LE SFIDE DEL DOWNSIZING

Federal-Mogul Powertrain (www.federalmogul.com), divisione di Federal-Mogul Holdings Corporation, ha introdotto sul mercato nuovi materiali per valvole di aspirazione e di scarico in risposta alle sfide offerte da carichi più elevati, dal rischio di corrosione integranulare e da ossidazione, e dalla costante pressione nella riduzione dei costi. I materiali – esposti allo stand dell’azienda in occasione della manifestazione IAA Commercial Vehicles di Hannover – sono il risultato di un duplice approccio dell’azienda volto a migliorare, da una parte, il tradizionale acciaio austenitico, dall’altra a trovare un’alternativa conveniente alle superleghe ad alto contenuto di nickel.

MINORI CONSUMI

Così come accade per i mezzi leggeri, la ricerca di minori consumi di carburante sta trainando la tendenza verso il downsizing e l’uso di turbocompressori anche nei motori diesel heavy-duty. Le generazioni precedenti di motori da 16 l sono state soppiantate da unità da 12 e 13 l, con motori persino di 10 e 11 l che producono 500 CV. Ciò ha portato alla richiesta di valvole con maggiore resistenza alle alte temperature, in grado di sopportare pressioni di combustione di 220 bar e oltre, mentre parallelamente le strategie volte alla riduzione delle emissioni stanno aumentando i livelli di EGR, esponendo così le valvole a un maggior rischio di corrosione a umido.

APPLICAZIONI GRAVOSE

Per le applicazioni più gravose, la risposta più comune è un materiale eccellente quale ECMS-Ni80A di Federal-Mogul Powertrain ma, con un contenuto di nickel superiore al 70%, questa non sempre rappresenta una soluzione economica”, ha spiegato Gian Maria Olivetti, Chief Technology Officer, Federal-Mogul Powertrain. “Abbiamo stabilito nuove modalità per rendere più efficace l’utilizzo dei costosi elementi che compongono le leghe, quali il nickel, validando materiali con resistenza a caldo equivalente a quella di ECMS-Ni80A, ma a minore tenore di lega”. I principali fattori che distinguono i nuovi materiali della gamma sono le percentuali contenute di nickel (Ni), cromo (Cr) e manganese (Mn). Una delle leghe migliorate, denominata ECMS-2512NbN, rappresenta uno sviluppo dell’acciaio austenitico CrMn standard ed è stata progettata per quelle applicazioni sia in mandata sia allo scarico dove le temperature sono molto elevate. Aumentando il contenuto di nickel dal solito 3% a circa il 12%, mettendo a punto parallelamente la combinazione degli altri elementi della lega, si migliorano in modo significativo resistenza a caldo e resistenza alla corrosione.

MATERIALI SPECIALI

Per applicazioni con temperature più elevate, la lega di acciaio austenitico ad alte prestazioni ECMS-Ni36 ha una resistenza superiore all’ossidazione a caldo rispetto all’equivalente standard industriale ECMS-3015D (acciaio austenitico con il 15% di Cromo e il 31% di nickel). Inoltre, malgrado un contenuto di nickel di solo il 36%, ha una resistenza a trazione simile alla superlega ECMS-Ni80A, contenente oltre il 70% di nickel. Il processo di sviluppo e validazione di un nuovo materiale per valvole, che può durare fino a 10 anni, include l’identificazione degli elementi idonei per la lega e dei limiti sulla composizione, così come del conseguente effetto sulla struttura granulare. Segue quindi una validazione interna completa da parte di Federal-Mogul Powertrain, per dimostrare l’idoneità nel soddisfare le future sfide di mercato. “L’altissimo livello degli elementi presenti nella lega rende questi materiali piuttosto speciali”, ha commentato Guido Bayard, Director, Global Valvetrain Technology di Federal-Mogul Powertrain. “Per prevedere affidabilità e conformità alle applicazioni motoristiche, vengono condotti svariati test al banco e prove di laboratorio su usura, corrosione e durata, completate da una serie di test applicativi sui motori”.

MASSIMA EFFICIENZA

Federal-Mogul ha già avviato la produzione in serie di valvole realizzate in ECMS-2512NbN e ECMS-3015D, mentre valvole in ECMS-Ni36 sono in fase di test con alcuni clienti prima di ulteriori lanci produttivi. Le leghe ECMS-2512NbN e ECMS-Ni36 sono ugualmente utilizzabili in applicazioni on-highway, off-highway e per la nautica da diporto nella categoria 10-16 l; per applicazioni heavy-duty, ove le richieste eccedono persino le capacità delle valvole ECMS-Ni80A – quali ad esempio alcuni motori marini e a metano compresso ad elevata potenza – Federal-Mogul fornisce valvole con steli cavi che offrono prestazioni migliori per quanto riguarda la dissipazione di calore. Per assicurare la massima efficienza e durata delle sue valvole in servizio, Federal-Mogul produce anche un’ampia gamma di componenti associati quali scodellini, semiconi e dispositivi per la rotazione della valvola.