Cilindri e canne cilindro Parte 1

Informazioni sulla diagnosi

Perché il collare della canna cilindro presenta una cricca verticale? Qual è il motivo della rottura dell’intero collare della canna? Come si riconosce con l’inchiostro di china la deformazione della superficie di contatto del collare? Perché la canna cilindro è soggetta a cavitazione? In questo articolo trovate le risposte.

Cricche longitudinali nelle canne cilindro

Cricca verticale, che parte dal collare della canna.
Talvolta, le canne cilindro asciutte sono anch’esse interessate a causa dello spessore relativamente sottile della parete del cilindro.

Valutazione

Cricche di questo genere sono spesso causate da una manipolazione imprudente delle canne cilindro (azione degli urti). Anche se la canna cilindro non subisce immediatamente un danno visibile, una cricca microscopica o un’intaccatura possono generare una rottura. Un supporto difettoso del collare o la presenza di sporco tra la canna cilindro e il monoblocco può causare questo tipo di danni. In caso di cricche longitudinali causate da supporti difettosi del collare, queste crepe si presentano spesso insieme a cricche trasversali.

Possibili cause

Trattamento inappropriato delle canne cilindro durante il trasporto o la riparazione e, quindi, danni conseguenti causati da cricche o intaccature.
Urti del liquido.
Corpi estranei sotto le superfici di contatto o di tenuta.
Supporti difettosi del collare (ved. capitolo «Collare rotto sulla canna cilindro»).
Asportazione di materiale (erosione) dal bordo della canna a causa della combustione con battito e, quindi, indebolimento della canna cilindro.

Collare rotto sulla canna cilindro

Collare della canna rotto.
Lo strappo del collare della canna inizia alla base del bordo inferiore del collare della canna e prosegue diagonalmente verso l’alto con un angolo di ca. 30°.

Valutazione

Questo tipo di danno è causato da momenti flettenti che si generano in caso di montaggio errato (problema legato allo sporco o alla forma). Nella maggior parte dei casi il collare della canna cilindro si stacca già al serraggio della testata. Con le nuove generazioni di motori per i veicoli industriali con sistema di iniezione pompa-iniettore o Common Rail, il blocco motore è sempre più sollecitato a causa delle pressioni di combustione maggiori. A causa dell’utilizzo, legato a questi modelli, di guarnizioni testata in acciaio molto dure, il basamento si può deformare in corrispondenza del supporto del collare della canna a un chilometraggio maggiore.

Avvertenza

La deformazione della superficie di contatto del collare della canna non può essere riconosciuta visivamente senza l’utilizzo di ausili adatti. Un metodo semplice per controllare questa deformazione è utilizzare l’inchiostro di china: uno strato sottilissimo di china viene applicato sulla superficie di contatto del collare della canna sul blocco motore. Successivamente la nuova canna va inserita senza guarnizioni e spinta in sede. La canna cilindro viene poi estratta nuovamente. La superficie di contatto sulla canna cilindro deve essere coperta di china in modo uniforme lungo tutta la circonferenza. In caso contrario, la sede della canna va rifinita: questi lavori di rettifica vengono effettuati al meglio con un’alesatrice stazionaria o con un tornio frontale mobile per collari della canna. Solo in questo modo si garantisce il parallelismo con la superficie del corpo (fig. 2).

Possibili cause

Supporto usurato del collare della canna sul motore dopo un tempo di funzionamento più lungo.
Supporto del collare sporco o corroso.
Non sono state garantite l’ortogonalità e/o la planarità del supporto del collare (fig. 2 e fig. 5).
Guarnizione testata errata.
Durante il montaggio della testata non sono stati rispettati le coppie di serraggio e gli angoli di rotazione prescritti del produttore del motore.
Numero errato di anelli di tenuta.

Anelli di tenuta imbrattati sotto al collare della canna.
Non sono state utilizzate le guarnizioni della misura prescritta.
Utilizzo di sigillanti liquidi.
Con canne cilindro press-fit asciutte: Errore di installazione a causa di una pressione di iniezione elevata.
Non è stata rispettata la sporgenza della canna prescritta (fig. 6):
- Se la canna cilindro sporge troppo, il collare della canna è stato schiacciato durante il serraggio delle viti a testa cilindrica.
- Se la sporgenza è insufficiente, la canna cilindro non è stata premuta a sufficienza nella sede della canna e può assumere un moto pendolare a causa del moto pendolare del pistone. Le forze che si vengono così a sviluppare causano lo strappo del collare della canna.
Durante i lavori di rettifica della sede della canna non si è prestata attenzione alla forma corretta. La modellatura della sede della canna deve corrispondere a quella della canna cilindro. La zona di transizione tra la superficie del collare e il diametro dell’accoppiamento preciso deve essere dotata di una smussatura di 0,5 – 1,0 mm × 45° per evitare il riscaldamento della scanalatura del collare della canna sul bordo. In caso di mancato rispetto, il collare della canna può staccarsi molto facilmente al serraggio della testata (fig. 3). Inoltre il raggio dell’arrotondamento sulla sede della canna cilindro («D») (fig. 4) non deve essere eccessivamente grande in modo che la canna cilindro non subisca sollecitazioni sul bordo esterno o interno in corrispondenza del collare della canna.

Avvertenza

Se il supporto del collare deve essere rifinito alla riparazione motore occorre assicurare la sporgenza necessaria tra la canna cilindro e la superficie del cilindro: si possono inserire rondelle di compensazione in acciaio o si possono utilizzare canne cilindro con una maggiorazione collare* (consigliata).

Cavitazione sulle canne cilindro

La canna cilindro bagnata presenta una forte cavitazione in corrispondenza della camicia d’acqua (fig. 1 e 2).
Penetrazione di refrigerante nella camera di combustione.

Valutazione

La cavitazione si presenta preferibilmente nel piano ribaltabile del pistone (sul lato mandata o su quello di contropressione) e ha inizio per le oscillazioni della parete del cilindro. Le oscillazioni sono causate tramite la pressione di combustione dalle forze laterali dei pistoni e dall’inversione della corsa nel punto morto inferiore e superiore. Se il liquido di raffreddamento non riesce più a seguire le oscillazioni della parete del cilindro, si ha un sollevamento temporaneo della pellicola d’acqua dalla canna cilindro. Nel settore di depressione che si viene a creare si formano bollicine di vapore che ricadono su se stesse a un’incredibile velocità all’oscillazione indietro della parete del cilindro (implosione). L’acqua spostata attraverso le bollicine urta all’improvviso contro la superficie del cilindro durante l’implosione. L’energia d’urto che si viene a formare stacca minuscoli pezzi dalla superficie del cilindro. Nel corso del tempo si formano così fori regolari (erosione).

Una particolarità nella cavitazione: i fori si allargano verso l’interno (fig. 3) e, per questo, si formano cavità nel materiale.

Cause della cavitazione

Temperatura dell’aria aspirata troppo elevata.
Pressione del refrigerante troppo bassa.
Punto di ebollizione troppo basso del refrigerante.
Combinazione dei punti sopra indicati.

Possibili cause

Non è stato rispettato il gioco dei pistoni corretto (rimontaggio di pistoni già utilizzati, oppure cilindro troppo grande).
Problema legato alla forma del supporto del collare della canna – sede assente o non precisa della canna cilindro nel corpo (ved. capitolo «Collare rotto sulla canna cilindro»).
Il riempimento permanente prescritto con anticorrosivo o le aggiunte al liquido di raffreddamento non sono stati effettuati. L’anticorrosivo contiene inibitori che impediscono la formazione di schiuma. Poiché questi inibitori si consumano nel corso del tempo è necessario cambiare l’anticorrosivo ogni 2 anni e utilizzare il rapporto di miscela corretto.
Utilizzo di refrigeranti non adatti come acqua salata (acqua di mare), acqua aggressiva o contenente acido o altri liquidi.
Pressione all’entrata insufficiente nell‘impianto di raffreddamento. Motivo: coperchi radiatore non adatti (mantenimento della pressione eccessivo a causa della valvola di sovrappressione difettosa) o difetti di tenuta nell‘impianto di raffreddamento. Con una pressione all’entrata conforme alle disposizioni nell‘impianto di raffreddamento, la temperatura di ebollizione del refrigerante è maggiore rispetto a quella presente con la pressione atmosferica. La pressione all’entrata non elimina la causa della formazione di bollicine di vapore, ma le bollicine vengono per lo meno ostacolate al momento della loro formazione.
Utilizzo di anelli di tenuta errati e/o impiego di mastice o silicone sul collare della canna.
Numero errato di anelli di tenuta.
Temperatura di esercizio del motore troppo bassa: se un motore non raggiunge la normale temperatura di esercizioa causa di determinate condizioni d’uso o per difetti deltermostato,nell‘impianto di raffreddamento non si puòcreare la sovrappressione a causa della minore dilatazione termica del refrigerante. A causa della temperatura di esercizio inferiore i pistoni non subiscono la corretta dilatazione termica e hanno così un gioco maggiore. In entrambi i casi si favoriscono la formazione di bollicine e, quindi, la cavitazione.
Montaggio di anelli di tenuta nella gola di scarico sul collare canna (fig. 4): In questo punto si possono impiegare anelli di tenuta solo se essi sono esplicitamente previsti dal produttore.

01 Sporgenza della canna
02 Anello a tombacco
03 Gola di scarico
04 O-ring