Válvulas

As válvulas de admissão e escapamento vedam a câmara de combustão e controlam a troca de gases no motor. As válvulas são componentes que sofrem altas cargas térmicas e mecânicas, e que também estão expostas a influências de corrosão.A carga mecânica ocorre pela dobradura do prato da válvula sob pressão da ignição e pela colisão ao fechar (carga de colisão). Mediante construção apropriada como espessura, forma do prato da válvula e escolha do material, estas cargas são levadas a um nível suportável. A válvula de escape é aquecida adicionalmente pela corrente dos gases de escapamento quentes no tempo de escape.O esfriamento das válvulas ocorre principalmente pela dissipação do calor pelo anel do assento de válvula para o cabeçote. A parte menor do calor é dissipada pela guia da válvula ao cabeçote. As válvulas de admissão atingem temperaturas de aproximadamente 300 °C até 550 °C, válvulas de escape podem aquecer até 1.000 °C.

Tipos de estruturas de válvulas

Válvula de admissão

  • Válvula monometálica
  • Válvula monometálica com têmpera do assento
  • Válvula monometálica com blindagem do assento 
  • Válvula bimetálica
  • Válvula bimetálica com blindagem do assento

Válvula de escape

  • Válvula monometálica,
  • Válvula monometálica com blindagem do assento,
  • Válvula bimetálica,
  • Válvula bimetálica com blindagem do assento

Monometal

Válvulas monometal são fabricadas com um só material. Nisto é selecionado um material adequado aos dois perfis de exigência, ou seja, alta resistência térmica e boa característica de deslizamento.

Válvula bimetal

Válvulas bimetal permitem o apareamento de um material altamente resistente à temperatura (peça superior) com um material de haste, que por um lado pode ser temperado (extremidade da haste) e que possui ainda boas qualidades de deslizamento para guia da válvula. A união dos materiais ocorre mediante solda por atrito.

Válvulas ocas

Válvulas de escape ocas são usadas principalmente para redução da temperatura na área especialmente crítica da base oca e por isso estão preenchidas com sódio. O efeito colateral positivo é uma redução do peso. Válvulas de admissão ocas sem preenchimento são usadas por razões de redução da massa.Para obter uma redução da temperatura em válvulas, a haste oca é preenchida em aproximadamente 60 % do volume com sódio, e selado mediante o processo de solda por atrito. Sódio derrete a 97,5 °C, tem uma densidade de 0,97 g/cm³ e é um bom condutor térmico. Durante a operação do motor, o sódio fluidifica e é movimentado alternadamente pelas forças de massa na haste.

Neste contexto fala-se também do assim denominado "efeito shake". O sódio transporta uma parte do calor resultante da combustão desde o prato da válvula para a área da haste. Dali o calor é desviado pela guia de válvula. Desta forma, as temperaturas no prato podem ser reduzidas em 80° C até 150° C.

Manuseio de válvulas ocas com sódio

A usinagem e corte de válvulas ocas com sódio requer cuidado correspondente. Deve-se atentar para não abrir a câmara oca, pois sódio reage violentamente com a emulsão para perfuração e desbaste. Na reação de sódio e água forma-se hidrogênio e soda cáustica.

Análise e descarte

Válvulas ocas, em pouca quantidade, podem ser sucateadas de forma convencional. Não é necessário observar prescrições especiais. Se válvulas com sódio forem analisadas ou descartadas em quantidades maiores, a câmara oca deve ser aberta sem utilização de líquido refrigerante seja por perfuração em dois pontos ou separação pelo meio. As válvulas assim preparadas são jogadas uma por uma em um balde com água para neutralizar o sódio. Depois da reação, as válvulas podem ser sucateadas de forma normal. O descarte da soda cáustica restante é feito conforme as determinações locais.

Observações de segurança:

Por motivo da reação violenta e da liberação de hidrogênio na reação entre sódio com água, a inutilização das válvulas deve ocorrer somente em ambientes bem ventilados ou ao ar livre. Deve-se evitar o contato com a pele e olhos. O manuseio de sódio portanto deve ser feito somente por pessoal treinado com vestuário de proteção correspondente (luvas, óculos de segurança etc.). Devem ser observadas as determinações usuais de segurança sobre manipulação de produtos agressivos e corrosivos e gases explosivos.

Blindagem e têmpera do assento

Especialmente válvulas de escape são altamente expostas em termos de desgaste e temperatura. Por isso esses assentos de válvula frequentemente estão blindados. Válvulas de admissão em motores altamente solicitados são temperadas principalmente por indução. O engripamento e o desgaste dos anéis do assento de válvula são evitados por esta medida.

A extremidade da haste

A extremidade da haste sofre alta carga pelo acionamento da válvula (balancim, alavanca, tucho). Para evitar desgaste nessa parte, as extremidades da haste da válvula são temperadas de aço temperável. Extremidades de haste de válvula de aço não temperável recebem uma blindagem de stellite ou uma plaquinha temperada soldada.

Dimensões e designação

1 Comprimento total = L
2 Espessura total do prato
3 Altura do assento
4 Altura da borda do prato
5 Blindagem do assento (opcional)
6 Prato da válvula
7 Diâmetro da haste = d
8 Haste da válvula
9 Área do entalhe
10 Área terminal da haste (temperada)
11 Comprimento de esmerilhamento
12 Sulco
13 Ângulo do assento = α
14 Superfície do prato
15 Diâmetro do prato = D
16 Calota

Montagem

A durabilidade das válvulas e, por conseguinte, a operacionalidade do motor dependem em larga medida de uma montagem correta. Na montagem devem ser também sempre observados as diretrizes de montagem e os valores de ajuste dos fabricantes de motores.

Atenção durante o trabalho

As válvulas têm de ser manuseadas cuidadosamente. As válvulas não podem ser processadas com papel abrasivo nem marcadas com punção ou números puncionados no fundo do prato.

Montagem

Deverá ser utilizada uma ferramenta adequada para montar a válvula no cabeçote. Ao montar válvulas novas têm de ser sempre usadas peças de aperto novas. O cone interno do prato da mola da válvula tem de ser checado quanto a desgaste e danos. A força da mola da válvula deverá ser verificada quanto às indicações de valores-limite do fabricante de motores.

Antes da montagem

Veja: Montagem das guias de válvula