellado y lleno de aceite.

Donde todavía aparece el hierro fundido

El hierro fundido a veces se encuentra en motores de automóviles más antiguos y en unidades de energía industrial. Se desgasta bien y absorbe las vibraciones, por lo que permanece en servicio en entornos de trabajo pesado y de baja velocidad. Pero es más pesado y horrible que una rueda dentada de acero comparable, y el diseño de los motores modernos generalmente no deja espacio para ella.

Lo que te dice una rueda dentada desgastada

Antes de quitar la rueda dentada, mira los dientes. Estos patrones son pistas prácticas que le ayudarán a juzgar si el material y el tratamiento térmico eran adecuados.

• dientes ganchudos en el flanco cargado generalmente significa que la rueda dentada es más blanda que la cadena, o que la cadena se ha estirado lo suficiente como para cambiar el ángulo de paso.
• Un perfil de diente pulido pero aún recto sugiere un servicio normal; reemplace la rueda dentada junto con la cadena.
• un diente roto es menos común y a menudo indica una carcasa endurecida quebradiza, una carga de impacto excesiva o un salto de la cadena durante la rotación del motor.

Estas observaciones no reemplazan la medición del estiramiento de la cadena y el diámetro de la rueda dentada, pero le dicen si la elección del material fue apropiada en primer lugar.

Cómo elegir una rueda dentada de distribución de repuesto

Comience con el número de pieza del fabricante del motor y luego verifique lo siguiente antes de comprar.

• Número de dientes y paso de cadena: igualar el número de dientes no es suficiente; el paso de la cadena y el ancho de los rodillos también deben coincidir.
• Diámetro del orificio, ancho del chavetero y desplazamiento del cubo: pequeñas diferencias en estas dimensiones provocan problemas de ajuste en el cigüeñal o en el árbol de levas.
• Dureza del flanco y método de endurecimiento: Pregunte por un rango de dureza, no sólo la palabra "endurecido".
• Perfil de diente y límites de juego: una rueda dentada con una separación incorrecta entre los dientes puede hacer que la cadena haga ruido y aumente el desgaste.
• Emparejamiento de cadenas: Nunca instale una rueda dentada nueva con una cadena vieja a menos que la cadena esté dentro de su límite de desgaste.

Las tolerancias de orificio y chavetero son la causa más común de problemas de instalación. Un orificio que sólo sea unas pocas centésimas de milímetro demasiado pequeño puede necesitar un repaso; uno demasiado grande puede hacer que la rueda dentada se balancee sobre el eje. nuestra nota sobre Especificaciones del diámetro interior de la rueda dentada, del chavetero y del juego Explica cómo interactúan estas dimensiones.

Para abastecimiento no OEM, piñones de distribución universales Puede ser un punto de partida práctico, pero debe medir el diámetro interior, la ranura, el ancho del diente y el ancho de la cara del piñón original en lugar de asumir un tamaño "universal" que se ajusta a todos.

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Si está reemplazando toda la unidad, kits completos de cadena de distribución A menudo se mantiene la cadena, las guías y los piñones como un conjunto combinado, lo que reduce el riesgo de mezclar una cadena nueva con un piñón desgastado en el mismo perfil de diente.

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La conclusión

La selección de la rueda dentada de distribución comienza con el material y el tratamiento térmico. Para casi todos los motores modernos, eso significa acero pulvimetalúrgico o acero aleado/carbono endurecido. Los diseños con dientes de hierro fundido, plástico y nailon son pesados, limitados u obsoletos. El reemplazo más duradero es aquel que coincide con la forma del diente, la dureza y la tolerancia del orificio del OEM, y que se combina con la cadena correcta.

Cuando compare proveedores, no se conforme únicamente con el nombre del material. Solicite datos de dureza, inspeccione los dientes y confirme las dimensiones del orificio. Una buena rueda dentada debe verse consistente de diente a diente y encajar en el eje sin juego visible.