La metallurgia e il suo aiuto | Officina

La metallurgia

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L’aumento dei carichi termici e meccanici avvenuto nel corso del tempo è stato impressionante. Nei motori di serie sono arrivati a valori non tanto lontani da quelli tipici dei motori da Gran Premio di non molti anni prima, nonostante le ben diverse esigenze in fatto di durata. Quasi tutti i materiali impiegati per esempio negli anni Sessanta e Settanta sarebbero comunque in grado di svolgere anche oggi la loro funzione nella maggior parte dei motori (soltanto le supersportive fanno un po’ storia a sé, sotto questo aspetto, e soltanto per certi componenti). Il disegno dei componenti e i miglioramenti a livello di lavorazioni, riporti superficiali (campo nel quale negli ultimi vent’anni si è avuto un autentico boom) e lubrificanti hanno modificato la scena rendendoli ancora attuali, nelle versioni più moderne, ossia con composizione controllata più accuratamente e con maggiore purezza. Quest’ultima significa minori inclusioni e quindi migliori caratteristiche con particolare riferimento alla durata a fatica (tipico è qui il caso delle molle). Benché le lavorazioni meccaniche fossero OK già negli anni Cinquanta, con il tempo sono comunque migliorate ulteriormente per quanto riguarda l’accuratezza e la precisione. Il fatto che da qualche anno in genere non venga più prescritta la smerigliatura delle valvole e che il rodaggio non sia più critico come in passato la dice lunga in proposito.

Il progresso ha comunque portato allo sviluppo di nuovi acciai ad alta resistenza e all’affermazione di materiali innovativi come le leghe di titanio e alcune superleghe. I pistoni sono i componenti del motore che nel corso dell’evoluzione motoristica hanno subito i maggiori cambiamenti di disegno. Quando si sono affermati quelli in lega di alluminio è stato necessario affrontare il problema della dilatazione termica, di gran lunga maggiore rispetto a quella del cilindro, che di norma era in ghisa. Se si adottava lo stesso gioco di montaggio impiegato per i pistoni in ghisa, a caldo esso diventava insufficiente e si incappava nel grippaggio.

Se invece si abbondava con il gioco a freddo, a caldo esso era comunque troppo grande e di conseguenza si avevano elevata rumorosità e problemi di tenuta da parte dei segmenti. L’evoluzione è stata lunga e ha portato alla comparsa di varie soluzioni che hanno funzionato in maniera soddisfacente per diversi anni ma che in seguito sono state abbandonate. Si tratta tipicamente degli inserti in metallo a basso coefficiente di dilatazione che venivano incorporati nei pistoni all’atto della fusione e che riducevano il loro incremento dimensionale a caldo. Apparsi verso la fine degli anni Venti, hanno avuto una larga diffusione in campo auto. Pure gli intagli termici, che ostacolavano il flusso del calore dalla parte superiore del pistone al mantello o limitavano l’aumento di diametro di quest’ultimo a caldo, sono stati largamente impiegati nel settore automobilistico, in particolare negli anni Cinquanta e Sessanta. In campo moto hanno trovato poche applicazioni (ricordiamo in particolare alcune Norton e Morini).

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