ElringKlinger, proveedor para la reparación profesional de motores, ha hablado en esta ocasión de los tornillos de dilatación para motores de automóviles: ¿Cuáles son sus condiciones? ¿Cómo funcionan? ¿Qué ocurre con el ángulo de giro?… Asimismo, el fabricante también ha mencionado su programa de productos de la marca de piezas de recambio Elring- Das Original, que incluye juntas de culata, y que en concreto, se tratan de tornillos de dilatación para motores de automóviles.
El ring ha recordado que dado que los tornillos de la culata son tornillos de dilatación, es absolutamente necesario utilizar tornillos nuevos en las reparaciones, ya que dichos tornillos solo pueden utilizarse una vez.
Condiciones para tornillos de dilatación
Para que el motor esté y, sobre todo, permanezca sellado, los componentes del motor implicados deben estar perfectamente adaptados entre sí. Por lo tanto, debe garantizarse la estanqueidad de los cilindros y el sellado de los conductos de aceite del motor y de los conductos de agua de refrigeración.
En caso de reparación, no solo el bloque motor y la culata deben estar libres de deformaciones, sino que la rugosidad de la superficie debe ser correcta y los tornillos de la culata deben ser nuevos. Lo mismo ocurre con la junta de la culata, que no se puede volver a montar más de una vez.
Todo el conjunto de estanqueidad debe funcionar tanto cuando el motor está frío como cuando está muy caliente. Debe tenerse en cuenta que los bloques motor y las culatas son de aleaciones de aluminio, pero los tornillos y la junta de culata son de acero. En consecuencia, los cuatro componentes presentan una expansión térmica diferente. Debido a esto, el tornillo tiene un papel destacado.
Funcionamiento de un tornillo de dilatación
Para poder absorber las vibraciones del espacio de sellado dentro del motor en marcha, por un lado, la junta de culata está hecha de acero flexible y tiene acanaladuras integradas como elementos de tope. Por otro lado, el tornillo tiene propiedades elásticas y plásticas. Esstas resultan principalmente de la forma del tornillo y del acero utilizado, que suele ser de alta resistencia.
La parte cilíndrica del tornillo, es decir, la parte sin rosca, tiene un diámetro central menor que el diámetro central de la parte del tornillo con rosca. La longitud respectiva de cada parte del tornillo y su diámetro dan como resultado la elasticidad necesaria correspondiente. Esto permite que el tornillo se comporte como un resorte tensado y contribuya también a mantener las vibraciones de la junta dentro de unos límites definidos.
Las propiedades elásticas de los tornillos están concebidas de tal manera que siempre hay suficiente fuerza elástica en los diferentes estados de funcionamiento del motor. Un tornillo de vástago rodado normal con las dimensiones habituales para un automóvil no puede cumplir esta tarea; tarde o temprano se rompería.
Todo depende del ángulo de giro
Incluso el diseño perfecto de un tornillo de dilatación no sirve de nada si la instalación no se realiza exactamente conforme a las instrucciones del fabricante.
En principio, cada tornillo se aprieta en un primer paso con el llamado par de apriete previo a fin de sujetar la culata y la junta de culata. Dependiendo del motor, también pueden ser dos pasos, como suele ocurrir con las juntas de culata de metal y material blando, que generalmente presentan un comportamiento de fraguado, es decir, una compresión del compuesto de material. Hasta este paso, el tornillo se encuentra todavía en la zona elástica.
El uso de los ángulos de giro al seguir apretando los tornillos, se basa en el hecho de que en los pasos siguientes se debe introducir una fuerza definida con precisión. Si solo se utilizaran los pares de apriete, la desviación final de la fuerza de atornillado sería de un +/- 30%.
Este valor es inaceptable, ya que no sería posible lograr un prensado uniforme de la junta de culata. Al utilizar los ángulos de giro, la desviación es del 10% como máximo, lo que puede considerarse la mejor medida técnicamente alcanzable de la fuerza necesaria.
En varios pasos con ángulo de giro, los tornillos se aprietan hasta la zona plástica, lo que se percibe cuando se supera el límite de deformación elástica. Entonces, el tornillo ha alcanzado su dilatación o elongación prevista en el vástago y se encuentra en la zona plástica, lo que significa que está deformado permanentemente. En consecuencia, un tornillo que ha sido alargado una vez más allá de la zona elástica hasta la zona plástica durante el montaje, no puede tener la elasticidad necesaria una segunda vez.
El motivo de la elevada desviación de la fuerza de atornillado cuando solo se aplican pares de apriete es el valor de fricción total de la unión, es decir, las fuerzas de entalladura del tornillo en la rosca y el valor de fricción de la cabeza del tornillo en la culata. Esto significa que el par de apriete no sirve para tensar la junta de culata. Por lo tanto, se recomienda aceitar ligeramente tanto la rosca como la cabeza del tornillo, con o sin arandela, durante el montaje. Pero también en este caso, ante cualquier duda, debe seguirse la prescripción del fabricante.
En ocasiones, las prescripciones del fabricante también exigen que se deje calentar el motor durante un tiempo determinado, en función del acero utilizado para el tornillo. El calentamiento y el enfriamiento conducen a un cambio en la estructura molecular del tornillo y un mayor apriete con ángulos de giro conduce entonces al par de apriete final.
