Problemi di testa

Uno dei requisiti chiave della moderna tecnologia motoristica è assicurare una tenuta affidabile tra la testa del cilindro e il blocco motore. La qualità delle superfici di accoppiamento non solo influisce sulla durata della guarnizione, ma condiziona anche l’efficienza del motore.

In passato, le guarnizioni in materiale morbido venivano utilizzate principalmente in abbinamento a robusti blocchi in ghisa grigia. Con l’evoluzione tecnologica la situazione è cambiata radicalmente. Oggi quelle in acciaio multistrato (MLS) o in metallo-metallo rappresentano lo stato dell’arte e impongono requisiti nettamente più elevati per la qualità della superficie.

Le guarnizioni in materiale morbido richiedono una superficie relativamente ruvida per garantire l’accoppiamento meccanico con il materiale di tenuta. I valori di riferimento tipici sono Rz 15-20 μm, Rmax 20-25 μm e Wt 8-10 μm. Quelle in MLS, invece, richiedono un trattamento superficiale molto più fine: i valori consentiti sono Rz fino a 11 μm e Rmax fino a 15 μm. Una superficie troppo ruvida può impedire agli strati metallici di sigillare correttamente.

Le guarnizioni metallo-metallo combinate con elastomero richiedono a loro volta una struttura equilibrata: devono essere sufficientemente lisce, ma presentare comunque una micro-serratura per i labbri di tenuta (Rz 11-20 μm, Rmax 15-20 μm, Wt 8-10 μm).

Una valutazione “a tatto” della superficie è del tutto inadeguata: solo l’uso di un rugosimetro certificato garantisce misurazioni affidabili.

CAUSE DI DANNEGGIAMENTO

La testata del cilindro può essere compromessa da una serie di fattori diversi. Le deformazioni si verificano frequentemente a causa del surriscaldamento oppure di carichi termici non uniformi, che deteriorano il serraggio tra la testata e il blocco motore. Il surriscaldamento o l’affaticamento del materiale possono anche causare crepe, con conseguenti perdite di refrigerante o di olio.

L’usura delle sedi delle valvole, delle guide e delle superfici di tenuta è un altro fenomeno che può incidere negativamente sul funzionamento del gruppo. Inoltre, nei motori più vecchi, a questi problemi si aggiunge spesso la corrosione, che rende ancora più difficile ottenere una “sigillatura” efficace e duratura.

Come già accennato, anche i materiali giocano un ruolo determinante. I tradizionali blocchi in ghisa grigia tolleravano lavorazioni meno precise; i materiali moderni come l’alluminio e le leghe di silicio richiedono, invece, operazioni molto più attente. Microfratture o segni di rettifica possono portare rapidamente a perdite. È quindi indispensabile verificare la qualità della superficie con strumenti di misura adeguati.

ATTENZIONE ALLA RIPARAZIONE

La riparazione di una testata si articola in una serie di fasi ben definite.

Innanzitutto, viene separata dal blocco motore e completamente smontata. Vengono rimosse tutte le parti staccabili come valvole, alberi a camme, guarnizioni e viti.

Segue poi una pulizia approfondita per rimuovere olio, fuliggine e residui di refrigerante; un’operazione indispensabile per garantire un’ispezione e una lavorazione di qualità.

Una volta pulita, la testata viene ispezionata utilizzando un comparatore o un righello, così da verificare l’assenza di danni e assicurare che la superficie di tenuta sia in piano, poiché deformazioni, anche minime, possono causare perdite.

Se la superficie si è deformata deve essere livellata rimuovendo il minimo strato di materiale necessario, al fine di preservare la geometria originale della testata. In base all’entità della deformazione e ai requisiti di qualità, poi, si può ricorrere alla fresatura, alla rettifica oppure alla lappatura.

Le sedi delle valvole usurate vengono rilavorare oppure sostituite; lo stesso vale per le guide, controllate e cambiate quando necessario.

Durante la fase di reinstallazione bisogna prestare particolare attenzione alle viti, che devono essere serrate nell’ordine e alla coppia indicati dal costruttore, per evitare tensioni e deformazioni indesiderate.

Quando si utilizzano guarnizioni MLS è essenziale che entrambe le superfici – testata e blocco – siano livellate, poiché anche la minima irregolarità può compromettere la “sigillatura” e ridurre la vita utile della guarnizione.

COMPONENTI DI PRECISIONE

Le guarnizioni in acciaio multistrato sono progettate come componenti di alta precisione. La funzione di tenuta è realizzata da più strati d’acciaio con nervature e stopper stampati che agiscono in sinergia.

Le nervature – sia quelle per la camera di combustione sia quelle per i circuiti di olio e refrigerante – sono rivestite in elastomero resistente alle alte temperature.

Lo spessore degli strati varia tra 0,015 mm e 0,030 mm e può essere profilato a diverse altezze per ottimizzare la pressione di contatto.

Un singolo graffio sulla superficie può impedire al cordolo della guarnizione MLS di sigillare correttamente. Per questo motivo, una superficie livellata deve essere sempre protetta durante stoccaggio, trasporto e installazione.

Le guarnizioni MLS sono concepite per essere montate rigorosamente a secco, senza alcun prodotto aggiuntivo. Qualsiasi rivestimento altera la funzione definita degli strati di tenuta.

Un punto spesso trascurato riguarda la necessità di lavorare sia la testata sia il blocco cilindri quando si impiegano guarnizioni MLS: i requisiti per la distribuzione uniforme della pressione di contatto devono essere identici su entrambe le superfici.

NO ALLO SPRAY AL RAME

Nei training tecnici organizzati da Elring in tutto il mondo, i formatori invitano i meccanici a non utilizzare assolutamente lo spray al rame.

Le guarnizioni in metallo/materiale morbido sono composte da un supporto metallico con rivestimento in materiale morbido su entrambi i lati. L’ermetizzazione della camera di combustione è affidata a un’incastonatura in acciaio che aumenta la pressione di contatto.

La “sigillatura” dei passaggi per l’olio e il refrigerante è garantita dal silicone applicato per stampaggio, con un cordone di norma di 0,05 mm. Nei motori ad alte prestazioni, si usano strati di spessore differente per modulare ulteriormente la pressione.

Uno strato di rame spruzzato a mano avrebbe un effetto livellante su questi rilievi calibrati, causando una compressione non adeguata e – come conseguenza diretta – perdite di olio o refrigerante.

Alcune guarnizioni ricevono, inoltre, un cosiddetto “micro sealing” sull’intera superficie (massimo 25 μm): un ulteriore strato di rame annullerebbe anche questa funzione.

Infine, alcune guarnizioni integrano elementi in elastomero: il rame può danneggiarli per autossidazione, anche in questo caso con un rischio di perdite.

RISCHI ED ECCEZIONI

Sulle guarnizioni in acciaio multistrato, uno strato di rame applicato a mano avrebbe nella migliore delle ipotesi effetto zero, ma nella maggior parte dei casi un difetto di tenuta prematuro.

Se il rame fosse davvero superiore all’elastomero per la microtenuta, verrebbe già utilizzato nella produzione in serie e nel mercato dei ricambi originali.

Sul barattolo dello spray al rame si legge tipicamente: “adatto per guarnizioni della testata del cilindro”. Non compare però alcuna indicazione su quale effetto concreto il prodotto eserciti su tali guarnizioni.

Le caratteristiche citate – resistenza alle alte temperature, elasticità, conducibilità, malleabilità – non migliorano in alcun modo la funzione di una guarnizione moderna. Anzi, qualsiasi rivestimento aggiuntivo altera la geometria calibrata degli strati di tenuta e compromette il sistema.

C’è però un’eccezione. Lo spray al rame trova un’applicazione tecnica corretta soltanto su guarnizioni realizzate interamente in rame puro, tipiche dei motori elaborati e delle auto d’epoca, dove il loro impiego è previsto di fabbrica. In questi casi, però, le aziende specializzate dispongono di know-how specifico riguardo alla qualità delle superfici, all’uso di bulloni passanti adeguati e ai relativi dadi.

ERRORI DI INSTALLAZIONE

Anche un’installazione tecnicamente corretta può essere vanificata da errori procedurali.

Un serraggio inadeguato delle viti o il riutilizzo di guarnizioni già montate sono tra le cause più frequenti di perdite post-riparazione.

È sempre indispensabile sostituire la guarnizione con un componente nuovo e di qualità, rispettando scrupolosamente le istruzioni del costruttore.

Le guarnizioni di qualità inferiore o non adatte al motore specifico possono guastarsi prematuramente, vanificando l’intera operazione di revisione.

La scelta del ricambio giusto e la cura nell’installazione, dunque, sono la base di un intervento professionale.

Guarnizione: i punti chiave

La qualità della superficie è tutto. La tenuta tra testata e blocco motore dipende in misura determinante dalla qualità delle superfici di accoppiamento. Le guarnizioni in acciaio multistrato (MLS) richiedono superfici molto più lisce rispetto alle tradizionali guarnizioni in materiale morbido. I componenti moderni come alluminio e leghe di silicio non tollerano imperfezioni: anche microfratture quasi invisibili possono causare perdite. La misurazione strumentale con rugosimetro è imprescindibile.

• Danni alla testata: cause e rimedi. Surriscaldamento, carichi termici non uniformi, crepe, usura delle sedi valvole e corrosione sono le principali cause di danno. La riparazione prevede smontaggio completo, pulizia accurata, controllo della planarità e – quando indispensabile – fresatura, rettifica oppure lappatura della superficie. Le sedi e le guide delle valvole devono essere verificate e, se necessario, sostituite.

• MLS: montaggio a secco, senza eccezioni. Le guarnizioni in acciaio multistrato sono progettate per essere installate senza alcun prodotto aggiuntivo. Qualsiasi rivestimento – compreso lo spray al rame – altera la geometria calibrata degli strati di tenuta e può causare perdite. Lo spray al rame non migliora in alcun modo la funzione delle guarnizioni moderne: è inutile sulle MLS e sulle guarnizioni metallo/materiale morbido, e può danneggiare gli elementi in elastomero per autossidazione. L’unico impiego corretto è sulle guarnizioni in rame puro dei motori elaborati e delle auto d’epoca.

• Installazione: rispettare sempre le istruzioni del costruttore. Serrare le viti nell’ordine corretto e alla coppia specificata. Non riutilizzare mai una guarnizione già montata. Scegliere sempre un ricambio di qualità adatto al motore specifico. Verificare entrambe le superfici – testata e blocco – prima del montaggio. Questi passaggi non sono un optional: sono la base di ogni intervento a regola d’arte.