Nuovi sviluppi nei pistoni diesel Federal-Mogul per l’Heavy-Duty

La Divisione Powertrain di Federal-Mogul Holdings Corporation ha sviluppato una gamma di tecnologie per pistoni progettata per supportare i costruttori di motori diesel per l’heavy-duty nella riduzione dei consumi di carburante e nel soddisfare le richieste della normativa Euro-6 e oltre. Avanzate architetture per il pistone, così come processi manifatturieri, materiali e trattamenti che aumentano la durata e riducono l’attrito, sono stati applicati sia a pistoni in acciaio sia in alluminio.
“Le maggiori pressioni di picco nel cilindro volte all’ottenimento di combustioni più efficienti sono rese possibili solo grazie a miglioramenti nella tecnologia legata ai pistoni, in grado di assicurare soluzioni durevoli in presenza di carichi termici e meccanici maggiori,” spiega Norbert Schneider, director, Piston Application Engineering, Federal-Mogul Corporation. “Oltre a consentire una combustione più efficiente, i nostri pistoni contribuiscono a una ulteriore riduzione dei consumi e delle emissioni di CO 2 , lavorando con minor attrito.”

I pistoni in alluminio o in acciaio risolvono problematiche diverse a causa delle loro diverse proprietà intrinseche, con l’alluminio più leggero e in grado di condurre meglio il calore, e l’acciaio più robusto, in grado quindi di fronteggiare meglio pressioni di picco molto elevate nel cilindro. L’alluminio continua ad essere la scelta migliore per dimensioni più piccole dell’ordine dei 130 mm o meno, mentre l’acciaio è la soluzione consolidata per quelle applicazioni truck con alesaggio dell’ordine dei 130 mm o più. È in atto una tendenza graduale verso pistoni in acciaio anche per alesaggi di medie dimensioni, soprattutto quando le pressioni di picco eccedono i 210-220 bar.

“Oltre a essere il maggiore fornitore al mondo di pistoni in acciaio destinati ad applicazioni heavy-duty, la nostra ampia gamma di tecnologie proprietarie per pistoni in alluminio ci consente di fornire ai nostri clienti una scelta più ampia di prodotti quando la pressione di picco è inferiore ai 220 bar circa,” afferma Arnd Baberg, Chief Engineer, Piston Product Engineering.

Tecnologia per pistoni in alluminio
Federal-Mogul ha esteso le prestazioni dei pistoni in alluminio migliorando il raffreddamento grazie a un’innovativa tecnologia che posiziona la galleria di raffreddamento dove scorre l’olio più vicina alla regione criticamente calda rispetto a quanto avviene in un qualsiasi pistone tradizionale. Questo è stato reso possibile grazie a innovative tecniche ispettive bidimensionali a ultrasuoni che assicurano una qualità costante della colata in ogni pistone lavorato. La robustezza della camera di combustione di un qualsiasi pistone diesel spesso limita le temperature e le pressioni massime di funzionamento sicuro poiché possono avvenire rotture da fatica del bordo della camera e della base della camera, riconducibili a particelle libere di silicio all’interno della matrice di alluminio. Il processo proprietario DuraBowl di Federal-Mogul utilizza una ri-fusione del bordo della camera di combustione e/o della base della camera affinando la dimensione della grana di silicio ad appena 1/10 del suo valore iniziale, aumentando in modo significativo la resistenza alla fatica del pistone fuso.

Per migliorare l’efficienza del motore, Federal-Mogul ha sviluppato il rivestimento per pistoni diesel EcoTough che riduce l’attrito tra il mantello del pistone e la superficie interna del cilindro fino ad oltre il 13% rispetto ai rivestimenti tradizionali in grafite. L’EcoTough utilizza lubrificanti solidi e una base polimerica rinforzata tramite fibra di carbonio per garantire un minore attrito, maggiore resistenza al grippaggio e migliore resistenza all’usura.

Tecnologia per pistoni in acciaio
Testati a pressioni di picco fino a 300 bar, i pistoni Monosteel di Federal-Mogul usano la più recente evoluzione dell’architettura con saldatura ad attrito, che ottimizza l’efficienza di raffreddamento e minimizza il peso. Dalla loro introduzione sul mercato nel 2003, Federal- Mogul ha prodotto oltre 8 milioni di pistoni Monosteel continuando a migliorare questa tecnologia che rappresenta un’ottima soluzione per le applicazioni più severe.
Gli elevati carichi supportati dallo spinotto nei moderni motori per l’heavy-duty si traducono nel fatto che ogni pistone debba avere un foro di alloggiamento dello spinotto molto preciso senza l’utilizzo di boccole. Federal-Mogul ha sviluppato un esclusivo processo di elettro-erosione meccanica ad alta precisione, denominato HPEEM, che rimuove l’esatta quantità di materiale, dando quindi una forma molto precisa al foro dello spinotto, consentendo così migliori capacità di carico e affidabilità.

I pistoni in acciaio sono anch’essi disponibili con rivestimento EcoTough. Inoltre, Federal-Mogul ha sviluppato un rivestimento per la protezione della camera che contiene nanodiamanti all’interno di uno strato di cromo, per riflettere il calore e per ridurre i depositi carboniosi e l’erosione del bordo della camera.
“Poiché siamo leader di mercato sia nei pistoni in acciaio sia in quelli in alluminio per motori diesel heavy-duty, siamo in grado di offrire a ogni nostro cliente la soluzione ottimale senza alcun compromesso, basata unicamente sulla necessità di soddisfare le specifiche richieste dell’applicazione“, conclude Schneider.
Federal-Mogul presenterà il suo portfolio pistoni allo IAA Commercial Vehicles Show di Hannover, previsto dal 23 settembre al 2 ottobre prossimi (Hall 13, stand C28)