Momenti di Motorismo – Parte I: Il manovellismo

Rubrica: Momenti di Motorismo

Titolo o argomento: Brevi sfumature per gli appassionati di motori a combustione interna

L’altro lato dei motori, quello che raramente si vede, presentato in questa occasione tramite sequenze integrali dedicate esclusivamente agli appassionati della tecnica. Sequenze il cui audio puro d’officina è stato appositamente lasciato inalterato. Sequenze nelle quali i più attenti potranno cogliere sfumature e apprezzare numerosi particolari; il video ne mostra molti ma, ovviamente, non tutti…

In questa parte viene proposto l’assemblaggio del manovellismo del motore N5F della Ford Escort RS Cosworth soffermandosi sulle fasi cruciali, lasciando che lo spettatore possa rendersi conto dei tempi, dei metodi e della cura con cui un motorista esperto si muove nel suo ambiente con i suoi strumenti e la sua esperienza.

Continua…

Ringrazio per la preziosa collaborazione i miei amici e colleghi motoristi Giorgio e Peppe, nonché l’officina meccanica di precisione operante, da oltre 40 anni, nel campo delle rettifiche di motori stradali, da competizione ed industriali:

Ancona Rettifiche
S.s. 16 Adriatica Km 309,5
60027 Osimo (Ancona)
Tel: +39 071.710.82.10

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Rettifica sedi valvole di un motore a combustione interna

Rubrica: Tecniche di fabbricazione – Lavorazioni per asportazione di trucioli

Titolo o argomento: Rettifica sedi valvole

La fresatura delle sedi valvole permette di ottenere una superficie di contatto valvola – sede valvola estremamente precisa. Ciò garantisce una tenuta adeguata soprattutto in fase di combustione migliorando le prestazioni del motore e riducendo i consumi di carburante. Si ricorre alla rettifica delle sedi valvole quando tecnicamente non ha senso effettuare l’operazione di smerigliatura delle valvole contro le relative sedi, ovvero quando gli angoli di sede e di correzione corretti vengono a mancare in seguito all’erosione del materiale. Le sedi valvole sono in origine degli anelli dalla geometria semplice con sezione rettangolare. Esse sono realizzate prevalentemente in ghisa speciale o in acciaio fortemente legato (più raramente in bronzo) e vengono inserite con interferenza nei loro alloggiamenti in camera di combustione, in questo caso si dice che le sedi valvole sono riportate (e l’interferenza generalmente va dai 10 ai 15 decimi di millimetro). Nelle testate in ghisa, invece, vengono ricavate direttamente sulla testata stessa, in tal caso si dice che le sedi sono integrali.

L’installazione degli anelli sede viene effettuata riscaldando abbondantemente la testata (si possono raggiungere temperature superiori ai 160°C)  e/o raffreddando le sedi mediante propano o azoto liquido. In questo modo si può sfruttare la dilatazione termica che permette l’inserimento senza difficoltà delle componenti. In base al tipo di motore devono essere opportunamente rettificate al fine di attribuire specifici angoli caratteristici. Solitamente gli angoli caratteristici delle sedi valvole sono tre: l’angolo di correzione inferiore o interna (spesso compreso tra 60° e 75°), l’angolo della sede (generalmente di 45°) e l’angolo di correzione superiore o esterna (generalmente compreso tra 15° e 35°). Altra quota fondamentale di cui tener conto è l’appoggio (o larghezza di sede) che è diretto responsabile dell’ermeticità e che, per la valvola di aspirazione, ammonta a circa 1,5 millimetri, mentre per quella di scarico arriva a 2 millimetri al fine di migliorare l’asportazione di calore. Appoggi superiori rischiano di compromettere l’ermeticità.

Per fresare correttamente gli angoli della sede valvola è necessario che la fresatrice sia guidata. A tal scopo la testina portautensili è dotata di uno stelo-guida detto stelo pilota il quale deve essere introdotto nella guida della valvola che deve essere in perfetto stato. Per ottenere una rettifica accurata è necessario operare la centratura della testina portautensili al fine di garantire il rispetto delle tolleranze geometriche. Gli strumenti professionali effettuano elettronicamente questa operazione con una precisione centesimale. La centratura avviene elettronicamente lungo l’asse x e l’asse z grazie a due motorini passo-passo e potenziometri lineari analoghi a quelli adottati sui sensori delle telemetrie per rilevare spostamenti impercettibili con elevata accuratezza. Il riferimento per calcolare le medie è lo stelo pilota. In tal modo la sede della valvola verrà fresata utilizzando come riferimento l’asse esatto lungo il quale la valvola si muove all’interno della sua guida. Questo garantisce una perfetta tenuta valvola-sede ed un conseguente funzionamento ottimale del motore.

Una prova finale di tenuta sfrutta un vacuometro per testare il livello di vuoto (depressione) che si riesce a generare a valvole chiuse. Eventuali trafilaggi di aria vengono rilevati misurando valori inferiori a -0,5 -0,6 bar. Valori nell’intorno di -0,7 -0,9 bar possono considerarsi più che soddisfacenti.

Il video è stato realizzato a cura di Ancona Rettifiche e ralph-dte.eu che ne detengono il diritto d’autore. Per informazioni legate alla necessità di restaurare/revisionare un motore si prega di contattare l’officina meccanica di precisione “Ancona Rettifiche” al numero 071/7108210; per informazioni di carattere teorico e tecnologico potete utilizzare i contatti presenti su questo sito.

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Rettifica sedi valvole

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Anelli sedi valvole sinterizzati

Rettifica sedi valvole di un motore a combustione interna

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Alesatura dei cilindri di un motore a combustione interna

Rubrica: Tecniche di fabbricazione – Lavorazioni per asportazione di trucioli

Titolo o argomento: L’alesatura

Quando le condizioni dei cilindri di un motore sono tali da non permettere il corretto scorrimento dei pistoni o, al contrario, lo lasciano scorrere fin troppo agevolmente senza assicurare la dovuta tenuta, si può decidere di sostituire il veicolo, tentare di ripararlo oppure… rettificare e restaurare con un alto grado di precisione il motore. L’ultimo caso, sconosciuto ai più e spesso sottovalutato, è un metodo di assoluta convenienza nel caso in cui le condizioni del veicolo siano tali da soddisfare ancora egregiamente chi ne fa uso. Si tratta di un’opzione che permette di recuperare un motore a combustione interna allungandone la vita utile ed evitando i costi legati all’acquisto di un nuovo mezzo con tutte le problematiche annesse e connesse.

Per questo articolo abbiamo realizzato in questi giorni un video il quale mostra alcuni passaggi di un processo di alesatura dei cilindri di un motore a combustione interna (4 tempi). Si tratta della prima lavorazione di rettifica atta a ripristinare le condizioni ottimali dei cilindri (finitura di un alesaggio, tolleranze di forma, tolleranze dimensionali, rugosità). Successivamente, all’alesatura dei cilindri, fa seguito la finitura mediante levigatura (vedi l’articolo: Levigatura dei cilindri di un motore a combustione interna). L’alesatura e la levigatura servono a restaurare/ripristinare il monoblocco di un motore danneggiato per il quale si desidera aumentare la longevità evitando i costi legati alla sostituzione del veicolo.

L’alesatura è un’operazione di finitura di fori mediante asportazione di trucioli. Si tratta di una lavorazione di grande qualità la quale produce trucioli di spessore minimo. Cliccando sull’immagine in basso è possibile visionare il video che abbiamo girato durante il ripristino di un monoblocco di una moderna berlina europea. L’alesatura permette di raggiungere precisi parametri per quanto concerne la finitura di una foratura, l’alesaggio ad esempio di una boccola o di un cilindro motore, la tolleranza dimensionale richiesta, la tolleranza di forma richiesta, nonché la qualità di una superficie, ovvero la rugosità, richiesta. Uno speciale utensile per smussare permette di ricavare, sull’estremità superiore del cilindro, un invito per l’ingresso agevole dei pistoni e, in particolar modo, delle fasce, onde evitare la loro possibile rottura in fase di montaggio del manovellismo. Per il taglio può essere utilizzato un utensile a singolo tagliente al widia oppure un alesatore il quale è caratterizzato dalla presenza di più taglienti (generalmente presenti in numero pari e disposti asimmetricamente lungo la circonferenza) con angoli geometricamente determinati. Durante l’alesatura l’asportazione di trucioli si effettua combinando il movimento circolare cui è soggetta la testa porta mandrino (con la relativa testina porta utensile e, ovviamente, l’utensile) con il movimento di avanzamento della stessa lungo l’asse verticale del cilindro. I trucioli prodotti sono molto fini e assimilabili perlopiù ad una polvere. Ciò è dovuto all’asportazione minima di materiale che è solitamente pari a pochi decimi di millimetro (sul diametro) e varia a seconda del tipo di intervento e dei pistoni da rettifica previsti dal costruttore per ripristinare il motore. Un apposito fine corsa fermerà la macchina non appena sarà stata raggiunta l’estremità inferiore del cilindro. Questa fondamentale precauzione evita importanti danni qualora l’operatore venga distratto o abbia necessità di seguire altre lavorazioni in corso. Tutte le fasi dell’alesatura di un cilindro si ripetono sistematicamente e con estrema precisione per tutti i cilindri di un monoblocco. L’omogeneità delle condizioni dei cilindri è fondamentale al fine di garantire il funzionamento regolare del motore. Le riprese che si susseguono nel video che abbiamo girato mostrano l’avanzamento dell’utensile e della relativa zona alesata; nelle inquadrature dall’alto si osserva la linea di taglio. Nel caso del monoblocco rettificato durante la realizzazione del video sono stati asportati 0,5mm di materiale sul diametro secondo le specifiche fornite dal costruttore. Generalmente l’adozione di oli lubrificanti da taglio migliora la finitura della superficie da lavorare, riduce l’usura dei taglienti e prolunga la vita utile degli utensili, tuttavia materiali come la ghisa a grafite lamellare devono essere alesati a secco. Per l’ultimo cilindro da alesare abbiamo scelto una suggestiva inquadratura dal basso che permettesse di apprezzare la testina portautensile, ed il relativo utensile, in azione. E’ intuitivo comprendere come la corretta centratura della testina permetta di rispettare le tolleranze di forma, mentre il corretto posizionamento dell’utensile permette di rispettare le tolleranze dimensionali. L’esperienza gioca un ruolo fondamentale affinché si ottengano risultati di assoluta precisione in grado di favorire il corretto funzionamento del motore allungandone tra l’altro la vita utile.

Il video è stato realizzato a cura di Ancona Rettifiche e ralph-dte.eu che ne detengono il diritto d’autore. Per informazioni legate alla necessità di restaurare/revisionare un motore potete contattare l’officina meccanica di precisione “Ancona Rettifiche” al numero 071/7108210; per informazioni di carattere teorico e tecnologico potete utilizzare i contatti presenti su questo sito.

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Alesatura dei cilindri di un motore a combustione interna

Alesatura cilindri di un motore a combustione interna

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Levigatura dei cilindri di un motore a combustione interna

Rubrica: Tecniche di fabbricazione – Lavorazioni per asportazione di trucioli

Titolo o argomento: La levigatura

Su diversi testi di meccanica la levigatura è catalogata tra i processi di finitura mediante asportazione di trucioli. In realtà è più corretto affermare che il prodotto ottenuto, più che un truciolo, è una polvere di lavorazione che si presenta sotto forma di smeriglio derivato dall’abrasione delle pietre ceramiche degli utensili e, in minima parte, dall’abrasione della superficie dei cilindri. La levigatura è ottenuta tramite pietre abrasive, mantenute sotto pressione, le cui creste di taglio non hanno una precisa geometria. Tale rettifica viene adottata ad esempio per gli alesaggi dei cilindretti di comando dei freni, per gli alesaggi di ingranaggi e, prevalentemente, per gli alesaggi dei cilindri dei motori. Il movimento rotatorio degli utensili, abbinato al movimento alterno lungo l’asse verticale, produce una rettifica a striature incrociate che garantisce l’aderenza dell’olio sulle pareti del cilindro durante il funzionamento del motore. La levigatura permette di ottenere alesaggi estremamente precisi sia per quanto riguarda le dimensioni, sia per quanto riguarda la forma, che per lo stato delle superfici. Lo speciale liquido utilizzato durante la lavorazione ha una triplice azione: lubrificante, refrigerante e di lavaggio dai trucioli, o meglio, dalle polveri. Le pietre di rettifica sono costituite di corindone fine, di carburo di silicio o di diamante, con un opportuno legante. Le misurazioni finali vengono effettuate tramite un comparatore centesimale da interni al fine di assicurarsi la correttezza del risultato ottenuto. Di seguito vi proponiamo un breve video il quale mostra alcuni istanti di un processo di levigatura dei cilindri di un motore a combustione interna (4 tempi) di un’autovettura. Tale lavorazione risulta essere un importante passaggio nella serie di operazioni di rettifica atte a restaurare/ripristinare un motore per il quale si desidera aumentare la longevità evitando i costi legati alla sostituzione del veicolo.

Il video è stato realizzato a cura di Ancona Rettifiche e ralph-dte.eu che ne detengono il diritto d’autore. Per informazioni legate alla necessità di restaurare/revisionare un motore si prega di contattare l’officina meccanica di precisione “Ancona Rettifiche” al numero 071/7108210; per informazioni di carattere teorico e tecnologico potete utilizzare i contatti presenti su questo sito.

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Levigatura dei cilindri di un motore a combustione interna

levigatura dei cilindri di un motore a combustione interna

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