Costruire un motore – Parte 1

Rispondendo a Stefano

Introduzione

Stefano si diplomerà quest’anno presso l’istituto tecnico industriale Galvani (Brescia), il suo obiettivo è quello di realizzare un motore 2T sfruttando: cilindro, pistone, albero motore e accensione di un motore Suzuki 2 tempi che ha a disposizione. Il basamento invece lo realizzerà lui, in alluminio, ricavandolo dal pieno. Il tutto andrà montato su una Vespa. Indipendentemente dai pro e contro del progetto (che gli abbiamo già spiegato in privato), intende divertirsi con gran passione nel realizzare la sua idea. Un grande lavoro extra scolastico che lo vedrà molto impegnato sia a livello di progettazione, sia nell’uso delle macchine utensili e nel reperimento dei materiali. La sua tesina d’esame invece riguarderà solo ed esclusivamente: “Dimensionamento e ciclo di fabbricazione di un albero motore per 2 Tempi”.

Stefano ci chiede delucidazioni circa: la lega di alluminio da utilizzare per il basamento; vantaggi e svantaggi relativi alla realizzazione dal pieno del suo basamento; la lega di acciaio da utilizzare per l’albero motore (forse modificherà quello che ha a disposizione o forse lo rifarà da zero); la forza che verrà impressa sul cielo del pistone e relative formule (in modo da poter eseguire i corretti e dovuti dimensionamenti); chiarimenti circa le pressioni in camera di scoppio, aree e volumi; formule per il dimensionamento dell’albero a gomiti; il software consigliato per realizzare le simulazioni di progettazione di ogni componente al computer. Conosce invece molto bene come lavorare alle macchine utensili (velocità di taglio, avanzamento, utensili…) e i dovuti trattamenti termici da usare, nonchè le nozioni di base imparate a scuola.

La lega di alluminio che ci hai detto avere a disposizione (6082 anticorodal) ha buone proprietà meccaniche e una resistenza che dovrebbe essere più che sufficiente per la realizzazione del tuo carter dal pieno. Si tratta di una lega che è adatta ad essere facilmente lavorata alle macchine utensili. Questo anche per la sua bassa percentuale in peso di silicio (0,70-1,30 %). Viceversa non è adatta per la realizzazione del medesimo pezzo per fonderia. Se il pezzo fosse stato da te realizzato per fusione (operazione enormemente più vantaggiosa dal punto di vista economico e di tempo) sarebbe stata necessaria assolutamente una lega con una percentuale molto più elevata di silicio per aumentare la colabilità del materiale. Il silicio è un fondamentale elemento di alligazione per l’alluminio. L’alluminio puro ha scarse proprietà meccaniche e viene utilizzato solo dove è richiesta un’elevata conduttività elettrica e termica. Inoltre ti faccio presente che per irrigidire ulteriormente carter strutturali o basamenti, BMW, realizza (per le sue sportive) queste parti sì in alluminio, ma con il 17% (in peso) di silicio e una componente di Ghisa Grigia per l’inevitabile funzione di rinforzo (mi riferisco però a pezzi ottenuti per fonderia e per i motori a 4 tempi). Tale funzione di rinforzo non è particolarmente richiesta nelle testate dove una fusione di alluminio è un’ottima soluzione nel rapporto qualità/costi ormai da anni. Il materiale che tu mensioni è molto adatto anche per componentistica e piccoli carter che coprono la frizione o un pignone ad esempio… in poche parole anche per pezzi che non subiscono sollecitazioni elevatissime.

Scarica i dati tecnici dell’Alluminio Anticorodal6082

Se lo desideri nei commenti puoi riportare i trattamenti terminici che andrai ad effettuare al termine della realizzazione del carter, il luogo dove li effettuerai (presso l’istituto o presso ditte esterne) e i costi che andrai ad affrontare.

Tra le leghe di alluminio più adatte per un carter ottenuto per fusione (nel caso un domani ti interessasse) troviamo:

Alluminio 356 T61 (esplicitamente utilizzata per la realizzazione di carter per scooter prestanti)
Alluminio 356 T6 A (esplicitamente utilizzata per la realizzazione di carter per scooter prestanti)

Altri tipi di leghe di alluminio utili per la componentistica:

AlSi12
Lega adatta per l’uso comune, per la produzione di pezzi colati con pareti sottili, pezzi colati resistenti alle vibrazioni, con buona resistenza all’azione degli agenti atmosferici, ottima colabilità e saldabilità.

AlSi12Cu
Lega adatta per l’uso comune, per la produzione di pezzi colati con pareti sottili, pezzi colati resistenti alle vibrazioni, impermeabile, ottima colabilità e saldabilità.

AlSi10Mg
Lega adatta per l’uso comune, particolarmente dura, resistente all’azione degli agenti atmosferici ed all’acqua marina. Viene impiegata per la produzione di carter per motori.

AlSi9Cu3
Lega adatta ad una pluralità d’impieghi, particolarmente dura in condizioni di surriscaldamento, eccellente lavorabilità, buona saldabilità, mediamente resistente all’azione degli agenti atmosferici, non resistente all’acqua marina.

AlSi9Cu3
Lega adatta ad una pluralità d’impieghi, particolarmente dura in condizioni di surriscaldamento, eccellente lavorabilità, buona saldabilità, mediamente resistente all’azione degli agenti atmosferici, non resistente all’acqua marina.

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