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Guarnizioni testa cilindri

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Guarnizioni testa cilindri
Guarnizioni
testa cilindri
Tutto per una tenuta sicura.
ELRING – L'ORIGINALE
I ricambi Elring sono prodotti da ElringKlinger AG, il partner di sviluppo e fornitore
leader dell'industria automobilistica internazionale. Dal 1879 l'azienda è sinonimo di
ottime competenze nella tecnologia di tenuta dei motori. ElringKlinger sviluppa e
produce, per quasi tutti i costruttori di veicoli e di motori, guarnizioni testa cilindri,
guarnizioni speciali, moduli di alloggiamento in plastica nonché elementi di protezione
termica e acustica per motore, trasmissione, sistema di scarico, sottoscocca e gruppi
ausiliari. Inoltre l'azienda sviluppa e produce in serie sistemi di gestione e controllo per
batterie ioni/ litio ed estende la propria competenza al settore del post-trattamento
dei gas di scarico.
ElringKlinger è ben preparata, sia che si tratti di ottimizzazione del motore a combustione
che di tecnologie di propulsione alternative. Grazie alla competenza nel primo
equipaggiamento, il marchio Elring acquisisce un successo internazionale crescente.
Con prodotti originali Elring, con qualità di primo equipaggiamento, i partner
commerciali, le rettifiche, le officine e i loro clienti lavorano in tutto il mondo in modo
migliore e più ecologico.
INDICE
04 Requisiti e influenze
05 Tipi di costruzione
06 Guarnizioni testa cilindri multistrato Metaloflex™
08 Guarnizioni testa cilindri in metallo-elastomero
09 Guarnizioni testa cilindri in metallo - materiale morbido Ferroflex™/Ferrolastic™
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10 Guasto del motore – la causa è la guarnizione testa cilindro?
11 Quadro dei danni e cause della "fuoriuscita di gas"
16 Quadro dei danni e cause del "surriscaldamento"
18 Quadro dei danni e cause delle "perdite olio e refrigerante"
21 Quadro dei danni e cause delle "influenze meccaniche"
22 Quadro dei danni e cause del "ciclo di combustione irregolare"
24 Montaggio a regola d'arte della guarnizione testa cilindri in sette passi
3
Requisiti e influenze
La guarnizione testa cilindro è un componente complesso e
Nello sviluppo di guarnizioni testa cilindri vengono perciò
altamente tecnologico, impiegata nei moderni motori a
condotti in modo intensivo test di controllo su modernissimi
combustione in molti materiali e varianti. Come componente
banchi prova motore, sia presso ElringKlinger che presso
chiave contribuisce adun funzionamento del motore corretto
i costruttori dei motori.. Inoltre severissimi controlli e test,
sicuro ed economico.
durante il processo di produzione, assicurano il più elevato
standard di qualità. In tal modo è possibile garantire il
La sua funzione è quella di separare l'uno dall'altro e rispetto
rispetto delle caratteristiche tecniche e costruttive per una
all'esterno i diversi agenti chimici presenti nella tenuta
tenuta perfettadel 100% del motore.
del motore (gas di combustione, refrigerante e olio). Come
elemento di trasmissione di forza tra il basamento e la
REQUISITI DELLA GUARNIZIONE TESTA CILINDRI
testata, la guarnizione testa cilindro ha una notevole influenza
• Tenuta al gas
sulla distribuzione della energia nell'intero sistema di
• Tenuta al refrigerante
serraggio e sulle conseguenti deformazioni dei componenti.
• Tenuta all'olio
• Modellabile
I moderni sistemi di chiusura a tenuta ad elevata prestazione,
• Esente da ulteriori tiraggi
sono molto affidabili. Con grande impegno, vengono
• Bassa distorsione
sviluppati prodotti che garantiscono un sicuro funzionamento
• Resistente alle influenze chimiche di gas di combustione,
per tutta la vita dell'autovettura, anche in condizioni critiche,
come per es. agenti chimici aggressivi, pressione e
lubrificanti e refrigeranti
• Duratura
temperature elevate.
INFLUENZE SULLA GUARNIZIONE TESTA CILINDRI
Temperatura del gas di combustione
+1.800 °C – +2.500 °C
Temperature nella zona della testata
Motori a benzina  270 °C
Motori diesel  300 °C
Pressione di combustione
Motori a benzina  140 bar
Motori diesel  200 bar
Deformazione
Secondo il procedimento di accensione, la pressione deforma
la superfice di tenuta di 2 – 10 μm in direzione della corsa.
La piegatura della testata e delle canne del cilindro provoca,
secondo la disposizione delle viti e il dimensionamento,
anche movimenti di spostamento in direzione trasversale.
Materiali
Superfici di tenuta della testata / blocco motore in leghe
speciali alluminio - ghisa grigia . Le sollecitazioni termiche
provocano ulteriori assestamenti.
Rugosità superficiale
R z  15 µ max.
R max  20 µ max.
Liquido refrigerante e lubrificante
Acqua – Miscela di antigelo e anticorrosivo +80 °C – +110 °C;
pressione 1 – 2 bar
Olio motore +80 °C – +150 °C; pressione 2 – 4 bar (caldo)
fino a 10 bar (freddo)
Particolarità costruttivePer es. su motori a canne, camera di combustione, tubo del
refrigerante
4
Tipi di costruzione
Per i diversi motori i materiali usati per fabbricare le guarnizioni testa cilindri sono tre: Metaloflex™,
metallo-elastomero e metallo - materiale morbido.
G U A R N I Z I O N I T E S TA C I L I N D R I M U LT I S T R AT O M E TA L O F L E X ™
G U A R N I Z I O N I T E S TA C I L I N D R I I N M E TA L L O - E L A S T O M E R O
G U A R N I Z I O N I T E S TA C I L I N D R I I N M E TA L L O - M AT E R I A L E M O R B I D O ( F E R R O F L E X ™/F E R R O L A S T I C ™ )
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Guarnizioni testa cilindri multistrato Metaloflex™
Metaloflex™ di ElringKlinger è un marchio, riconosciuto a
STOPPER
livello internazionale, per innovative guarnizioni testa cilindri
Sul perimetro della camera di combustione i componenti del
a strati metallici, conlamine in acciaio armonico nervato,
motore vengono pretensionati mediante lo stopper. In questo
rivestito con elastomero. Queste guarnizioni sono costruite,
modo vengono ridotte le vibrazioni causate dalla forza
secondo l'applicazione, a uno o più strati. Grazie agli elementi
dei gas. Finora sono stati utilizzati stopper piegati e saldati a
costruttivi modulari, questo sistema di tenuta può essere
laser, ma gli stopper dell'ultima generazione sono stampati.
adattato con sicurezza agli specifici requisiti del motore,
In linea di principio si distinguono stopper in acciaio armonico
risparmiando tempo nella progettazione e nello sviluppo della
stampati negli strati funzionali (segmento, meandro, nodi) e
guarnizione stessa.
nello strato portante (quadrato).
La superiorità di queste guarnizioni è dimostrata nelle
SEMINERVATURE
applicazioni motori diesel e motori a benzina ad alte
Le seminervature creano una doppia compressione.
prestazioni e ad iniezione diretta:
Sigillano le linee di passaggio del liquido di raffreddamento
• Tecnologia dei metalli
e dell'olio motore, gli alloggiamenti delle viti e le guarnizioni
• Tenuta elastica con nervature per macrotenute
periferiche.
• Rivestimento in elastomero per microtenute
• Elevata resistenza termica
NERVATURE PIENE
• Compensazione delle forti oscillazioni dovute alle alte
Le nervature piene creano una compressione trilineare sul
movimentazioni
• Spessore di montaggio variabile, diminuzione dello
spazio morto
perimetro della camera di combustione. Grazie a questo
elemento di tenuta elastico è possibile contenere pressioni di
combustione molto elevate anche quando ci sono fortissime
movimentazioni.
Questo sistema di tenuta è oggi nel settore automobilistico
l'incontestato numero uno a livello internazionale.
STRATI FUNZIONALI
Con Metaloflex™, ElringKlinger è il più grande costruttore
Questi strati in acciaio armonico sono rivestiti in elastomero
al mondo di guarnizioni testa cilindri a strati metallici.
e dotati di nervature elastiche.
STRATO PORTANTE (LAMINA CENTRALE)
La funzione principale dello strato portante è quella di
adeguare lo spessore di tenuta alle condizioni di montaggio
necessarie per motivi costruttivi.
Seminervatura
Strato
funzionale
6
Stopper
Nervatura
Lamina
Centrale
STOPPER METALOFLEX™ GENERAZIONE I: STOPPER CON STRATO PIEGATO
Senza lamiera portante
Con lamiera portante
STOPPER METALOFLEX™ GENERAZIONE II: STOPPER SALDATI A LASER
Senza lamiera portante
Con lamiera portante
STOPPER METALOFLEX™ GENERAZIONE III: STOPPER STAMPATI
Stopper segmentato
Stopper a serpentina
Stopper a nido d’ape
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Guarnizioni testa cilindri in metallo-elastomero
Le guarnizioni testa cilindri in metallo-elastomero consistono
NERVATURA DELLA CAMERA DI COMBUSTIONE
in una lamina in metallo con profili in elastomero incollati per
La nervatura piena della camera di combustione provoca
vulcanizzazione. Questa tecnologia di tenuta viene soprattutto
un aumento della compressione sui profili di tenuta.
impiegata in motori ad alta prestazione con turbocompressore
Nell'esecuzione monostrato la nervatura chiude a tenuta
e raffreddamento dell'aria di alimentazione nel settore dei
staticamente. Nell'esecuzione multistrato una nervatura
veicoli industriali, per sistemi di propulsione innovativi con
elastica in acciaio armonico assicura un'omogenea
tecnologia a quattro valvole, moderni sistemi di iniezione,
compressione lungo il profilo della camera di combustione.
costruzione leggera e potenza motore ottimizzata. Vengono
Questa è in grado di seguire i movimenti dinamici del motore.
controllatein sicurezza pressioni di accensione fino a 250 bar,
In questa costruzione la nervatura rimane direttamente sotto
potenze dei motori superiori a 2.000 kW e prestazioni dei
il profilo di tenuta della camera di combustione e quindi
motori ad un chilometraggio superiore a 1,5 milioni. Questa
sotto forza diretta tra testata e blocco motore.
grande efficienza è resa possibile dalla specifica distribuzione
della compressione nelle zone blocco motore e testata. Nella
Soluzione con uno strato
camera di combustione la compressione è elevata, nella zona
dei liquidi è bassa.
PROFILI DI TENUTA IN ELASTOMERO
Garantiscono la chiusura a tenuta dei liquidi refrigeranti e
dell'olio motore. Il materiale e la geometria vengono adattati
al relativo motore. Con questa costruzione in metalloelastomero possono venire chiuse a tenuta anche parti sottili.
STRATO PORTANTE
Profili di
Base della
tenuta in
camera di
elastomero combustione
Per lo strato portante vengono impiegati, secondo i requisiti
del motore, acciai protetti contro la corrosione, acciai microlegati, acciaio legato, oppure, in caso di esecuzione multistrato,
un acciaio armonico speciale. Nella zona della camera di combustione questo strato presenta una nervatura, che, assieme
alla base della camera di combustione (nell'esecuzione monostrato) o assieme al profilo di tenuta della camera di combustione (nell'esecuzione multistrato), definisce lo spessore
Nervatura
della camera di
combustione
Strato
portante
Diaframma
DIAFRAMMA
Per il controllo dei passaggi dei refrigeranti vengono utilizzati
diaframmi incollati per vulcanizzazione con differenti sezioni
di corrente.
Soluzione con più strati
di montaggio e garantisce la chiusura a tenuta dei gas. I
Profili di tenuta in elastomero
profili di tenuta in elastomero sono incollati direttamente per
Strato portante
vulcanizzazione, mentre i bordi di tenuta della camera di
combustione e le lamine vengono montati.
PROFILO DI TENUTA DELLA CAMERA DI COMBUSTIONE
E BASE DELLA CAMERA DI COMBUSTIONE
Il profilo di tenuta della camera di combustione e la base della
camera di combustione (nell'esecuzione multistrato) regolano,
secondo il loro spessore, la distribuzione della forza delle viti
sulla camera di combustione, profilo di tenuta in elastomero e
supporto. Per mezzo del profilo di tenuta o della base della
camera di combustione, lo spessore di montaggio della guar-
Profilo di tenuta
della camera di
combustione
Nervatura della camera
di combustione
Lamine
nizione testa cilindri nella zona della camera di combustione
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viene un poco aumentata in rapporto alla rimanente zona di
LAMINE
tenuta. Ne risulta un aumento della compressione sulla camera
Le lamine metalliche, utilizzate specificamente nelle esecuzioni
di combustione; questo e l'azione della nervatura della camera
multistrato, limitano la flessione della testata e proteggono
di combustione provocano la chiusura a tenuta dei gas.
inoltre i profili di tenuta in elastomero da compressioni
Per la tenuta microstrutturale viene inoltre applicato un sottile
eccessive.
rivestimento superficiale organico.
Guarnizioni testa cilindri in metallo - materiale
morbido Ferroflex™/Ferrolastic™
Le guarnizioni testa cilindri in metallo , materiale morbido di
I vantaggi specifici delle guarnizioni testa cilindri in metallo -
ElringKlinger, consistono in una lamiera portante dentellata
materiale morbido sono:
con supporto in materiale morbido laminato su entrambi
• Adattamento del materiale morbido ai componenti motore
i lati. Il passaggio alla camera di combustione presenta un
• Aumento della compressione e protezione termica mediante
profilo metallico di tenuta, che aumenta la compressione
profilo metallico di tenuta sulla camera di combustione
nella camera di combustione e protegge il materiale morbido
• Tenuta microstrutturale mediante rivestimento (10 – 20 μm)
dai gas di combustione. Per la chiusura a tenuta dei liquidi
• Sicurezza supplementare mediante serigrafia siliconica
viene impiegato all'occorrenza un rivestimento in elastomero
nella tenuta dei liquidi
piano. Grazie a ciò si crea una maggiore compressione locale
Questo tipo di costruzione non viene praticamente più
e quindi un ottimale adattamento della superficie di tenuta
impiegato in motori di nuova concezione perché i tipi di
alla rugosità della superfice. Elementi in elastomero vengono
costruzione in Metaloflex™ e metallo-elastomero presentano
impiegati specialmente nel circuito di lubrificazione in motori
potenzialità funzionali più estese. La guarnizione in metallo -
con forte sollecitazione dinamica. I rivestimenti delle super-
materiale morbido giocherà ancora un ruolo significativo per
fici impediscono l'incollamento e garantiscono la tenuta
molti anni nella riparazione e revisione di motori usati.
microstrutturale.
Supporto
metallico
Materiale
adesivo
Materiale
morbido
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Guasto del motore – la causa è la guarnizione testa cilindri?
Le vere cause e i rimedi
Un leggero trasudamento (non gocciolamento) di acqua
In caso di guasti al motore la causa viene spesso ricercata
o di olio sul bordo della guarnizione o leggere incrostazioni
nella guarnizione testa cilindri. Secondo il punto di vista
di liquido refrigerante non devono essere considerate
dei meccanici specializzati è altamente capibile, in quanto
come perdite. Le perdite di olio o di acqua possono verificarsi
il montaggio in genere viene eseguito scrupolosamente e
entro un lungo arco di tempo. All’inizio generalmente la
rispettando le istruzioni di riparazione.
perdita non si nota, mentre salta all’occhio quando
gli intervalli di riempimento di questi liquidi si accorciano
LE VERE CAUSE NASCOSTE
sensibilmente.
Analizzando i casi nell’arco di molti anni, risulta invece
di tutt’altro tipo. La guarnizione testa cilindro è solo l’ultimo
Prendere sul serio i segnali di
avvertimento e agire
anello di una lunga catena nella quale il guasto si evidenzia
Se accertate irregolarità di funzionamento del motore,
in sostanza quando la guarnizone testa cilindro non fa più
come per es. difficoltà di avviamento a freddo, mal
tenuta.. Quando ciò accade, la guarnizione testa viene resa
funzionamento dei cilindri nell'avviamento a freddo,
al produttore come articolo difettoso.
perdita di potenza, temperatura dell’acqua di raffreddamento
evidente che le vere cause di guasto del motore sono spesso
nella zona rossa, presenza di olio nell'acqua di
Quali danni possono verificarsi in
una guarnizione testa cilindri?
raffreddamento ecc., dovete intervenire tempestivamente.
La perdita di tenuta della testata riguardano normalmente
grave al motore.
A questo punto è ancora possibile evitare un danno più
• gas
• acqua
IMPORTANTE
• olio
Prima di effettuare la riparazione, verificare anzitutto
la causa del guasto. Osservare assolutamente le istruzioni
TIPI DI PERDITA DI GAS
di montaggio indicate dal costruttore del motore.
• Da una camera di combustione attraverso le linee
In caso contrario, se la riparazione non viene effettuata a
di tenuta verso la camera di combustione adiacente
• Dalla camera di combustione verso il circuito di
raffreddamento
Queste perdite provocano normalmente danni ingenti e
infine la distruzione della guarnizione, questa, secondo il
carico del motore, può avvenire rapidamente, ma anche
dopo un determinato periodo di tempo.
TIPI DI PERDITA D'ACQUA
• Dall’interno verso l’esterno
• Verso il circuito olio
• Verso la camera di combustione
TIPI DI PERDITA D’OLIO
• Dall’interno verso l’esterno
• Verso il circuito di raffreddamento
10
regola d'arte, il guasto può ripresentarsi.
Quadro dei danni e cause nel "passaggio di gas"
L'annerimento è un chiaro segnale
Cause più frequenti
La fuoriuscita dei gas di combustione dalla camera
Spesso la causa è una compressione insufficiente della
di scoppio è una delle cause più frequenti che rendono
guarnizione nella zona sottoposta ad elevata sollecitazione
necessario lo smontaggio della testata.
termica. Il motivo può essere la mancata osservanza
dei valori di serraggio prescritti per le viti della testata, la
Un chiaro indizio di questa anomalia sono annerimenti visibili
mancata osservanza delle istruzioni di montaggio o
sui bordi di tenuta metallici e sulle adiacenti zone in materiale
l’impiego di viti vecchie. All'insufficiente compressione della
morbido della guarnizione. A causa delle elevate temperature
guarnizione possono anche contribuire superfici dei
dei gasil materiale morbido in questi punti surriscalda e può
componenti non piane (deformate) o troppo ruvide. Anche
addirittura bruciare. Spesso i gas si aprono una via anche
sollecitazioni eccessive del motore durante la marcia possono
verso il circuito di raffreddamento. Questo è riconoscibile
provocare un sovraccarico termico della guarnizione testa
dalla presenza di bolle di gas nel radiatore o dal surriscalda-
cilindri e di conseguenza la sua distruzione.
mento del circuito di raffreddamento (la pressione nel
circuito di raffreddamento sale e il refrigerante defluisce
UN ESEMPIO
dalla valvola limitatrice di pressione, con conseguente perdita
Un funzionamento a pieno regime del motore subito dopo
del refrigerante). Nel caso peggiore la conseguenza è la
l'avvio a freddo ha come conseguenza forti vibrazioni tra il
completa distruzione del profilo di tenuta. Al contrario, una
basamento (in ghisa) e la testata (in alluminio), che sollecitano
colorazione uniforme del profilo di tenuta della camera di
fortemente la guarnizione. Inoltre in queste condizioni la
combustione va considerata normale e dipende dall'acciaio
forza di serraggio delle viti della testata è bassa, per cui si
e dal rivestimento utilizzato per le superfici.
originano notevoli movimenti dinamici verso il basamento
e la testata.
Specialmente nel caso di motori per autocarri si verifica che
per scarsa conoscenza la sporgenza indicata delle canne non
venga rispettata o che sia stata registrata erroneamente
durante il montaggio, oppure che il supporto delle canne sul
blocco motore non sia stato rettificato o che la canna sia
stata compressa in modo insufficiente. Perciò le canne dei
cilindri si abbassano e la compressione necessaria va perduta.
I gas di combustione hanno quindi via libera verso le zone
posteriori della guarnizione dove nei passaggi acqua e olio
vanno ad intaccare gli elementi di tenuta in elastomero e
il materiale morbido.
11
Quadro dei danni e cause nel "passaggio di gas"
1. Guasto della guarnizione testa cilindri di
un veicolo industriale per passaggio di gas
QUADRO DEI DANNI
QUADRO DEI DANNI
Tra i cilindri due e tre (zona di scarico) si ha un forte
In corrispondenza dei passaggi del coperchio punterie
fuoriuscita di gas. Il materiale morbido nella zona dei fori
l'elemento di tenuta in elastomero si è staccato dal supporto
dell'acqua viene distrutto.
di tenuta. Lo stesso è avvenuto presso i passaggiacqua,
provocando una forte perdita di liquido.
CAUSA
CAUSA
La mancata osservanza delle istruzioni di serraggio delle
L’irregolarità della superficie della testata ha causato un
viti indicata dal costruttore ha provocato l'insufficiente
passaggio di gas. Gli elementi di tenuta in elastomero si
compressione della guarnizione testa cilindri, questo ha
sono staccati dal supporto a causa della forte pressione
causato un passaggio di gas nell'acqua di raffreddamento.
dei gas. La distruzione è stata accelerata dal funzionamento
Le conseguenze sono state un aumento della pressione
protratto del motore a pieno regime.
del refrigerante, perdita dello stesso e distruzione della
guarnizione testa cilindri.
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• Insufficiente serraggio delle viti della testata
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• Sporgenza delle canne registrata in modo scorretto
• Abbassamento della canna cilindro
• Irregolarità della superficie della testata
• Deformazione dei componenti
• Problemi nel sistema di iniezione
• L a superficie dei componenti del motore basamento
e testata è troppo rugosa
• Non sono state utilizzate nuove viti testata di qualità
PROVVEDIMENTI
Prima del montaggio verificare la planarità delle superfici
di tenuta dei componenti; se necessario farli rettificare.
PROVVEDIMENTI
Osservare le istruzioni generali di montaggio del costruttore
Per ragioni qualitative e di sicurezza impiegare assolutamente
del motore.
nuove viti testata. Avvitare le viti della testata con la coppia
di serraggio indicata dal costruttore. Osservare le istruzioni
generali di montaggio del costruttore del motore.
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2. Guasto della guarnizione testa cilindri di
un veicolo industriale per fuoriuscita di gas
QUADRO DEI DANNI
QUADRO DEI DANNI
Superficie di tenuta della camera di combustione tra i
Superficie di tenuta e materiale morbido tra i cilindri
cilindri uno e due bruciata.
tre e quattro bruciati. Inizio di annerimento tra i cilindri
tre e due.
CAUSA
CAUSA
La guarnizione non era sufficientemente compressa nella
Il ciclo di combustione incontrollato ha causato un
zona danneggiata e nel passaggio olio, causata
sovraccarico termico del materiale di tenuta e quindi la
dall’inosservanza delle istruzioni della coppia di serraggio
sua distruzione.
delle viti testata o dall’utilizzo di viti usate. Il sovraccarico
termico ha avuto quindi conseguenze distruttive nella zona
ALTRE POSSIBILI CAUSE
della superficie di tenuta.
Prima del montaggio verificare accuratamente gli ugelli
degli iniettori e controllare la loro tenuta. Dopo il montaggio
ALTRE POSSIBILI CAUSE
controllare la registrazione dell'iniezione. Osservare le
• Irregolarità della superficie di componenti del motore;
istruzioni generali di montaggio del costruttore del motore.
deformazione di zone della superficie di tenuta sul blocco
motore e sulla testata
• Errata regolazione del motore con conseguente sovraccarico
termico
PROVVEDIMENTI
Durante il montaggio prestare attenzione e osservare le
indicazioni di montaggio.
13
Quadro dei danni e cause nel "passaggio di gas"
3. Causa del guasto di fuoriuscita di
gas nella guarnizione metallica a 2 strati
per motoveicoli
4. Guasto dovuto ad aumento della
pressione nel sistema di raffreddamento
dovuto alla fuoriuscita di gas
QUADRO DEI DANNI
QUADRO DEI DANNI
Lo stopper e la lamina funzionale mostrano un evidente
Sulla guarnizione metallica multistrato sono visibili nette
annerimento verso il canale di raffreddamento. Tra lo
impronte lineari nella zona dei passaggi acqua. Queste
stopper e la lamina funzionale sussiste una perdita di gas.
hanno origine nella superficie di tenuta della testata e corrono
in direzione della camera di combustione. I fori di passaggio
acqua mostrano un'evidente colorazione chiara.
CAUSA
CAUSA
L’insufficiente tiraggio della coppia di serraggio delle
la superficie della testata non è stata perfettamente rettificata.
viti non produce forze di bloccaggio adeguate, quindi
Di conseguenza si è verificato un passaggio di gas di
non sussiste compressione sufficiente.
combustione nel circuito di raffreddamento e un sovraccarico
termico (aumento della pressione).
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• Irregolarità della superficie dei componenti del motore
(deformazione dovuta a sovraccarico termico)
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• Il sistema di raffreddamento non è stato sfiatato
completamente e il refrigerante non può circolare
PROVVEDIMENTI
Durante il montaggio osservare assolutamente le
istruzioni di montaggio e le coppie di serraggio delle
viti.
• Interruzione del circuito di raffreddamento
(pompa dell’acqua, termostato, ventola)
• Una forte contropressione dei gas di scarico ha
causato il surriscaldamento del motore (per es.
catalizzatore difettoso)
PROVVEDIMENTI
Prima del montaggio verificare molto accuratamente la
qualità della superficie di tenuta e assicurarsi della
planarità della testata e del blocco cilindri. Eventualmente
farli rettificare.
14
5. Guasto della guarnizione testa cilindro
dovuto ad aumento della pressione
nel sistema di raffreddamento causato da
fuoriuscita di gas
ALTRE POSSIBILI CAUSE
QUADRO DEI DANNI
• Il sistema di raffreddamento non è stato sfiatato
Nella zona di passaggio degli agenti chimici sono visibili
nette impronte lineari. Queste hanno origine nella superficie
di tenuta della testata e corrono in direzione della camera
di combustione.
completamente e il refrigerante non può circolare
• Interruzione del circuito di raffreddamento
(pompa dell’acqua, termostato, ventola)
• Una forte contropressione dei gas di scarico ha
causato il surriscaldamento del motore (per es.
catalizzatore difettoso)
PROVVEDIMENTI
Prima del montaggio verificare molto accuratamente la
qualità della superficie di tenuta e assicurarsi della
planarità della testata e del blocco cilindri. Eventualmente
farli rettificare .
CAUSA
La superficie della testata non è stata rettificata o lo è stata
solo in parte. Di conseguenza si è verificata una fuoriuscita
di gas di combustione nel circuito di raffreddamento e un
sovraccarico termico (aumento della pressione).
15
Quadro dei danni e cause del "surriscaldamento"
Un guasto della guarnizione testa cilindri dovuto a
surriscaldamento è facilmente riconoscibile per es. dalla
distorsione di materiale morbido nelle immediate vicinanze
dei passaggi dell'acqua.
Con il sovraccarico termico del sistema di raffreddamento
il refrigerante penetra nella matrice della guarnizione in
materiale morbido, evapora a contatto con i componenti del
motore surriscaldati e stacca il materiale morbido dal
supporto metallico. Perciò si creano “onde” di materiale
morbido.
Non vanno sottovalutate le conseguenze dovute all’uso di
antigelo e anticorrosivo non omologati. Come refrigerante
non deve venire utilizzata sola acqua. I lamine metalliche
Calore distruttivo
della guarnizione vengono massicciamente dissolte per
I danni alla guarnizione testa cilindro dovuti a surriscalda-
corrosione e la guarnizione viene distrutta.
mento sono causati spesso da un componente del
motore non funzionante. Può trattarsi per es. della pompa
dell’acqua, di un termostato che non apre oppure del
radiatore otturato da depositi calcarei (assenza di flusso).
Il fattore scatenante potrebbe però anche essere la scarsità
d'acqua nel sistema di raffreddamento o il circuito di
raffreddamento sfiatato male dopo il montaggio della testata.
Possono tuttavia sussistere anche cause diverse, alle quali
nella prima analisi dei danni non si sarebbe certo pensato.
Anche il surriscaldamento del sistema di scarico può essere
la causa scatenante. Il distacco di un componente nel
silenziatore o il catalizzatore fuso possono per es. provocare
una riduzione della sezione del canale di scarico. In tal
modo la contropressione dei gas di scarico aumenta e causa
un sovraccarico termico dei componenti del motore e della
guarnizione testa cilindro. Ne consegue una perdita di potenza
del motore.
16
1. Causa del guasto sovraccarico termico
della guarnizione metallica a 2 strati
QUADRO DEI DANNI
2. Causa del guasto sovraccarico
termico della guarnizione testa cilindri in
metallo - materiale morbido
In questo tipo di progettazione lo strato funzionale
QUADRO DEI DANNI
metallico è integrato nella tenuta della camera di combustione,
Il materiale morbido libero presso i passaggi dell'acqua
si presenta rotto nella zona della superficie di tenuta.
presenta consistenti rigonfiamenti..
Un marcato annerimento indica l'infiltrazione di gas di
combustione.
CAUSA
CAUSA
La deformazione del componente ha provocato l’infiltrazione
Dopo il montaggio del motore il sistema di raffreddamento
di gas di combustione. Il conseguente sovraccarico termico
non è stato sfiatato in modo sufficiente. Si è verificato
ha distrutto lo strato metallico.
un surriscaldamento del motore a causa dell'eccessiva
temperatura del refrigerante. La formazione di vapore
ALTRE POSSIBILI CAUSE
ha provocato il rigonfiamento del materiale morbido della
• Qualità scadente del carburante (numero di ottani troppo
guarnizione nella zona di passaggio dell'acqua. Di
basso)
• Rapporto di compressione troppo elevato
conseguenza il materiale morbido della guarnizione si è
staccato dal supporto metallico.
• Errata registrazione del motore (candele con grado termico
errato)
• Forza di serraggio delle viti insufficiente (qualità delle viti,
serraggio delle viti)
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• Funzionamento limitato del circuito di raffreddamento a
causa della pompa dell’acqua o del termostato
• F lusso limitato dell’acqua nel sistema di raffreddamento
PROVVEDIMENTI
Prima del montaggio verificare molto accuratamente la
qualità della superficie di tenuta e assicurare la planarità
della testata. Eventualmente farla rettificare.
(per es. nel radiatore) dovuto alla presenza di depositi
calcarei
• Impiego di additivo refrigerante non omologato dal
costruttore del motore
PROVVEDIMENTI
Dopo il montaggio effettuare un accurato sfiato del sistema
di raffreddamento.
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Quadro dei danni e cause delle "perdite di olio e di refrigerante"
Eseguire un controllo preciso:
dov’è la perdita?
Guarnizione testa cilindri per veicoli
industriali: dipende dalla scanalatura
Molti guasti imputati alla guarnizione hanno spesso la loro
Nei motori di veicoli industriali vengono impiegate guarnizioni
origine altrove, per es. nei tubi di sfiato del basamento,
con diversi tipi di costruzione. Nella maggior parte dei casi
nel collettore di alimentazione, in componenti periferici
si tratta di guarnizioni in metallo-elastomero, con elementi di
(scatola della distribuzione sul blocco cilindri, ecc.). Prima
tenuta in elastomero inseriti o incollati per vulcanizzazione.
di attribuire la causa del danno alla guarnizione, devono
A seconda del design sono realizzate delle scanalature sul
essere verificate esattamente le condizioni tecniche generali
blocco cilindri e sulla testata, dimensionate in modo tale da
del motore. L’acqua o l’olio possono, per es., essere stati
garantire il funzionamento affidabile degli elementi di tenuta
soffiati via dalla ventola o dal senso di marcia e viene
in tutte le condizioni di esercizio del motore.
imputata erroneamente alla guarnizione una mancanza di
tenuta.
È particolarmente importante che le guarnizioni con questo
tipo di costruzione vengano pulite accuratamente da sporco
La testata è stata montata a regola d'arte?
e residui prima del montaggio. L'inosservanza di questa
Dopo le riparazioni sono molto comuni reclami relativi a
prescrizione comporta mancanze di tenuta.
perdite di olio o di refrigerante. In molti casi tuttavia la causa
va ricercata nell’errato montaggio della testata, non eseguito
Già al momento del montaggio della testata sul blocco cilindri,
al 100 per cento a regola d'arte, per esempio senza osservare
un modo di procedere non accurato può causare un
esattamente le istruzioni di montaggio prescritte.
danneggiamento per schiacciamento degli elementi di tenuta
in elastomero.
Un errato centraggio della guarnizione testa cilindri, dovuto
per es. alla mancanza delle boccole di centraggio, può causare
UN CASO PRATICO
mancanze di tenuta o perdite. Questo si verifica quando gli
Il motore di un autocarro presentava una perdita d'acqua
elementi di tenuta della guarnizione testa cilindri non sono
non visibile esternamente. La causa: la canna del cilindro
posizionati dove previsto originariamente. Le guarnizioni
aveva un punto poroso visibile solo al microscopio. Durante
testa cilindri montate in questo modo si riconoscono spesso
la marcia l’acqua penetrava nella camera di combustione
dalla deformazione dei fori di passaggio delle viti. Le perdite
ed evaporava. Anche in questo caso la causa non era la
presso i fori del circuito di lubrificazione sono causate molto
guarnizione testa cilindri, bensì un difetto del materiale,
frequentemente dallo spostamento della guarnizione testa
ossia una cavità nella canna del cilindro.
cilindri.
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Dipende dalle superfici
Le caratteristiche delle superfici dei componenti hanno
Utilizzare solo antigelo/anticorrosivo
omologati
un'influenza fondamentale sulla funzione di tenuta. I diversi
Tra i fattori che possono essere causa di perdita di liquidi
tipi di costruzione delle guarnizioni testa cilindri (metallo -
vanno comprese anche le influenze chimiche dei liquidi stessi.
materiale morbido, strati metallici in Metaloflex™ e metallo-
Tra questi rientrano anche l'antigelo e l'anticorrosivo. Molti
elastomero) pongono determinati requisiti per le superfici
liquidi reperibili oggi sul mercato non sono omologati dai
dei componenti. Le superfici del blocco cilindri e della testata
costruttori di motori. Questi prodotti distruggono con additivi
devono essere rettificate con precisione e non presentare
aggressivi il materiale di tenuta e causano perdite. Anche i
malformazioni. Punti particolarmente critici sono quelli di
cosiddetti ermetizzanti, mescolati all’acqua di raffreddamento,
unione tra un componente e l’altro, per es. nel caso di
hanno lo stesso effetto. Gli emollienti chimici fanno gonfiare
accoppiamento con flangia della scatola della distribuzione.
il materiale di tenuta e provocano in breve tempo la distruzione
Qui è necessaria particolare cura, per evitare nei punti di
della guarnizione. Anche i sigillanti applicati sulle guarnizioni
separazione gradini o deformazioni, che impediscono un
testa cilindri possono avere un effetto negativo, disturbando
accoppiamento dinamico.
la funzione degli elementi di tenuta inseriti nella guarnizione.
Le guarnizioni testa cilindri di Elring generalmente non
necessitano dell'aggiunta di materiali sigillanti.
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Quadro dei danni e cause delle "perdite di olio e di refrigerante"
1. Causa del guasto perdita d’olio,
distruzione dell'elemento di tenuta durante
il montaggio della testata (autocarro)
2. Causa del guasto perdita d’olio,
pasta sigillante sull’elemento di tenuta
(autocarro)
QUADRO DEI DANNI
QUADRO DEI DANNI
Gli elementi di tenuta in elastomero si sono staccati dal
L’elemento di tenuta in elastomero si è staccato dal supporto.
supporto e si sono tranciati/strappati.
Nella scanalatura di tenuta si trovano particelle di sporco.
CAUSA
CAUSA
Per difficoltà di centraggio la testata è stata riposizionata
Sul supporto metallico è stata applicata pasta sigillante. In
diverse volte durante il montaggio, come risultato si è avuta
seguito alla vulcanizzazione l’elemento di tenuta in elastomero
o una eccessiva pressione in alcune parti degli elementi di
è stato troppo compresso e si è staccato. La conseguenza
tenuta, o gli stessi elementi tagliati dai bordi della testata.
è stata la fuoriuscita d’olio. I depositi di particelle di sporco
provenienti dall’olio hanno aumentato i danni.
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• L’elemento di tenuta si è staccato in seguito al passaggio
di gas
• L’elemento di tenuta è stato compresso troppo perché le
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• L’elemento di tenuta è stato danneggiato durante il
montaggio/posizionamento della testata
canne sporgono poco
PROVVEDIMENTI
PROVVEDIMENTI
Prima del montaggio verificare molto accuratamente la qualità
Preparazione ed esecuzione accurate dei lavori di montaggio.
della superficie di tenuta e assicurare la planarità della
Dopo ripetuti posizionamenti della testata deve essere
testata. Eventualmente farla rettificare. Non utilizzare pasta
controllato l'eventuale danneggiamento della guarnizione
sigillante. Provvedere ad un regolare cambio dell’olio.
testa cilindri.
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Quadro dei danni e cause delle "influenze meccaniche"
Danni dovuti a distacco
verificarsi ingenti danni al motore. In questi casi anche la
2. Guasto della guarnizione testa cilindri
su veicoli industriali in seguito ad errore
di montaggio
guarnizione testa cilindri presenta naturalmente notevoli
QUADRO DEI DANNI
danneggiamenti.
Il profilo metallico di tenuta della camera di combustione è
Per effetto meccanico di pezzi che si staccano possono
stato completamente schiacciato dallo spallamento della
1. Guasto della guarnizione testa cilindri
in seguito al distacco della precamera
canna. Lo spallamento della canna del cilindro è saltato per
QUADRO DEI DANNI
figura a destra) – la conseguenza è stata una grave danno al
La guarnizione metallica multistrato testa cilindri ha
motore.
le forze estreme sviluppate al momento dell'avvio (vedi
subito un forte danneggiamento meccanico nella zona
della precamera.
CAUSA
CAUSA
La precamera del primo cilindro si è staccata durante la
Al momento del montaggio della guarnizione testa cilindri
marcia ed è caduta nella camera di combustione. Si sono
non è stata verificata la corrispondenza tra diametro della
verificati di conseguenza gravi danni alla testata, nella
camera di combustione e guarnizione montata. È stata
distribuzione e ai pistoni.
utilizzata una guarnizione con un disegno simile a quella
sostituita, ma con un diametro più piccolo della camera
ALTRE POSSIBILI CAUSE
di combustione.
• L a sporgenza della precamera non è conforme alle
prescrizioni del costruttore
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• Non è stata utilizzata una guarnizione testa cilindri
PROVVEDIMENTI
originale Elring, bensì un’imitazione scadente e troppo
Prima di montare la testata controllare assolutamente il
sottile
corretto posizionamento e la sporgenza delle precamere.
PROVVEDIMENTI
Prima del montaggio appoggiare la guarnizione testa
cilindri sullo spallamento della canna e verificare che ciò
avvenga senza sforzo.
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Quadro dei danni e cause del "ciclo di combustione irregolare"
Un motore che "batte in testa" rovina
la guarnizione
Danni alle guarnizioni testa cilindri causati dal ciclo di
1. Causa del guasto "ciclo di combustione
incontrollato con guarnizione metallica
multistrato"
combustione irregolare si verificano molto spesso.
QUADRO DEI DANNI
Un leggero annerimento nella zona della superficie di tenuta
Frequentemente nei motori a benzina i danni sono provocati
dello strato funzionale indica il processo di distruzione, cau-
dal battito in testa del motore. In questo caso si sviluppano
sata da una distratta messa a punto.
cicli di combustione incontrollati.
Questi causano problematiche sovrasollecitazioni termiche
CAUSA
e meccaniche dei componenti. La guarnizione testa cilindri è
Un ciclo di combustione incontrollato ha prodotto vibrazioni
uno dei componenti più a rischio del motore e può resistere
ad alta frequenza. Le onde d'urto provocate hanno distrutto
solo per breve tempo a queste estreme sollecitazioni. Il
la zona della superficie di tenuta.
processo incontrollato di combustione genera onde d’urto
con un incremento della pressione molto forte (oltre 100 bar)
ALTRE POSSIBILI CAUSE
e inoltre con temperature elevatissime (molto superiori a
• Qualità scadente del carburante (numero di ottani
+3700 °C). Le guarnizioni testa cilindri con danni da battito
troppo basso)
in testa si riconoscono spesso dallo schiacciamento dei
• Rapporto di compressione troppo elevato
bordi di tenuta delle camere di combustione.
• Sistema di iniezione
• Registrazione del motore
LE CAUSE SCATENANTI POSSONO ESSERE:
• Utilizzo di carburante non antidetonante con numero
di ottani troppo basso
• Candele con grado termico errato
• Rapporto di compressione troppo elevato
• Benzina mescolata a gasolio
NEI MOTORI DIESEL
• Errata messa in fase dell'iniezione
• Sgocciolamento degli ugelli
• Spessore di montaggio della guarnizione testa cilindri
non corretto
• Al momento della scelta della guarnizione testa cilindri
non sono state considerate le sporgenze dei pistoni
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• Cattiva qualità del carburante
PROVVEDIMENTI
Osservare le indicazioni di montaggio. Osservare le
istruzioni generali di montaggio del costruttore del motore.
2. Guasto della guarnizione testa cilindri
causato da battito in testa
QUADRO DEI DANNI
Sui bordi metallici di tenuta della camera di combustione
sono chiaramente visibili ammaccature e deformazioni.
Questo ha provocato la fusione del profilo e del materiale
morbido. In questi punti il metallo del profilo della camera
di combustione è perciò visibile e il materiale morbido
evidenzia tracce di bruciatura.
CAUSA
La registrazione del motore (anticipo all'accensione) non
è stata condotta secondo le indicazioni del costruttore.
Ne consegue una sovrasollecitazione termica e meccanica
del motore. La combustione incontrollata genera onde
d'urto con pressioni estreme ed elevate temperature, che
sollecitano oltre il limite i componenti del motore. I danni
più frequenti si verificano sui pistoni e sulla guarnizione
testa cilindri.
ALTRE POSSIBILI CAUSE
• Qualità scadente del carburante (numero di ottani
troppo basso)
• Rapporto di compressione troppo elevato
• Candele con grado termico errato o difettose
• Errata registrazione dell’accensione
PROVVEDIMENTI
Osservare le indicazioni di montaggio. Verificare la
registrazione del motore subito dopo il montaggio.
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Montaggio a regola d'arte della guarnizione testa cilindri in sette passi
Osservare le indicazioni generali di
montaggio del costruttore del motore
1. Pulire accuratamente le SUPERFICI DI TENUTA dei
3. Controllare le SUPERFICI DEI COMPONENTI:
componenti (testata / blocco cilindri), sgrassare, rimuovere
• Rimuovere gli accumuli di materiale con una carta abrasiva
i residui di rivestimento e di guarnizione.
• Accertare la planarità dei componenti, eseguendo il
controllo con una stecca sull'intero componente: per lungo
= 0,05 mm, in obliquo = 0,03 mm
Gli avvallamenti devono venire eliminati (rettifica)
R max
Rz
15 – 20 µm
Rmax
20 – 25 µm
Wt
11 – 20 µm
15 µm
15 – 20 µm
8 – 10 µm
2. I FORI FILETTATI delle viti della testata devono essere
4. Centrare la GUARNIZIONE TESTA CILINDRI sul blocco
puliti da impurità e olio. Controllare le perfette condizioni
motore (senza pasta sigillante):
e la corretta avvitabilità delle filettature.
• P restare molta attenzione a non danneggiare il
rivestimento
24
11 µm
5. POSIZIONARE LA TESTATA
7. SERRAGGIO DELLE VITI
• Evitare di danneggiare la superficie di tenuta graffiandola
•O
sservare la sequenza di serraggio prescritta dal costruttore
• P restare attenzione a eventuali residui, come trucioli
• Se è necessaria una registrazione successiva, osservare le
di metallo, che possono raggiungere la guarnizione dalla
relative prescrizioni
testata
START
STOP
Nm
0°
X°
90°
270°
180°
6. VITI DELLA TESTATA
Raccomandazioni del costruttore del motore:
• Utilizzare tassativamente viti e rondelle nuove
• Oliare leggermente la filettatura e la superficie di
appoggio della testa delle viti
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NEW
• Quando viene montata una rondella, oliare solo tra
questa e la testa della vite
• Attenzione: non oliare assolutamente la superficie
di appoggio della rondella alla testata
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ALFA ROMEO | AUDI | BMW | CHEVROLET | CHRYSLER | CITROËN | DACIA |
DAEWOO | DAIHATSU | DAF | DEUTZ | DODGE | FIAT | FORD |
HONDA | HYUNDAI | IHC | IVECO | JEEP | KIA | LADA | LANCIA | LAND ROVER |
MAN | MAZDA | MERCEDES-BENZ | MINI | MITSUBISHI | MWM |
NISSAN | OPEL | PEUGEOT | PORSCHE | RENAULT | ROVER | RVI | SAAB | SCANIA |
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VAUXHALL | VOLKSWAGEN | VOLVO
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+49 7123 724-799
+49 7123 724-798
499.245 0214 IT
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ElringKlinger AG | Divisione Aftermarket
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eventualmente presenti.
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