Materiali – Testata

Rubrica: Materiali e motori

Titolo o argomento: Testata

I materiali che vengono scelti per realizzare questo complesso organo sono esclusivamente quelli adatti al processo di colata. Essi infatti devono presentare un’elevata fluidità ed una bassa percentuale di ritiro. Per tali ragioni vengono scelte particolari ghise sferoidali oppure leghe leggere di alluminio e rame.

I vantaggi offerti dalle leghe leggere si traducono in un’importante riduzione di peso del motore e in una migliore dispersione del calore. Tuttavia, solo dopo l’introduzione delle sedi valvole riportate, è stato possibile utilizzare leghe leggere per la realizzazione delle testate. Questo perchè le caratteristiche meccaniche richieste dalle sedi valvole sono ben diverse da quelle che anche la più eccellente lega di alluminio può offrire.

G-AlSi9Mg

La lega di alluminio più utilizzata per le testate è la G-AlSi9Mg. Dopo gli opportuni trattamenti termici questa lega offre un Allungamento percentuale compreso tra il 2% ed il 5%, un Carico di rottura compreso tra i 250 N/mm^2 ed i 300 N/mm^2, Durezza Brinell HB 80-110, Resilienza 80-110 N/mm^2, Carico di snervamento 200-270 N/mm^2.

Indipendentemente dal trattamento termico tale lega di Alluminio ha un peso specifico di 2,65 kg/dm^3, un Modulo elastico pari a 74-83 kN/mm^2, un Coefficente di dilatazione termica tra i 20°C ed i 200°C di 21 1/K x 10^6, un Coefficente di conducibilità termica tra i 20°C ed i 200°C di 1,39-1,68 W/K x m ed un Ritiro linerare per colata in sabbia dell’1,0-1,1%.

G-AlCu5NiCoSbZr

Qualora fosse necessario ottenere una maggiore resistenza della testata alle alte temperature si adottano leghe di alluminio che contengono come elemento di alligazione il rame. Un esempio valido è rappresentato dalla lega G-AlCu5NiCoSbZr. Questa lega è in grado di resistere ad elevate variazioni di temperatura secondo cicli alterni. Lo svantaggio principale presentato da questo tipo di materiale è la limitata resistenza alla corrosione causata dalla presenza del nichel e del rame.

Questa lega dopo gli opportuni trattamenti termici offre un Allungamento percentuale compreso tra il 1% ed il 1,5%, un Carico di rottura compreso tra i 180 N/mm^2 ed i 220 N/mm^2, Durezza Brinell HB 85-95, Resilienza 90-100 N/mm^2, Carico di snervamento 145-165 N/mm^2.

Tale lega di Alluminio ha un peso specifico di 2,84 kg/dm^3, un Modulo elastico pari a 72-76 kN/mm^2, un Coefficente di dilatazione termica tra i 20°C ed i 200°C di 22,5 1/K x 10^6, un Coefficente di conducibilità termica tra i 20°C ed i 200°C di 1,18-1,55 W/K x m ed un Ritiro linerare per colata in sabbia dell’1,3-1,5%.

Maggiori informazioni sul sito Automotive & Motorsport di Ralph DTE: www.ralph-dte.net

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Testata 5 valvole per cilindro della Ferrari 355 Berlinetta. Tale soluzione è stata poi abbandonata per ritornare alle 4 valvole per cilindro. Con 3 valvole di aspirazione il diametro delle stesse si riduce favorendo la velocità di ingresso dell’aria ma riducendone la portata ed aumentando il numero di organi meccanici in gioco e delle lavorazioni. Con 4 valvole per cilindro si ottengono risultati molto simili con spese decisamente minori.