Cobrizado

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Creado en 20 Mayo 2014 Última actualización el 22 Mayo 2014 Publicado el 22 Mayo 2014
Escrito por Fermore Visto: 1965


Sustitución de válvulas y sus guías en la 350

Cuando tras rodar muchos km (suponemos que más de 300.000) tras varios rectificados de la camisa, con segmentos y pistón nuevos cada vez, se aprecia una notable disminución de la compresión, y ésta no se debe a desgaste del grupo motor, hay que pensar en las válvulas y sus asientos.

Levantada la culata, y extraídas las válvulas, los asientos postizos  presentaban muy buen aspecto, pero no así las setas, pues aparecían bastante picadas en la banda troncocónica de apoyo, como corroídas por haber trabajado muy calientes. Esto nos hizo pensar que no evacuaban bien su calor hacia la culata, debido a que tenían demasiada holgura entre sus colas y las guías, por lo que procedimos a extraer ambas guías de la culata con el útil “ad hoc” de Alberto, una vez calentada con el soplete para que dilatase. Además, la gran corrosión que mostraban (una de las válvulas sobre todo) también pudo deberse a que por la holgura de la guía, cada vez asentaba en un lugar diferente, produciendo escape de gases incandescentes por el lado que quedaba sin contacto con el asiento.

La guía de admisión salió con un esfuerzo normal, pero la de escape casi se cae sola, pues por el color negro que presentaba, podría decirse que sólo se sujetaba con el aceite requemado que la envolvía. El cajeado había dado de sí tras tantos ciclos de dilatación-contracción  y de nada iba a servir embutir unas guías nuevas de 16,01 mm de diámetro, pues se quedarían bailando en su agujero como las viejas. Había que recrecerlas hasta un diámetro en torno a 16,08 mm (70-80 micras).

La solución que se nos ocurrió fue aumentar su diámetro mediante un baño de cobre electrolítico, ya que éste cumple perfectamente la misión de comunicar su calor a la culata y refrigerar el conjunto de la válvula y su guía. Se trata de una zona y unos materiales críticos que no admiten sellantes ni pegamentos plásticos.

A continuación se describe el proceso de recubrimiento de cobre hasta aumentar el diámetro en unas 400 micras para luego tornearlo y dejar un aumento homogéneo equivalente a 80 micras, suficiente para realizar un embutido eficaz, que garantice un buen contacto metálico guía-culata para una eficaz refrigeración.


Recubrimiento de cobre electrolítico

Para piezas pequeñas basta con 500 cc de disolución de SO4Cuun barreñito con agua del grifo, para meter las manos rápidamente si nos manchamos al manipular con la disolución, o al meter y sacar las piezas.
Para preparar esos 500 cc de disolución, primero se echan en el tarro 90 gramos de sulfato de cobre (se vende en paquetes de 1 kg), pues es lo que corresponde de la proporción 180 g/litro. Y se añade agua destilada hasta completar los 500 cc (un poco menos de agua). Disolver agitando con un trozo de alambre o cable de cobre hasta que se ponga azul fuerte y quede un poco de poso en el fondo. La disolución se enfriará un poco.

Cuando ya queden pocos cristalitos de sulfato sin disolver en el fondo (3 ó 5 minutos), añadimos 35 cc de ácido sulfúrico del 96%c).

El SO4H2 es un ácido muy fuerte, y el concentrado del que partimos aquí, es oleoso, por lo que tarda en escurrir desde la probeta, y luego siempre queda algo, por lo que hay que tener cuidado al manejarla para limpiarla, procurando que apenas quede nada antes de enjuagarla bien.

Como el proceso electrolítico se favorece con la temperatura, aunque no muy alta, conviene empezar a cobrizar cuanto antes, aprovechando el calor de la reacción del sulfúrico con el agua.

Vamos ahora con la preparación de los electrodos:

Para el ánodo (+) hay que disponer de mucha superficie de cobre de calidad, limpio (sin óxido ni grasa). Sirve el alambre de los cables de la luz (si no está ennegrecido), o la chapa fina de Subero (mejor si es de más de 1 décima), o lo que yo he usado: monedas antiguas, pues tienen un buen cobre) una vez lijadas (con muela) y taladradas con un agujerillo casi en el borde para conectar el cable, procurando que no se sumerja el agujero, pues si no, se come la disolución el cable,  se sueltan las monedas y las hay que pescar del fondo para conectarlas de nuevo.

El otro electrodo, el cátodo (-)se conecta a la pieza o piezas a recubrir. En ambos casos las pinzas de cocodrilo son lo mejor, pues aseguran el contacto mejor que las ataduras con cable. En todo momento debemos asegurarnos de no hacer dentro de la cuba cortocircuitos internos. Para ello dispondremos en la parte externa, bien cubierto por la disolución, el cobre del ánodo, sea chapa, monedas o cables, sujeto con pinzas (unas U de alambre de cobre de 1 ó 2mm de diámetro y unos 40mm de largas) al borde del cristal de la cuba para que no se mueva hacia dentro, y no pueda entrar en contacto con las piezas del cátodo, situado en el centro de la cuba, suspendido sin tocar el fondo, mediante un travesaño (utilicé un bolígrafo de plástico) que no se moje.

En cuanto a la preparación de las piezas a cobrizar, no deben tener nada de óxido ni grasa, por lo que antes se lavarán con un buen jabón detergente (de cocina) y enjuagarán varias  veces, después de haber quitado toda traza de óxido (un ligero lijado ayuda, además, a fijar el baño y que no se desprenda). Como agente antióxido, especialmente en piezas de hierro, el ácido clorhídrico corriente (salfumán que se usa en la limpieza de cuartos de baño, o el amoniaco no perfumado) es muy indicado, pero caso de usarlo, hay que aclarar bien y no permitir que la pieza se seque: una fina película de agua la protege de la oxidación en contacto con la atmósfera, hasta que se sumerja en la cuba electrolítica. También suele aconsejarse el desengrasado con cal viva, pero yo no lo he probado. El mero hecho de trabajar con sulfúrico al 7% en nuestra disolución, proporciona ya un cierto efecto desengrasante que puede ser suficiente tras el lavado con detergente.

Es preciso tapar con cera blanda las partes que no han de ser bañadas. Sirve la de las velas blancas bien caliente, pero creo que daría mejor resultado la de los cabos amarillos, por ser más blanda y pegajosa. No creo que sirva  pintar con los rotuladores Edding que se usan para proteger del cloruro férrico al cobre en los circuitos impresos, por la mayor agresividad del proceso electrolítico.

Los contactos eléctricos han de ser buenos y seguros (a veces pasa mucho  amperaje, al cebar la reacción). No sirven los cables atados, sobre todo si se mojan las uniones en la disolución. Las monedas se me soltaron o aflojaron varias veces, al mojarse el lazo del agujero que las conectaba. Y si se ata con cables el cátodo, esos cables se pegan con cobre a las piezas, a menos que no queden sumergidos.  Las pinzas metálicas son seguras.

Si las piezas se conectan con pinzas, se ponen éstas en la parte que no se va a cobrizar, pero si se ha de cobrizar toda la pieza por igual, conviene cambiar de posición las pinzas y la pieza, girándola, cada 5 ó 10 minutos.

Preparada la disolución y los electrodos, queda ahora ajustar la fuente de corriente continua para comenzar el proceso. Este se ha de desarrollar a bajo voltaje, preferentemente de 2,5 a 5 ó 6 voltios, y a bajo amperaje, para que el cobre no quede esponjoso o muy poroso. La intensidad depende de la superficie a cubrir sumergida en la disolución, a razón de 2 a 6 amperios por cada decímetro cuadrado (4 A/dm2 de media). Insisto en que las piezas han de estar conectadas con corriente antes de ser introducidas en la cuba, para que el cobre agarre bien desde el principio, y han de estar húmedas, con película de agua protectora de la oxidación, especialmente si se trata de hierro.

Para arrancar la reacción (proceso que se puede hacer tantas veces como sea necesario, tras “pescar” trozos caídos de cobre del ánodo, o tras sacar las piezas para limpiarlas, lijarlas o medirlas) puede ser necesario ajustar por un instante a un voltaje alto (unos 30 V) y también alto amperaje (5 A), para nada más sumergir las piezas del cátodo, bajar el amperaje al calculado por superficie, y el voltaje a esos 2,5 a 6 V. Insisto en no pasarse en amperaje, pues aunque se tarde menos, el cobre se esponja y desprende. Es preferible estar más tiempo, girando las piezas de vez en cuando (cada unos 5 minutos) para regularizar el baño.

También hay que mover, con unos golpecitos, el ánodo para eliminar las burbujas y la espuma que se forma allí en torno al cobre de aportación. Si no se formase esa espumilla en alguna parte del ánodo, es que allí hay una mala conexión al positivo, o muy bajo amperaje. La transparencia y el color azul  se van perdiendo al oscurecerse, señal de que el proceso funciona.

En la prueba de las guías de válvula, de bronce y menos de 50 cm2 (0,5 decímetros cuadrados) de superficie expuesta, ajusté la fuente, varias veces tras las interrupciones de limpieza, medida y de ajustes de los contactos. Pude observar que los valores de voltaje, entre 2 y 6 voltios, iban bien, por lo que sólo debería procurar que el amperaje no subiera de un amperio (salvo unos segundos al cebar la reacción como ya se ha indicado). En valores aproximados, primero la puse durante 10 minutos  a unos 6 V y 0,5 A para probar con las guías sumergidas junto con una moneda de dos reales y  ver si ésta se ponía colorada con baño consistente,  y luego, tras comprobar el buen resultado, la puse a unos 3 V y 0,85 A, durante un total de unas 8 horas. Saqué dos veces las piezas, (intervalo de una hora más o menos al principio, luego me dormí y se tiró sin sacar unas 6 horas hasta el final) rascándolas para eliminar el cobre mal adherido, y medirlas, con cuidado de no tocar la superficie con los dedos, para que no se engrase, e interrumpí el proceso varias veces (antes de dormirme) más para apañar los contactos del ánodo, pues se comía el cobre, se me soltaban las monedas, y había que pescarlas del fondo.

Una vez conectado todo de forma “reforzada”, con la fuente marcando 2,8 V y  0,86 A,  me fui a dormir, así que no toqué nada en 6 horas. Al levantarme vi que finalmente sólo quedaban dos monedas conectadas, cuando lo ideal es que quedasen las cinco iniciales distribuidas en círculo, alrededor del cátodo. Las otras tres, junto con trozos de cable, reposaban tranquilamente en el fondo sin contribuir para nada a la aportación.

Tanto tiempo sin limpiar ni girar las piezas es la causa del cobrizado irregular que se aprecia. No obstante, la capa del baño es bastante gruesa, de unas 250 micras (2,5 décimas de mm, que se traducen en un aumento del diámetro de las guías de 5 décimas), aunque es de suponer que sea irregular, algo ovalada, pues ha recibido más cobre por el lado más próximo a las dos monedas que finalmente quedaron, que además estaban una al lado de la otra. La velocidad media fue de 0.5 micras por minuto (aumento del radio), con lo que el  diámetro inicial, que era de 16,01,  pasó a ser de 16,45 - 16,55, o sea, aumentó unas 5 décimas.

La velocidad es algo mayor al principio: 0,8 micras/min, en condiciones óptimas, para una intensidad del orden de 2 A/dm2.

 


Aspecto de las nuevas guías antes del baño. Preparación de las monedas de cobre, y la disolución a punto para añadir los 35 cc de ácido sulfúrico que aún están en la probeta.

Diversos aspectos de la cuba funcionando, con y sin la moneda de dos reales, que podemos ver al comienzo de su proceso de cobrizado, y la fuente de alimentación con su ajuste de ese primer proceso. La última foto de la cuba tiene chapa de cobre además de  alguna moneda, mientras apañaba “definitivamente”, antes de irme a dormir, el conjunto de monedas. Nótese el color mucho más oscuro y sucio del electrolito.

 
Resultados finales del proceso de recrecido exterior con cobre. Los dos reales tras 10 minutos a 6 V y 0,5 A; las guías tras 8 horas, antes y después de ser rascadas, con sus cables de conexión y la medida. También vemos el artilugio para conectarlas: con tacos Fisher y relleno de cera para que por dentro no se bañen y,  por último, el estado de las monedas al acabar, con las dos de la izquierda muy gastadas, pues sólo ellas no se desprendieron de los cables y aguantaron hasta el final.

Proceso de torneado
Hay que procurar, cosa que no se pudo hacer bien del todo, que el cobre recubra por igual todo el exterior de las guías que ha de quedar embutido en el aluminio de la culata, vigilando que nunca falte cobre en el ánodo (que no se caigan las monedas, que no se coma la disolución la lámina, si se utiliza una envolvente en vez de monedas). Y que no penetre nada de disolución por el interior, para poder centrar bien las guías en el torno y rebajarlas sin dificultad para que queden concéntricos el interior y el exterior. De este modo, las válvulas irán prácticamente derechas a sus asientos, sin precisar un fuerte desgaste con esmeril para asentarlas.

Conjunto de escape y admisión, una vez extraídos de la culata. La guía de escape, a pesar de haber sido limpiada, no muestra el color amarillo que, en parte se ve en la de admisión, debido al aceite quemado que la rodeaba y que aún le da un tono oscuro.
La seta de la válvula de escape está esmerilada y no se aprecia bien la corrosión de su borde, pero la de admisión no lo está, y puede verse el picoteado que presentaba.

De nuevo, pero montados, los dos conjuntos. La guía de admisión (a la izda.) muestra el color bronce en parte de su cuerpo, lo que no se aprecia en absoluto en la de escape, ya que por la holgura se colaba aceite y se requemaba, impidiendo el contacto. Los bordes de las setas, especialmente el de admisión, muestran su picoteado.

Con un minucioso centrado, se va eliminando cobre muy lentamente, mediante muchas pasadas con un avance de la cuchilla muy pequeño, especialmente al final (de unas 25 micras al principio, hasta que el diámetro tenga de más unas 200, y luego más despacio aún, con avance de unas 10 micras por pasada hasta conseguir dejar el aumento en las 80 micras para embutir). Una vez más, hay que agradecer a Alberto la minuciosa labor de torno que efectuó antes de volver a embutir, ya con la interferencia adecuada, las guías en sus cajeados de la culata.

 

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