PROGRAMA DE ESTÍMULOS A LA INNOVACIÓN

Transcripción

1 FICHA PÚBLICA DEL PROYECTO: TÍTULO DEL PROYECTO: Desarrollo de un recubrimiento bimetálico para metales de bancada y biela destinado a mejorar su desempeño tribológico y en fatiga EMPRESA BENEFICIADA: DIAMOND AUTOMOTIVE S.A. DE C.V. MODALIDAD: PROINNOVA MONTO DE APOYO OTORGADO POR EL CONACYT: 4,021,350.00

2 OBJETIVO DEL PROYECTO: Desarrollar un recubrimiento bimetálico para metales de bancada y biela destinado a mejorar su desempeño tribológico y en fatiga. En este proyecto se desarrollaron composiciones bimetálicas como recubrimiento de los metales. En este proceso se obtuvieron los siguientes resultados: Una línea de producción piloto de metales automotrices, que permita en una segunda etapa orientada al escalamiento, fabricar nuevos productos que demande el mercado estatal, nacional e internacional. La propuesta de un nuevo recubrimiento para metales aportará un mayor prestigio a la empresa y atraerá proyectos en el área Automotriz. Sustitución de importaciones e incursión en nuevos mercados hasta ahora dominado por las importaciones. Proveer en el Estado de Chihuahua, en México y en el extranjero metales automotrices de calidad. Aplicación de la investigación científica para el fortalecimiento del desarrollo tecnológico y la innovación de procesos y productos en el sector automotriz del Estado de Chihuahua. Desarrollo de procesos que conviertan el conocimiento útil en la generación de riqueza para el Estado de Chihuahua y para el país.

3 BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: Las muestras de metales automotrices que actualmente se cuentan en el mercado, presentan defectos microestructurales, rebabas y en ocasiones están fuera de dimensiones, de acuerdo a la norma VDI/DGQ 3441 [3]. En la Figura se muestra una imagen de microscopía óptica de un metal de bancada bimetálico; puede observarse que la capa de aluminio presenta porosidades de gran tamaño (~200 μm de longitud). En el diseño de los metales hay que considerar diversos factores como son su precisión y la materia prima a utilizar para evitar problemas de desgaste y fricción que afectan al motor. Dado que el objetivo principal es alargar la vida útil de un motor, entonces hay que considerar en el diseño de los metales la teoría de la lubricación hidrodinámica, la ecuación de Reynolds, las relaciones entre las variables de diseño (diagramas de viscosidad, espesor mínimo de la película, coeficiente de rozamiento, flujo del lubricante, precisión en la película del lubricante, incremento de la temperatura y balance térmico), la orientación al diseño y la lubricación hidrodinámica.

4 BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO (CONT): Básicamente la empresa enfrenta la problemática de generar un diseño óptimo que se adecue a las refacciones que el mercado demanda (precisión micrométrica y tipo de motor) que tenga un desempeño competitivo. Por ello, busca vincularse con un centro de investigación que les ayude a mejorar el proceso y a identificar el tipo de material (raw material) a emplear en la manufactura de los componentes que permita disminuir las típicas problemáticas que enfrentan estas piezas. Ante ello, la solución resulta en identificar el tipo de material para la manufactura, el cual al actuar con el lubricante genere menor fricción y temperatura que los materiales convencionales. Así mismo este material deberá de permitir la manufactura micrométrica de los metales a nivel industrial, con laprecisión requerida para asegurar su calidad. Cuando a los metales se les aplica unrecubrimiento de un material duro, independientemente del tipo de recubrimiento y del proceso de aplicación, exhiben una mayor resistencia al desgaste y una vida de trabajo mayor, que aquellas piezas que trabajan sin ningún tipo de recubrimiento.

5 INSTITUCIONES VINCULADAS

6 PRINCIPALES ACTIVIDADES REALIZADAS: Revisión bibliográfica en libros, artículos y patentes sobre el estado del arte de la fabricación y materiales de metales automotrices. Caracterización estructural, microestructural y mecánica de las materias primas que serán empleadas durante el proceso de fabricación de metales, a fin de conocer las propiedades de cada material que será utilizado. Esta actividad será realizada mediante análisis químicos, preparación metalográfica, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, ensayos de dureza y de tensión, entre otras. Desarrollo a nivel laboratorio de un nuevo recubrimiento a base de carbono para ser aplicado al sustrato de acero, a finde mejorar las propiedades tribológicas de los metales. Seguimiento en la instalación, puesta en marcha y arranque de la maquinaria y equipos que serán adquiridos para la producción industrial de metales. Caracterización estructural, microestructural y mecánica de productos intermedios y finales del proceso, a fin de asegurar las mejores propiedades en los materiales y evitar posibles daños provocados por las distintas etapas por las que pasará la materia prima. Estudios tribológicos del producto final, a fin de determinar su resistencia aldesgaste y a la fatiga. Análisis de resultados de la producción de metales. Evaluación final del proceso piloto de producción de metales.

7 PRINCIPALES ACTIVIDADES REALIZADAS: Apoyo en la implementación de un Laboratorio Químico para análisis cualitativo y cuantitativo de las diferentes aleaciones que serán empleadas en el proceso de producción de metales. Apoyo en la implementación de un Laboratorio Metalográfico y de ensayos mecánicos para el estudio de las microestructuras, propiedades mecánicas en tensión y dureza de las distintas aleaciones que serán empleadas en el proceso de producción de metales. Analizar e investigar sobre las instalaciones, los equipos y las actividades que se realizan en un proceso de manufactura de metales. Contrastar la situación actual de la planta y evaluar la capacidad y posibilidad de instalar una planta piloto en base a los requerimientos básicos de diseño de planta (almacenamiento, distribución en planta, etc.). Elaborar una propuesta de diseño de planta piloto que incluya los requerimientos básicos de ingeniería de plantas. Realizar la integración de equipos y ensamble de líneas de acuerdo al proceso piloto diseñado. Validar y probar la operación de la planta piloto para el recubrimiento bimetálico para metales. Realizar las conclusiones y recomendaciones sobre el proceso piloto para el recubrimiento bimetálico para metales. Investigación bibliográfica de la tecnología utilizada para el procesamiento de metales de bancada y biela.

8 PRINCIPALES ACTIVIDADES REALIZADAS: Diseño y desarrollo de una planta piloto para fabricación de los metales, para realizar esta actividad es necesario establecer lo siguiente: Diseño para la manufacturabilidad de los metales. Diseño de metales y moldes por diseño CAD (diseño asistido por computadora). Fabricación de prototipos demetales y moldes. Revisión del sistema de calidad de la planta piloto. Diagrama de flujo del proceso. Arreglo de distribución de la planta piloto. Determinar las especificaciones del proceso. Evaluación y validación del proceso de la planta piloto para su escalamiento. Involucrar a los alumnos de las carreras de diseño industrial, mecatrónica y calidad. industrial durante todo el desarrollo de este proyecto. Propuesta de tesis de un estudiante de nivel licenciatura. Desarrollo de un artículo de investigación para la divulgación del I+D+i.

9 RESULTADOS DEL PROYECTO: Legajo conteniendo bibliografía sobre el estado del arte de lafabricación y materiales de metales automotrices. Reporte técnico con los resultados de análisis químicos, estructurales, microestructurales y de propiedades mecánicas de las materias primas, productos intermedios y productos finales del proceso. Propuesta de nuevos materiales (materia prima) que permitan obtener mejores productos. Observaciones sobre las etapas de seguimiento en la instalación, puesta en marcha y arranque de la maquinaria y equipos que serán adquiridos para la producción industrial de metales. Asesoría en laimplementación de un Laboratorio Químico y de un Laboratorio Metalográfico y de Ensayos Mecánicos. Planos CAD de planta piloto, de metales y moldes. Prototipos demetales y moldes. Obtención de los primeros lotes con las especificaciones del desempeño del prototipo. Documento que integre la investigación, desarrollo y evaluación en marcha de laplanta piloto con las especificaciones requeridas. Propuesta de tesis y escrito de un artículo de divulgación científica. Informes parciales e informe final del proyecto. Entrega de equipo con validación por el personal de laplanta. Obtención de los primeros lotes con las especificaciones del desempeño del prototipo.

10 IMPACTOS DEL PROYECTO: Crecimiento anual de la inversión en IDTI por $5,250, Científico.- La caracterización de materias primas del metal de bancada, El desarrollo de un recubrimiento AlSnCu reforzado con partículas duras de carburo de boro (B4C), El desarrollo de un recubrimiento con mezcla de carburos de W y Cr en una matriz de níquel, aplicado por proyección térmica (HVOF), y el desarrollo de un recubrimiento similar al anterior, con mezcla de carburos de W y Cr en una matriz de cobalto, también aplicado por proyección térmica (HVOF). Tecnológico.- La transferencia del conocimiento hacia la industria y su aplicación en productos. Económico.- La sustitución de importaciones de material y accesorios.