Norimberga – Federal-Mogul Corporation ha sviluppato un pistone in alluminio che soddisfa le crescenti richieste in termini di robustezza e prestazioni termiche dei motori diesel molto performanti. Bmw è stata la prima Casa costruttrice a utilizzarlo nel suo motore diesel triturbo da 3.0 litri che, con una potenza specifica di 93kW/litro, rappresenta il motore diesel attualmente più potente al mondo.
I costruttori del segmento premium stanno introducendo sul mercato motori diesel più potenti per migliorare le performance dinamiche, le emissioni di CO2 e i consumi, ma potenze superiori a 90kW/litro stanno mettendo a dura prova i pistoni per come oggi sono concepiti.
<<Con l’aumento delle potenze specifiche aumentano i carichi meccanici e le temperature, rendendo la dissipazione del calore di un pistone altrettanto importante della sua robustezza – ha affermato Gian Maria Olivetti, Federal-Mogul’s vice president for technology and innovation, powertrain division – Il nostro pistone in alluminio può funzionare in modo efficiente anche se sottoposto ad elevati carichi termici e meccanici, rispetto a quanto era possibile in precedenza, senza rischiare di scomporre chimicamente l’olio motore, con la conseguente formazione di elevati depositi carboniosi, invece presenti con pistoni in acciaio. Grazie alla conoscenza congiunta di processi e materiali, Federal-Mogul ha prodotto un pistone in alluminio la cui durata e le cui caratteristiche termiche sono quelle richieste dai motori diesel altamente performanti. Questi progressi consentiranno ai pistoni in alluminio di conservare la loro posizione di leadership nei motori diesel delle vetture, ancora per tanto tempo a venire>>.
L’innovativo pistone in alluminio usa il processo Durabowl (sempre di proprietà Federal-Mogul) per creare un margine rinforzato della camera di combustione ricavata nel cielo del pistone, in grado di sopportare elevati carichi termici e meccanici. Le performance termiche sono frutto di una galleria alzata di raffreddamento resa possibile grazie allo sviluppo di un processo di testing a ultrasuoni bidimensionale. Il processo Durabowl messo a punto da Federal-Mogul procede tramite una ri-fusione locale della lega attorno al margine della camera di combustione del pistone, perfezionando così la microstruttura dell’alluminio e migliorando la resistenza alla fatica del componente. Per assicurare che i parametri chiave siano sotto controllo, ogni camera di combustione viene verificata con l’utilizzo di un processo proprietario di test a corrente parassita, che individua le imperfezioni sotto la superficie del metallo. La galleria alzata del pistone fa si che l’olio di raffreddamento sia il più vicino possibile alla camera di combustione per ottenere il massimo raffreddamento possibile.
<<Lo scorrimento del pistone a temperature più basse consente una maggiore durata al componente e riduce gli attriti interni – ha affermato Arnd Baberg, chief engineer piston product engineering, Federal-Mogul –  Il posizionamento più prossimo al margine e alla camera di combustione della galleria dove passa l’olio ha richiesto un importante passo in avanti in termini di precisione e affidabilità del processo di fusione. Federal-Mogul ha sviluppato una nuova tecnica ispettiva a ultrasuoni bidimensionale che le ha consentito di comprendere maggiormente il processo e controllare in modo più accurato la qualità. Un sistema standard di testing a ultrasuoni monodimensionale è in grado di identificare delle difettosità, ma non di determinarne posizione e grandezza. Il sistema bidimensionale sviluppato da Federal-Mogul fornisce, al contrario, 125.000 punti di misura ogni 30 secondi. La tecnica consente agli ingegneri Federal-Mogul di determinare in modo accurato forma e posizione delle difettosità, fornendo dati preziosi per lo sviluppo del processo di fusione. L’informazione prodotta da questo test non distruttivo consente di ottenere una qualità omogenea nei componenti finiti ad alta precisione>>.
Federal-Mogul ha validato la sua tecnologia bidimensionale di testing andando a sezionare e a campionare centinaia di pistoni, correlando le immagini ad ultrasuoni con i metodi di test distruttivi. La ricerca ha portato allo sviluppo di tool software così come di un numero di parametrici fisici chiave quali la geometria della sonda, la lunghezza d’onda, la forma del fascio e il suo fuoco.
Il pistone è stato creato nel centro Federal-Mogul dedicato allo sviluppo e alla produzione di pistoni a Norimberga, in Germania. La società produce pistoni in acciaio e alluminio per motori diesel destinati a vetture e per impieghi heavy duty.