Il pistone

IL PISTONE ROTANTE

Il pistone rotante è montato sul motore Sulzer ZA40. Invece di un cuscinetto e di uno spinotto convenzionale, la parte superiore è formata da un cuscinetto sferico in due metà (spherical bearing). All'interno delle due estremità sferiche ci sono due nottolini (pawl) caricati a molla. Questi nottolini impegnano con un anello a cricchetto (ratchet ring) che è collegato al pistone. L’anello a cricchetto ha un numero di denti dispari. Ad ogni corsa del pistone, i nottolini impegnano alternativamente i denti dell’anello a cricchetto facendolo ruotare. Vantaggi di questo sistema:

• Ad ogni corsa il mantello del pistone si trova a toccare una zona diversa del cilindro
• Le fasce non si trovano mai nella stessa posizione e quindi hanno un consumo omogeneo
• Poiché il carico sul cuscinetto sferico è simmetrico (senza foro per spinotto), il pistone può essere costruito con un lasco minore eliminando in questo modo l’effetto dondolo del pistone durante la corsa.

Il pistone nasce da una barra di alluminio lunga 3 metri.

L’alluminio è perfetto perché è leggero, è resistente alla ruggine ed è facile da tagliare.

Una sega rotante divide la barra in segmenti la cui lunghezza può variare regolando gli intervalli di taglio della macchina. 

La pressa meccanica e la trafila vengono preriscaldate a 450 °C, temperatura necessaria per lavorare i segmenti che vengono portati alla stessa temperatura in un forno.

La pressa applica una forza di circa 2000 tonnellate per dare la forma iniziale al pistone, poi uno su dieci viene immerso in acqua per individuare eventuali difetti.

Per facilitare la forgiatura si prelubrificano i pezzi prima di scaldarli, ecco perché i segmenti diventano incandescenti quando la pressa li colpisce.

La pressa impiega solo 2 secondi per fare il suo lavoro, ma i segmenti sono così caldi che serve almeno un’ora prima che si raffreddino.

I pistoni vengono scaldati altre due volte, la prima ad altissima temperatura per temprare il metallo, la seconda a temperatura inferiore per stabilizzarlo.

Si inserisce ogni segmento in un tornio per dargli la forma corretta. 

I forellini permettono all’olio di scorrere lubrificando il pistone quando è in funzione.

Un altro tornio riduce il diametro di tre millimetri e la stessa macchina incide anche tre solchi: due per gli anelli di compressione e uno per il controllo dell’olio che agevolano il movimento del pistone dandogli una tenuta stagna.

Questo foro serve per la biella che collegherà il pistone all’albero motore.

Una fresatrice taglia via fino a due centimetri di metallo dai due lati del pistone per ridurre il peso complessivo.

Un’altra fresatrice elimina la calotta, in questo modo le altre parti restano pulite quando il pistone si muove dentro il cilindro.

Il pistone devono avere misure e dimensioni precise

Un tornio taglia un sottile strato di metallo dall'esterno per permettere al pistone di espandersi liberamente quando il calore nel cilindro aumenterà.

Un trapano automatizzato pratica due fori incrociati per il drenaggio dell’olio per favorire la lubrificazione della biella.

In ultimo vengono rimosse le irregolarità dovute alle operazioni precedenti, viene levigata la superficie in modo da togliere gli spigoli vivi che danneggerebbero il cilindro. Verrà praticato un foro affinchè la biella penetri all'interno. Una volta effettuate le rifiniture i pistoni vengono spruzzati con acqua bollente deionizzata ad alta pressione per rimuovere ogni traccia di olio. Dopo l’asciugatura ad aria compressa i pistoni sono pronti per essere montati.

Nelle immagini che seguono vediamo lo smontaggio di un pistone di un motore diesel 4 T MAN con rimozione dello spinotto e della biella. Ovviamente la MAN prevede quest’operazione per lo smontaggio che sarà diversa per una tipologia diversa di motori. La procedura comunque è simile a tutti i motori diesel: occorre dapprima disaccoppiare la coda di biella dall'albero a manovelle, smontare e sollevare la testata, sfilare il pistone con l’attrezzatura prevista. 

Una volta sfilato il pistone si provvede con l’apposita attrezzatura nella sostituzione degli anelli elastici e raschiaolio. 

A manutenzione ultimata si procederà al rimontaggio del pistone e delle parti smontate.