Analisi di un problema relativo ai pistoni

Sotto la lente d’ingrandimento la problematica nata durante la revisione di un motore Toyota rimasto in panne per il danno ad un pistone. Ecco l’analisi

Abbiamo esaminato un kit pistoni vestiti non originale, ma di marca prioritaria, utilizzato per la revisione del motore di una TOYOTA LAND CRUISER, contestato in quanto praticamente da “subito” si lamentava la rottura di un pistone.

In effetti, i pistoni contestati hanno “lavorato” per un periodo di tempo tale (pur breve) da permettere già un iniziale assestamento della segmentatura, in modo particolare dei segmenti di prima e seconda cava. Facciamo questa notazione a latere, per quanto non abbia alcuna attinenza o relazione con la causa e la dinamica del cedimento lamentato.

L’assestamento è ancora iniziale, non risulta molto uniforme ed è abbastanza diversificato tra i vari pistoni. Ricordiamo che il segmento di prima cava è semitrapezoidale (E T) e quello di seconda cava è rettangolare (R).

Le differenze visive sopra evidenziate stanno a dimostrare che la fase di assestamento era ancora in atto e, soprattutto, più marcato in un pistone piuttosto che in un altro.

La presenza e l’estensione della superficie “lucida” testimonia il grado e la modalità dell’assestamento. In sostanza, si evince che gli accoppiamenti canna – pistoni non erano particolarmente uniformi. Fatta questa precisazione, passiamo ad esaminare il cedimento del pistone incriminato.

Tuttavia, prima di entrare nel merito è opportuno il tipo di pistone in oggetto e la sua genesi.

Questo tipo di pistone è realizzato per fusione, partendo da una lega di alluminio, abitualmente eutettica (silicio dall’11% al 13% ) portata ad una temperatura di oltre 700 °C, successivamente colata per gravità in conchiglie metalliche.

In forno, la temperatura della lega è mantenuta a circa 740°C-760°C per permettere l’ancoraggio delle parti acciaiose, quali le placchette di compensazione. In questa fase, l’operatore posiziona manualmente l’anello in ghisa per la 1° cava.

L’operazione avviene, in realtà, in due fasi:

• L’inserto viene prima “tuffato” in una lega di alluminio ipoeutettico (silicio al 9% ca) e, successivamente, posizionato nella conchiglia per la fusione con lega eutettica.

• La presenza di questo anello è diventato, da decenni, caratteristica di ogni pistone destinato ai motori diesel. ( Fig. 2 ).

Una volta estratto dalla conchiglia, il pistone grezzo è sottoposto ad un trattamento termico di tempra.

I metodi possibili sono due:

• raffreddamento a temperatura ambiente, inserimento in forno per 4 ore a 515 °, infine, immersione in acqua bollente per un raffreddamento rapido, congelando in un legame strettissimo il rame e il magnesio nella lega di alluminio.

 

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