Tecnica

Tecnica e convenienza: la limitazione dei costi

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Alcune soluzioni non migliorano le prestazioni ma riducono i costi di produzione

Negli ultimi anni gli avanzamenti tecnologici che hanno interessato il nostro settore sono stati numerosi e importanti. Sono apparsi motori sempre più evoluti, in grado di abbinare elevate prestazioni a consumi via via minori. Per numerose vetture sono stati realizzati motori di cilindrata contenuta, e quindi leggeri, ma in grado di fornire potenze specifiche molto alte grazie alla sovralimentazione. Questo ha portato a sollecitazioni più elevate che hanno reso necessario lo sviluppo di bronzine con una maggiore capacità di carico e di pistoni raffreddati con l’ausilio di una canalizzazione per la circolazione di olio. Il carico termico infatti è diventato tale che in certi casi non è più sufficiente impiegare il sistema usuale, con uno o due getti di lubrificante che sottraggono calore lambendo la parte inferiore del cielo dei pistoni.

Non tutte le soluzioni che si sono affermate, in misura maggiore o minore, sono legate alle prestazioni (perché consentono di migliorarle o perché permettono di sopportare le sollecitazioni più elevate che esse comportano). Alcune sono state adottate per ragioni economiche. Grazie ad esse infatti è possibile contenere in una qualche misura i costi di fabbricazione.

È evidente che una riduzione del numero dei componenti è vantaggiosa sotto l’aspetto economico e così pure una diminuzione del numero delle lavorazioni meccaniche (o della quantità di materiale da asportare) e delle fasi nelle quali si svolgono i trattamenti termici o termochimici. Anche nell’ambito di uno stesso gruppo di materiali (ad esempio, acciai o leghe di alluminio) ci possono essere differenze di costo sostanziose, legate ai tipi e alla quantità degli elementi di lega impiegati. In quanto ai procedimenti produttivi, sono convenienti quelli che comportano un minore consumo di energia. Per esempio, un trattamento che venga effettuato portando i pezzi a una temperatura sensibilmente più bassa, rispetto a un altro. Occorre pure considerare il fattore tempo: certi processi relativamente semplici e impiegabili senza problemi magari possono risultare eccessivamente lenti. È il caso dei riporti superficiali; alcuni possono infatti richiedere troppo tempo per la deposizione e ciò può renderne svantaggioso l’impiego. Si sono incontrati problemi di questo genere nello sviluppo dei rivestimenti per cilindri applicati mediante spruzzatura termica e pure in quello di alcuni tipi di DLC.

È anche importante osservare che alcuni procedimenti di fabbricazione possono risultare convenienti sotto l’aspetto economico solo da un certo volume produttivo in su. Occorrono cioè grandi numeri per ammortizzare i costi iniziali (degli impianti e delle attrezzature). Classico è il caso della pressofusione, che richiede l’impiego di apposite macchine dal costo molto elevato e che quindi risulta conveniente solo quando i lotti di produzione sono assai cospicui. Nella produzione di serie questo non pone ovviamente problemi ma nessuno si sognerebbe di utilizzare la pressofusione per realizzare, ad esempio, parti destinate a prototipi o a veicoli da competizione… Naturalmente quando essa viene impiegata rimangono le limitazioni tipiche della pressofusione, ovvero l’impossibilità di realizzare sottosquadri e cavità interne e l’elevata porosità del materiale, che non consente di sottoporre i pezzi a trattamento termico (a meno che questo procedimento fusorio non venga realizzata sotto vuoto, cosa che comporta costi ancora maggiori e aumenta la complessità realizzativa). In campo motoristico la pressofusione si impiega principalmente per produrre parti non strutturali, come coperchi della testa, coppe dell’olio e carter della distribuzione. Abbastanza spesso questa tecnica fusoria viene utilizzata per realizzare i basamenti dei motori costruiti in gran serie, che in tal caso devono avere necessariamente una struttura open deck. In genere dunque quest’ultima viene adottata più per convenienza economica che non per una precisa scelta tecnica.

Da diversi anni a questa parte diversi costruttori adottano bielle con il cappello che viene “centrato” con il raffinato sistema delle superfici di frattura coniugate. In fase di produzione la testa di queste bielle viene divisa in due parti semplicemente rompendola di netto in una posizione prefissata. In questo modo sulle superfici di unione si formano delle piccole irregolarità che consentono poi di riunire le parti con una precisione elevatissima. Occorre qui osservare che in effetti quest’ultima può essere ottenuta anche con altri sistemi. Quello delle superfici di frattura coniugate però è il più conveniente sotto l’aspetto economico in quanto riduce il numero delle lavorazioni che si devono effettuare. La biella finita costa meno!

Le canne in ghisa incorporate nei cilindri in lega di alluminio all’atto della fusione di questi ultimi sono molto diffuse in campo automobilistico. In alcuni casi la loro estremità non arriva al piano superiore del blocco cilindri ma solo a brevissima distanza da esso (dove si viene a trovare il primo segmento quando il pistone è al punto morto superiore). In questo modo si ottiene un vantaggio economico perché l’utensile che spiana la superficie del blocco ha una durata molto maggiore. Ha a che fare solo con l’alluminio (tenero e di facile lavorabilità) e non incontra nel suo percorso anche la ghisa.

Le pompe dell’olio a lobi o a ingranaggio interno che si installano direttamente alla estremità dell’albero a gomiti opposta al volano sono convenienti in termini di contenimento dei costi di produzione, rispetto a quelle collocate nella coppa. Non ci sono più infatti un corpo pompa separato e un sistema di comando a catena, con un alberello di rinvio o con una coppia di ingranaggi. In fase di progetto però oltre all’aspetto economico occorre considerare anche altre voci. Per esempio l’ingombro, la potenza assorbita, il rendimento volumetrico e via dicendo. E qui il confronto con le pompe poste nella coppa non è sempre vincente…

Una strada molto seguita negli ultimi anni è quella di raggruppare in un unico gruppo più organi accessori. Ovvero di realizzare componenti multifunzione. Tipico è il caso degli scambiatori di calore olio-acqua che vengono spesso ospitati nello stesso elemento, fissato al basamento del motore, ove è alloggiato il filtro del lubrificante.

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