Sedi e guide delle valvole

L'esecuzione di lavori sulle valvole è una delle aree più cruciali dell'attività di costruzione di motori. Secondo il nostro più recente profilo di mercato delle officine meccaniche, le testate dei motori a gas rappresentano quasi il 16% del tempo di produzione di un costruttore di motori – ed è facile capirne il motivo. La conduttività termica della valvola è fondamentale per rimuovere il calore all'interno della camera di combustione, soprattutto per quanto riguarda la valvola di scarico. Le sedi delle valvole trasferiscono il calore dalla valvola alla testata del cilindro e, senza il materiale o l'adattamento giusto, l'intero processo si interrompe, lasciando te e il tuo cliente nei guai.

È possibile evitare che le sedi delle valvole diventino fragili e si rompano scegliendo un materiale adatto all'applicazione. La maggior parte dei motori di produzione degli ultimi modelli sono progettati per utilizzare una sede in metallo polverizzato dalla fabbrica e sono disponibili come inserti da diversi produttori per un'ampia varietà di applicazioni. I sedili PM funzionano bene con motori stradali e con prestazioni moderate, ma non sono adatti con prestazioni elevate dove le temperature di combustione sono maggiori.

Molti esperti dicono che dovresti ritagliare le lamature per accettare nuovi sedili sovradimensionati. Ma alcuni costruttori di motori preferiscono installare nuovi inserti di dimensioni standard nelle lamature esistenti. Funziona su alcune grandi testate diesel con pareti spesse, ma è difficile provarlo sulle testate automobilistiche.

La lavorazione delle lamature per accettare inserti sovradimensionati consente di controllare l'accoppiamento con interferenza, in modo che le sedi non si allentino. Il taglio della lamatura consente inoltre un maggiore controllo della eccentricità e della concentricità con la guida della valvola. Le lamature devono essere lisce, rotonde, piatte sul fondo e devono essere centrate rispetto alle guide per un corretto allineamento e un buon trasferimento di calore tra il sedile e la testa.

Quando gli OEM iniziarono a indurire per induzione l'area delle sedi delle valvole durante la transizione alla benzina senza piombo negli anni '70, il processo avrebbe dovuto produrre una profondità di durezza di circa 0,070˝. Tuttavia, si è scoperto che la rilavorazione delle sedi durante il processo di ricostruzione della testa rimuoveva la durezza e le sedi dovevano essere sostituite. Ciò ha portato alla crescita del mercato delle sedi delle valvole che continua ancora oggi con testate cilindri ricostruite e l’uso diffuso dell’alluminio.

Un produttore ha affermato che una percentuale significativa di guasti alle sedi delle valvole è dovuta alla combinazione errata di valvola e sede, alla geometria errata del treno di valvole o alla mancanza di concentricità della sede/guida. Un'altra delle principali cause di fallimento è dovuta a problemi di preaccensione.

I problemi sorgono quando le sedi diventano troppo calde, provocando microsaldature tra le valvole e le sedi. Le valvole sono più dure delle sedi, quindi particelle microscopiche di metallo possono attaccarsi alle valvole. Quando il motore si raffredda, queste particelle vengono poi lavate nello scarico. Ciò provoca la recessione delle sedi in alcune applicazioni, soprattutto nei motori a gas secco come il propano.

È possibile utilizzare diversi metodi per rimuovere gli inserti delle sedi dalle teste in alluminio, ma è necessario prestare molta attenzione per non danneggiare la lamatura. L'uso di un forno per la pulizia può aiutare ad allentare i sedili abbastanza da farli cadere. In altri casi, puoi provare a utilizzare una fresa leggermente più piccola del diametro esterno dell'inserto della sede della valvola esistente per tagliare via il vecchio inserto. Alcuni ricostruttori suggeriscono che l'uso di una smerigliatrice per tagliare e indebolire la sede funziona (ma fare attenzione a non tagliare la sede e la lamatura). Anche sollevare il sedile può funzionare se c'è abbastanza labbro sotto il bordo interno del sedile (di nuovo, non danneggiare la lamatura).

Dal punto di vista delle alte prestazioni, i costruttori devono fare i conti con l’aumento delle temperature di combustione e potrebbero preferire l’utilizzo di un sedile in lega di prima qualità. Se hai intenzione di utilizzare nitro o un sommatore di potenza, hai bisogno di un materiale del sedile per gestire le temperature. Le applicazioni che utilizzano valvole in titanio possono trarre vantaggio dall'utilizzo di un materiale in lega di rame per la sede a causa della maggiore conduttività. Tieni presente che il titanio non conduce il calore così come l'acciaio, quindi il rame aiuterà il trasferimento di calore.