La Biela

La biela es un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la maquina. En un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal.

Las bielas son, en la actualidad, un elemento básico en los motores de combustión interna y en los compresores alternativos. Se diseñan con una forma específica para conectarse entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal. Su sección transversal o perfil puede tener forma de H, I o +. El material del que están hechas es de una aleación de acero, titanio o aluminio. En la industria automotriz todas son producidas por forjamiento, pero algunos fabricantes de piezas las hacen mediante maquinado. Por lo general, las bielas de los motores alternativos de combustión interna se realizan en acero templado mediante forja, aunque hay motores de competición con bielas de titanio o aluminio, realizadas por operaciones de arranque de material.

La biela se distingue en tres partes:

La parte trasera de biela en el eje del pistón, es la parte con el agujero de menor diámetro, y en la que se introduce el casquillo a presión, en el que luego se inserta el bulón, un cilindro o tubo metálico que une la biela con el pistón.

El cuerpo de la biela es la parte central, está sometido a esfuerzos detracción-compresión en su eje longitudinal, y suele estar aligerado, presentando por lo general una sección en forma de doble T, y en algunos casos de cruz.

La cabeza es la parte con el agujero de mayor diámetro, y se suele componer de dos mitades, una solidaria al cuerpo y una segunda postiza de nominada sombrerete, que se une a la primera mediante tornillos.

En función de la forma de la cabeza de biela, y como se une a ella el sombrerete, se pueden distinguir:

Biela enteriza: Es aquella cuya cabeza de biela no es desmontable, no existe el sombrerete. En esos casos el conjunto cigüeñal-bielas es indesmontable, o bien es desmontable porque el cigüeñal se desmonta en las muñequillas.

Biela aligerada: Si el ángulo que forma el plano que divide las dos mitades de la cabeza de biela, no forma un ángulo recto con el plano medio de la biela, que pasa por los ejes de pie y cabeza, sino que forma un ángulo, entonces se dice que la biela es aligerada.

La cabeza de la biela presenta una articulación que acciona directamente con el cigüeñal, el pie conecta al bulón con el pistón y el cuerpo es la parte que une a estos dos ejes. Las bielas de los motores de cuatro tiempos son diseñadas para resistir no solo las fuerzas provenientes de la combustión, sino también a la tracción, ya que realizan un recorrido ascendente sin compresión.

Componentes de la Pieza (Biela)

Las bielas se construyen en fundición aleada con Cromo al Vanadio (Material muy duro) o cromo al níquel, y posteriormente se equilibran. Para disminuir el peso de las bielas en algunos motores, se montan de titanio.

Como consumidores destacados de acero cabe citar a los fabricantes de automóviles porque muchos de sus componentes significativos son de acero (bielas).

Por sus propiedades trabajaremos acero AISI 4340 que es un tipo de acero de baja aleación y medio carbono.

A modo de ejemplo cabe citar los siguientes componentes de la automóvil que son de acero:

 Son de acero forjado entre otros componentes: cigüeñal, bielas, piñones, ejes de transmisión de caja de velocidades y brazos de articulación de la dirección.

 De chapa de estampación son las puertas y demás componentes de la carrocería.

 De acero laminado son los perfiles que conforman el bastidor.

 Son de acero todos los muelles que incorporan como por ejemplo; muelles de válvulas de asientos, de prensa embrague, de amortiguadores, etc.

 De acero de gran calidad son todos los rodamientos que montan los automóviles.

 De chapa troquelada son las llantas de las ruedas, excepto las de alta gama que son de aleaciones de aluminio.

 De acero son todos los tornillos y tuercas.

Cabe destacar que cuando el automóvil pasa a desguace por su antigüedad y deterioro se separan todas las piezas de acero, son convertidas en chatarra y son reciclados de nuevo en acero mediante hornos eléctricos y trenes de laminación o piezas de fundición de hierro.

Las bielas obtenidas de acero permite obtener igualmente bielas de fundición y por calcinado. El procedimiento así como el utillaje para la realización de este procedimiento permiten realizar una economía de material en la fabricación de bielas lo cual es importante dado que en el cálculo del precio de coste de una biela, el precio del material está comprendido entre un tercio y la mitad del precio de coste total.

Además, permiten realizar una economía de mecanizado ya que numerosas superficies mecanizadas hasta ahora se obtienen sin rebaba en la biela bruta asegurando así una simplificación de la gama de mecanizado y las tolerancias obtenidas son cada vez más precisas lo cual permite dimensionar las bielas lo más justo produciendo así un aligeramiento del motor de combustión interna, evitando sobredimensionar las piezas motores con el fin de tener en cuenta la dispersión del material en las bielas obtenidas según los procedimientos de fabricación según el estado de la técnica.

Proceso de Fabricación

Esta biela (2) está formada a partir de una pieza desbastada (10) representada en la figura 3 y que presenta una forma externa general que se aproxima a la forma externa de la indicada biela 1. Así, la pieza desbastada (10) comprende una cabeza (11), un cuerpo (12) y un pie (13).

La pieza desbastada (10) se obtiene a partir de un perfil (15) representa en la figura 4 y que presenta una sección transversal que corresponde al perfil de este boceto (10). El perfil (15) está formado por ejemplo o por perfilado.

El perfil (15) obtenido por ejemplo por laminado, se corta transversalmente por ejemplo por cizallado o por serrado en una multitud de elementos, como lo muestra la figura 5, formando cada uno una pieza desbastada (10) de espesor determinado. Cada pieza desbastada (10) se transforma seguidamente en una biela bruta mediante un juego de matrices (20) representado en las Figuras 6 a 8.El juego de matrices (20) comprende una matriz inferior (21) provista en su superficie superior de un molde (22) cerrado cuya forma corresponde a la forma de la biela bruta a obtener, es decir a la forma general de la biela (1) representada en las figuras 1 y 2, sin los orificios calibrados (3) y (7).

El juego de matrices (20) comprende igualmente una matriz superior (23) que forma un punzón destinado para deslizarse por el molde

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