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Anche se le guarnizioni sono utilizzate per supportare un vasto numero di applicazioni industriali, dai sistemi idraulici e di scambio di calore ai componenti dei macchinari, sono particolarmente significative nel settore dei trasporti. In particolare, la guarnizione della testa, che crea un sigillo tra le teste dei cilindri, è fondamentale per il funzionamento centrale della maggior parte dei motori a combustione. Se questa guarnizione funziona male o si guasta, può provocare gravi danni al motore di un veicolo e può richiedere riparazioni estese o una revisione totale.
Una guarnizione di testa è progettata per massimizzare la forza di compressione in una serie di cilindri e per formare una barriera contro le perdite di refrigerante, lubrificante e olio. Può essere fatta di gomma, rame, acciaio multistrato o materiali compositi. Poiché è alloggiata nella sezione del blocco motore che brucia il carburante, questa guarnizione è un componente critico nella maggior parte delle automobili, il che rende ancora più importante capire perché le guarnizioni di testa si rompono e come evitare che lo facciano.
Motivi di guasto della guarnizione di testa
Il grado di pressione all’interno della camera di combustione di un motore può essere una causa frequente di malfunzionamento della guarnizione di testa. Una quantità eccessiva o un’applicazione accidentale di pressione può danneggiare la guarnizione della testa, così come altri componenti nel blocco motore. Le due cause principali dei problemi di pressione sono le sequenze di accensione non sincronizzate e la detonazione.
Iniezione non sincronizzata: Se un componente all’interno della camera di combustione, come una valvola di scarico o una superficie metallica, si surriscalda, può causare un’accensione accidentale prima che si attivi la scintilla di accensione corretta. Quando il carburante viene acceso troppo presto, la pressione raggiunge il picco nella fase sbagliata del ciclo del pistone, causando problemi di raffreddamento, un basso rapporto aria-carburante e un flusso di scarico ostacolato.
Detonazione: L’ottano si riferisce alla facilità con cui il carburante può essere acceso. La combustione sporadica, o detonazione, può verificarsi in un motore che produce troppa compressione senza un livello sufficiente di ottano. Questo eccesso di compressione può far sì che il carburante si accenda spontaneamente, producendo colpi bruschi e dannosi contro la guarnizione della testa e i pistoni. La detonazione ripetuta o prolungata può alla fine danneggiare o rompere la guarnizione della testa, con conseguenti perdite e scarse prestazioni del motore.
Livelli di raffreddamento ed eccesso di calore
Come i problemi di compressione, il surriscaldamento è una fonte molto comune di guasto della guarnizione della testa. Alcune auto più recenti o leggere hanno sistemi di raffreddamento relativamente modesti destinati a ridurre l’ingombro complessivo del veicolo, ma questo può portare al surriscaldamento del motore. Quando il motore di un veicolo diventa troppo caldo, la testa del cilindro si espande. Poiché la guarnizione della testa si trova tra i cilindri, questa espansione può danneggiare o rompere la guarnizione, con conseguente perdita di refrigerante e ulteriore surriscaldamento. Bassi livelli di refrigerante, accumulo di calcio, antigelo in eccesso o un meccanismo della ventola malfunzionante possono aggravare ulteriormente il problema del riscaldamento e richiedere frequenti sostituzioni di guarnizioni.
Finitura della superficie del motore
Perché una guarnizione di testa sia inserita correttamente in un motore, sia la testa del cilindro che la superficie del blocco motore devono essere relativamente lisce e piatte. L’installazione di una guarnizione contro una superficie del motore ruvida può causare un’usura che degrada la guarnizione fino alla rottura. Le fresatrici o attrezzature simili per il rifacimento possono fornire il livello di finitura di alta qualità necessario sui motori in ghisa e in metallo composito. L’impiego di una guarnizione a base di gomma può essere una valida alternativa se il rifacimento non è un’opzione, perché i modelli in gomma possono generalmente sopportare esterni più ruvidi di altri tipi di guarnizioni.
Serraggio dei bulloni
I bulloni della testa usati per fissare una guarnizione sono importanti per mantenere la tenuta del cilindro. Una filettatura deformata nella superficie del blocco motore può destabilizzare il posizionamento della guarnizione. Allo stesso modo, il bullone stesso deve essere in buona forma per aumentare la possibilità di una tenuta affidabile. Sporcizia, corrosione, deformazione, tagli e intaccature possono compromettere l’efficacia di un bullone di testa. Anche la tenuta della guarnizione della testa può soffrire se viene applicata una procedura di serraggio impropria del bullone. Le specifiche dei bulloni e i metodi di installazione sono rivisti periodicamente, il che rende importante rimanere aggiornati sulle tecniche più recenti.
Ridurre il rischio di rottura della guarnizione della testa
Assicurarsi che una guarnizione della testa rimanga funzionale abbassa le possibilità di perdite di fluido e cali di pressione di compressione, oltre a ridurre la necessità di riparazione del motore e di sostituzione delle parti. Tenere d’occhio alcune delle cause comuni di malfunzionamento della guarnizione può aiutare a mantenere l’efficienza del dispositivo, ma ci sono diversi passi preventivi che possono essere presi per ridurre il potenziale di danno in primo luogo. Alcuni di questi passi includono:
Rivestimento dei cilindri: I requisiti di scorrevolezza per le teste dei cilindri del motore sono generalmente aumentati dai tempi delle parti in ghisa. Ora, i cilindri più leggeri e flessibili hanno bisogno di un maggior grado di finitura superficiale per installare una guarnizione. Rifare la superficie di una testa di cilindro o di un blocco motore per fornire un piano più liscio e piatto in cui inserire una guarnizione di testa può aumentare la forza e l’affidabilità della guarnizione.
Torsione: Per mantenere una tenuta a prova di perdita, la guarnizione della testa deve essere compressa tra due superfici e conformarsi alla loro particolare forma. Tuttavia, se i bulloni della testa che tengono la guarnizione in posizione non sono serrati in una sequenza uniforme o predeterminata, la compressione sarà più leggera su alcune parti della guarnizione, destabilizzando la tenuta e aumentando la probabilità di perdite. I bulloni della testa devono essere serrati in un ordine specifico e a un grado esatto di pressione per garantire la corretta distribuzione della forza di compressione.
Sfaldamento: Oltre alla scorrevolezza, anche il livello di planarità lungo una testa di cilindro e il blocco motore può essere importante per un’efficace installazione della guarnizione. Deformazioni della superficie, come deformazioni, graffi, rugosità, scanalature, buchi o inclinazioni possono creare una superficie irregolare poco adatta a una guarnizione. Una testa cilindrica irregolare può essere riportata alla planarità attraverso la fresatura o l’applicazione di un cuneo, noto anche come “spessore”.
Anche se questi metodi non sono a prova di errore, seguirli può ridurre le possibilità di malfunzionamento della guarnizione della testa. Se problemi come il surriscaldamento, la combustione involontaria e l’installazione non sicura della guarnizione possono essere identificati e affrontati tempestivamente, la maggior parte delle guarnizioni continuerà a funzionare correttamente per un lungo periodo di tempo.
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