Pistones en 2020

Después de ferias comerciales de finales de 2019 como SEMA y AAPEX en Las Vegas y PRI en Indianápolis, los fabricantes de motores, los corredores y los entusiastas están ansiosos por conocer las tendencias y las novedades con la tecnología de pistones a medida que ingresamos en 2020 y la temporada de carreras de este año.

Lo que los fabricantes de pistones saben muy bien es lo que la mayoría de nosotros sabemos que es cierto: ¡la gente quiere generar más caballos de fuerza y ​​mejorar sus motores! Ese hecho no ha cambiado. Sin embargo, en estos días, todos tienen en mente niveles de potencia de cuatro dígitos, y mejores pistones son uno de los componentes clave para poder alcanzar esos números.

La mayoría de los fabricantes de pistones admitieron que 2020 no mostrará ningún avance en la innovación, pero el enfoque en el rendimiento, la calidad y mejores materiales siguen siendo lo más importante para una amplia gama de plataformas y aplicaciones de motores. Ya sea que se trate de paquetes de anillos más delgados, mayor calidad, combinaciones de pistón y varilla afinadas, peso más liviano y fricción reducida, recubrimientos o formas de corona, esto es lo que sucede con los pistones este año.

Como se ve en las páginas de Engine Builder en la edición de enero, la familia de motores LS también sigue siendo un pilar para los fabricantes de pistones. Más y más opciones están ingresando al mercado de accesorios y se están agregando más opciones a las existencias en estantes en comparación con las personalizadas.

"Hemos hecho adiciones a nuestra plataforma LS en el LS 5.3L tanto en la parte superior plana como en la cúpula", dice Joe Maylish de Mahle Motorsport. “Ese sigue siendo un mercado tremendamente atractivo con todo lo que involucra LS. El LT 5.3L de inyección directa también fue una oferta. También ofrecimos un drop-in para el Ford 5.2L y para el nuevo motor Toyota Supra y BMW B58.

"Específicamente, con la plataforma LS en el último año, presentamos lo que llamamos un combo LSX, que es un pistón que diseñamos con parte superior plana, plato y cúpula, y se adapta a varias cabezas para la plataforma LS: LS1, LS2, LS3 , LS6, LS7, L92. Eso es algo en lo que estamos empezando a ver un aumento en el que los muchachos pueden tomar este pistón, usarlo para diferentes cabezas y funcionará para todos".

Los pistones más populares de Mahle para la familia de motores LS son para el L92 y el LS3. Del mismo modo, la gente de Race Winning Brands (JE, Wiseco y Diamond) también han visto que las líneas de pistones LS siguen siendo populares y también se han centrado más en las líneas de pistones de inyección directa.

"Las últimas tendencias que hemos estado viendo es el desarrollo de motores de inyección directa", dice Nickolaus DiBlasi, director de gestión de productos de Race Winning Brands. "Mejores ajustes y capacidades han permitido una extracción más eficiente de potencia de estos motores. No es raro ver motores turboalimentados con una relación de compresión estática de 10,5-12,5:1. El diseño de la corona es fundamental para maximizar la combustión en estos motores, ya que Bueno."

Del lado del consumidor, los pistones listos para usar continúan siendo un gran problema, pero una tendencia más reciente ha sido un aumento en los productos listos para usar que tienen características que se encuentran más comúnmente en pistones personalizados.

"Los puertos de gasolina que antes solo se encontraban en los motores de carreras están migrando hacia el uso en la calle", dice DiBlasi. "Vemos muchas otras características siguiendo su ejemplo".

En un esfuerzo por atraer a esos clientes, JE Pistons ha ampliado su línea SRP Professional en 2618. Además, su línea de pistones Ultra Series, que presenta un nuevo enfoque para el proceso de forjado y características de alta gama que se encuentran comúnmente en pistones personalizados, también está siendo fuertemente promocionado como una opción lista para usar.

Según Maylish, Mahle Motorsport presentó alrededor de 13 productos nuevos el año pasado: varios pistones abovedados Chevy de bloque pequeño en una aleación 4032, que se agregaron al inventario de la compañía, un pistón abovedado Ford de bloque pequeño en una aleación 2618 y pistones adicionales para su línea de pistones BMW PowerPak.

"Estábamos recibiendo muchas llamadas y clientes que pedían estos pistones, así que lo vimos como una oportunidad en el mercado y decidimos que, en lugar de tratar de hacer algo personalizado para el cliente, hagamos estos estantes porque estamos recibiendo tantas llamadas", dice Maylish. "Cuando se trata de innovación y nuevo diseño, muchas veces es lo que el cliente exige y lo que quiere".

Echando un vistazo a lo que está haciendo CP-Carrillo, el fabricante de pistones dice que está trabajando en la estabilización continua de la mejora de la pieza, el producto y el proceso, agilizando la fabricación, acelerando la repetición de pedidos y mejorando la repetibilidad.

Hablando de mejora y repetibilidad del producto, el material del pistón tiene mucho que ver con esto, y las aleaciones 4032 y 2618 siguen siendo los materiales principales, pero eso no quiere decir que no haya innovación en el frente del material.

La mayoría de los pistones utilizan aleaciones 2618 o 4032, que son excelentes materiales universales; sin embargo, los fabricantes de pistones le dirán que hay mucho margen de mejora con nuevas aleaciones y técnicas de fabricación.

"Hemos estado invirtiendo mucho tiempo en la ciencia de los materiales y el proceso de fabricación de nuestro aluminio y su conversión en piezas forjadas", dice DiBlasi. "Estamos probando constantemente nuevos materiales y nuevas formas de forjar y mecanizar pistones. No solo innovamos sino que buscamos tecnologías disruptivas".

En ese sentido, las empresas de pistones de Race Winning Brands a menudo obtienen mezclas de aleaciones personalizadas, que se desarrollaron para otras industrias, y las ponen a prueba para aplicaciones de motores.

"A menudo probamos y compramos nuevas aleaciones que no se utilizan en la industria automotriz", dice DiBlasi. "Tenemos cinco aleaciones diferentes disponibles. Algunas están en desarrollo. Algunas son aleaciones gubernamentales específicas que crearon para la industria aeroespacial. Algunas son solo algo que se nos ocurrió y queríamos ver cómo funcionaba".

Lo principal que desafía a la mayoría de las empresas de pistones es encontrar la combinación de aleación perfecta. La mayoría del material utilizado en el mercado de repuestos para motores de alta potencia es 2618. La aleación 2618 tiene un bajo contenido de silicio y mucha expansión térmica entre su punto frío y su punto caliente; cambia mucho dimensionalmente.

Por otro lado, la aleación 4032 tiene mucho contenido de silicio, lo que la hace muy estable. De hecho, es tan estable que no crece. Es bastante frágil como subproducto y es más adecuado para aplicaciones de baja potencia.

"Las personas que tienen estos motores automáticamente quieren comenzar a actualizarlos", dice Maylish. "Muchas veces todavía estamos tratando de educar al cliente sobre la aleación 4032 versus la 2618. La aleación 4032 podría estar en cualquier cosa, desde un auto de carreras en una pista corta hasta alguien que tiene un hot rod de menos de 750 caballos de fuerza. Cuando obtienes más de 750-800 caballos de fuerza, tendrá sumadores de potencia y sus aplicaciones principalmente solo para carreras Ahí es donde la gente usará esa aleación 2618.

“Nos encontramos con esa pregunta todo el tiempo con los clientes que llaman y dicen que realmente quieren la aleación 2618. Cuando les preguntamos qué están tratando de hacer, dicen que están construyendo un hot rod para usar el fin de semana. tenemos que convencerlos de la aleación 4032 porque no necesitan una aleación de alta potencia. Entre nuestras redes sociales y YouTube, estamos haciendo videos educativos sobre eso para educar al cliente. No es tanto el fabricante del motor. El motor El fabricante de motores lo sabe. Es el cliente el que busca diferentes cosas que puede comprar y busca en Internet. El fabricante de motores conoce las diferencias en sus aleaciones y lo que quiere hacer específicamente con una construcción".

Lo que le puede interesar al fabricante de motores profesional es en lo que está trabajando la gente de JE Pistons. Están buscando el santo grial de las aleaciones y formas de crear una mejor resistencia dentro de las aleaciones específicas.

"Hay una larga búsqueda para encontrar un material que sea lo mejor de ambos mundos", dice DiBlasi. "Eso es lo que buscamos. Queremos la robustez de un 2618 o más fuerte, pero queremos que prácticamente no se mueva. Queremos que sea como el acero donde no importa si hace frío o calor, la cantidad de crecimiento es tan pequeña puede hacerlo funcionar muy apretado. Cuando puede hacer funcionar un pistón muy ajustado al tamaño del orificio, en todas las temperaturas de funcionamiento, obtiene una gran cantidad de sello de anillo y estabilidad del pistón. Puede mantener toda la potencia adentro donde debe estar y transferir eso."

La búsqueda de mejores pistones no es nueva. Todo el mundo está tratando de maximizar la potencia con un pistón que es extremadamente fuerte, no se rompe y no crece. El esfuerzo ha dado como resultado pistones hechos de matriz metálica, cerámica y diversas aleaciones, pero la búsqueda de una verdadera solución continúa.

"Si sacara lo mejor de ambos [2618 y 4032], definitivamente sería una aplicación de alto rendimiento", dice DiBlasi. "Si miras el 4032, tiene una cierta cantidad de calor que manejará antes de que esté listo. Tienes que pasar ese punto para necesitar algo más. Pero si miras las tendencias del mercado, los motores están generando mucha más potencia que lo hicieron hace 20 años. La puesta a punto es más eficiente, el combustible es más eficiente y cada parte del motor se exige mucho más de lo que era. Ahora estamos superando los límites de estos motores.

"Estamos en la búsqueda de obtener ese material exótico para las masas. Puede encontrar materiales que se acerquen a esto, sin embargo, es cinco veces el costo por libra de metal. Es muy costoso de hacer y difícil de mecanizar".

Para compensar la dificultad de encontrar el material perfecto, los fabricantes de pistones han tomado lo que han aprendido de las carreras y de los OEM y lo han combinado.

"Realmente estamos en un punto en el que estamos analizando el diseño y cómo incorporarlo para maximizar el beneficio de ese pistón", dice Maylish. "Eso es lo que pudimos hacer con el pistón combinado LSX que puede adaptarse a varias cabezas diferentes".

Además, los fabricantes como Mahle han seguido empleando revestimientos para pistones y otras características para ayudar a que los pistones funcionen mejor. JE incluso ha comenzado a manipular la estructura granular del pistón para obtener mayor resistencia y beneficios.

"Hemos explorado y ya estamos pasando por un proceso de mecanizado y forjado diferente, que básicamente fija y cambia la dinámica de la estructura de grano de la forja", dice DiBlasi. "Normalmente, cuando toma una pieza de aluminio o acero, tiene una forma, la perfora y básicamente alinea todos los granos en la forma de su producto final, pero no los alinea todos. Con tecnología de forjado actual, queda alrededor del 20% en el que realmente puede intentar alinear estratégicamente esa estructura de flujo de grano para que pueda aprovechar al máximo la misma arquitectura de diseño existente".

Eso es lo que JE ha hecho con sus pistones de la serie Ultra utilizando su tecnología patentada de flujo de grano alineado. Al forjar el pistón de una manera nueva y patentada, JE puede dirigir el flujo de grano alrededor de las partes críticas del pistón, como las protuberancias de los pasadores, el faldón y la corona. Los granos más largos y delgados que se comprimen más juntos crean límites de grano adicionales en las áreas más críticas.

"Normalmente, hay una ganancia de alrededor del 20 % en la estructura del flujo de grano, lo que en algunos casos equivale a la fuerza. Puede tener una parte más fuerte con la misma forma y peso o puede eliminar algo de grosor y tener una parte tan fuerte, pero mucho más ligero Eso ha sido bastante grande para nosotros en este momento ".

Si bien estamos en el tema de cambiar estratégicamente el flujo de grano de un pistón, la forma de la corona del pistón también es una forma útil de aumentar el rendimiento. La forma de la corona de un pistón se desarrolla e innova constantemente para maximizar la eficiencia. Por ejemplo, los OEM cambian a menudo la forma de la corona en los motores de inyección directa.

"Las formas de la corona son mucho más comunes ahora", dice DiBlasi. "Con tantos motores de inyección directa, el ángulo de inyección de la boquilla, cuánta presión hay, dónde termina, cuánto residuo pasa por la forma de la corona, es muy importante para la combustión. Es muy importante saber exactamente dónde ese ángulo es, lo que estaba destinado a hacer y lo que sucede si no captura el combustible y el aire en el lugar donde se supone que debe estar".

Los fabricantes de pistones pasan mucho tiempo imitando el ángulo exacto para capturar el combustible donde debe ir. Es muy fácil identificar motores y pistones que no hacen esto correctamente porque tienes fallas casi inmediatas.

"Cuando el combustible pasa la forma de corona en la parte superior del pistón y no está cautivo, el combustible llega a la pared del cilindro y básicamente lava todo el aceite de la pared del cilindro", dice. "Eso hace que el pistón se caliente y se destruya rápidamente".

DiBlasi agregó que solía ver este resultado hace una década con los motores compactos deportivos de inyección directa porque las coronas de los pistones no retenían el combustible en el lugar correcto.

"Cada motor es tan diferente: tienes que desarrollar la forma de la corona según la aplicación específica de la cabeza", dice. "Realmente es solo prestar atención a los detalles y asegurarse de diseñarlo de manera óptima para esa aplicación. Y hay mucho más además de simplemente copiar la forma del OEM, porque muchas veces la forma del OEM, aunque está diseñada para capturar combustible, es también fabricado de la manera más rápida y económica posible. Hay muchas ocasiones en las que necesita maximizar o cambiar lo que hizo el OEM porque quiere sacar más provecho de él. Hay mucho margen de mejora. Puede optimizar la forma de una corona y extraer mucha más energía sin hacer nada más. Es una actualización muy económica".

Si bien mejorar el pistón siempre ha sido el objetivo número uno de los fabricantes de pistones, seguido de cerca es asegurarse de que los pistones estén disponibles para las masas y para las aplicaciones correctas.

De acuerdo con Mahle Motorsport, han visto mucha actividad en sus pistones de stock y pistones para aplicaciones Ford, Subaru, LS, Chevy y diesel. Para JE, los motores LS y LT han sido populares.

"Los motores LS, al igual que todos los demás, es una de nuestras áreas de mayor crecimiento", dice DiBlasi. "Vemos un gran crecimiento en los motores deportivos compactos de pequeña cilindrada. Están surgiendo muchos más LT de GM. He visto surgir muchos más Coyote y Modulares modernos. Esos son los grandes impulsores".

CP también ha experimentado un crecimiento en el mercado de LS y LT y también ha estado promocionando Pro Mod y otras aplicaciones de carreras de resistencia. Independientemente de las áreas a las que se dirijan los fabricantes de pistones, el único grupo al que siempre quieren mantener contentos son los propios fabricantes de motores.

"Nuestra fortaleza en nuestro negocio está en el fabricante de motores", dice Maylish. "En última instancia, el fabricante de motores quiere algo que sea confiable, en lo que puedan confiar y no tengan que preocuparse por volver a cruzar la puerta con cualquier problema".

Eso es exactamente lo que los fabricantes de pistones pretenden hacer en 2020 y más allá.EB