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É inevitável que a potência específica do motor, quando elevada, aumente
ao mesmo tempo as cargas térmicas e mecânicas dos pistões. Isso representa
uma tendência que deve ser levada em consideração, especialmente
no desenvolvimento e projeto de pistões – dado que esses são os componentes
mais solicitados dentro de um motor a combustão interna. Com
temperaturas acima de 360ºC, nas câmaras de combustão dos pistões e
com pressões de combustão acima de 170 bar, os pistões fabricados em
ligas de alumínio chegam a seus limites de durabilidade.
Conseqüentemente, novas idéias para o projeto e o uso de novos materiais
se fizeram necessários. A solução de desenvolvimento da MAHLE: um pistão
com a cabeça em aço forjado de alta resistência à temperatura, aliado a uma
saia em alumínio – nasceu assim o pistão FERROTHERM ® (articulado).
tRAbALhO dURO bEM gUIAdO
Um projeto baseado claramente no trabalho em comum: a saia em alumínio
tem somente a função de guiar o pistão dentro do cilindro, enquanto
a cabeça do pistão faz o trabalho duro e a vedação. O aço forjado da
cabeça permite temperaturas operacionais e pressões significativamente
mais elevadas entre o cubo e o pino do pistão. Também a resistência ao
desgaste e a vida útil dos canaletes dos anéis, situados na parte superior
do pistão, beneficiam-se da alta resistência do aço forjado.
fOLgA dA zONA dE fOgO
Uma importante vantagem adicional do aço, quando comparado às ligas
de alumínio e silício, reside em seu coeficiente de dilatação térmica significativamente
menor, o que permite tolerâncias menores entre o pistão e
o cilindro na zona de fogo. Isso, por sua vez, oferece grandes vantagens
com respeito à vedação e à redução do blow-by, enquanto a folga muito
pequena entre o pistão e o cilindro permite melhor suporte dos anéis de
pistão durante seu trabalho. A pequena folga no topo também apresenta
um efeito positivo sobre os valores das emissões de descarga – pois folgas
menores resultam em menos volume e, portanto, em uma combustão
otimizada e limpa.
O tRUqUE dO AgItAdOR
O aço, porém, também tem suas desvantagens: sua condutividade térmica
é pior que a do alumínio. Será, portanto, necessário garantir um nível
baixo de temperatura, com a otimização do arrefecimento do pistão. A
solução: chapas de aço mola formando um canal de resfriamento. Devido
ao grande diâmetro e ao movimento de subida e descida do pistão, aparece
um assim chamado “efeito agitador”, que resfria suficientemente o
topo do pistão.
dOIs PARCEIROs dEsIgUAIs –
UMA COOPERAçãO dE sUCEssO
Como combinar dois materiais tão diferentes como aço e alumínio em uma
unidade funcional? Conforme pode ser visto na figura, a parte superior do
pistão e a saia estão conectadas pelo pino. As pressões de ignição e de
combustão têm efeito sobre a cabeça de aço – e a força resultante é diretamente
transmitida da cabeça à biela, via pino. Uma bucha não-ferrosa
é inserida no furo do pino, como parceiro de trabalho ideal para o pino
de pistão. Em projetos mais novos, o furo do pino recebe um tratamento
superficial, o que melhora ainda mais o relacionamento entre o pistão
e o pino. Deixa-se uma folga entre a seção superior de aço e a saia de
alumínio. Essa separação espacial funciona como um desengate térmico.
As temperaturas da saia acabam assim sendo significativamente menores
que num pistão feito todo ele em alumínio. Graças ao baixo nível da
temperatura na saia do pistão e ao desengate (articulado) da distribuição
da potência, o projeto da saia pode ser otimizado quanto à sua função de
guia. E deve ser notado: o funcionamento suave e calmo do motor, apesar
da dura combustão do diesel – além de maior potência e maior torque.
O PIstãO fERROthERM ® (ARtICULAdO): CONsOLIdAdO
COMO EqUIPAMENtO ORIgINAL...
O pistão FERROTHERM ® (articulado) está no mercado há aproximadamente
20 anos – mas continua a ser um projeto moderno de pistão, usado
principalmente no setor de veículos comerciais. Muitos motores da Scania,
Volvo, Detroit Diesel e Caterpillar usam pistões FERROTHERM ® (articulado)
da MAHLE como equipamento original. Muitos dos fabricantes
líderes confiam em seu engenhoso princípio: atualmente estão sendo desenvolvidos
motores com pistões em duas partes pela Mercedes-Benz e
um grande fabricante russo.
...E fAzEM sUCEssO NO AftERMARkEt
O programa MAHLE do mercado de reposição inclui pistões FERRO-
THERM ® (articulado) em seu atual catálogo de componentes de motor.
Uma olhada no catálogo MAHLE Original de componentes de motor: a cabeça de aço do
pistão FERROTHERM ® (articulado) em duas partes pode ser reconhecida pela combinação
de letras “KB”, a saia em alumínio tem a designação “L”.
IMPORtANtE: MONtAgEM CORREtA
Os pistões FERROTHERM ® (articulado) são fornecidos desmontados,
com a parte superior e a saia cuidadosamente embaladas em uma caixa.
Quando a parte superior, a saia e o pino de conexão são montados, devese
cuidar para que seja feita a correta orientação: a montagem da parte
superior e da saia somente pode ser feita em uma direção.
Corte de um pistão FERROTHERM ® (articulado) com cabeça de aço.
A F T E R M A R K E T
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