De que metal são feitos os pistões de um motor?

Escrito por john cagney nash | Traduzido por augusto morgante
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De que metal são feitos os pistões de um motor?
A coroa do pistão deve ser capaz de suportar a segunda maior temperatura em um motor (Jupiterimages/liquidlibrary/Getty Images)

Todos os motores modernos a pistão são feitos de liga de alumínio. Quanto o motor está em uso, a liga comporta-se de maneiras um pouco diferentes conforme o modo com que o pistão é feito, o que torna importante compreender seu processo de fabricação. Até os anos 70, o tema dos pistões de metal fundido e de metal forjado era um tópico bastante discutido; desde então, avanços tecnológicos tornaram esse debate praticamente supérfluo para o motorista comum.

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A evolução do material dos pistões

Nos motores de combustão interna originais, o aço era o material usado para fazer pistões. A liga de alumínio, porém, tomou a dianteira desde muito cedo. Os primitivos pistões de alumínio sofriam considerável expansão e contração por causa do calor durante a operação, e o projeto foi aprimorado de modo que anéis de aço - chamados de escoras - eram moldados nas paredes para minimizar o problema. Esse tipo de pistão era comum até os anos 60, quando a introdução de silício na liga tornou o escoramento desnecessário. A maioria dos pistões modernos é feito com cerca de 25% de silício.

As primeiras ligas de alumínio e silício eram conhecidas por sua fragilidade; derrubar um dos pistões acidentalmente da altura da bancada de trabalho normalmente resultaria em uma rachadura que, na melhor das hipóteses, custaria caro para reparar e, na pior, tornaria o conserto impossível. A adição de níquel à liga reduz a fragilidade do material, mas aumenta a relação entre peso e massa.

O projeto do pistão

Pistões possuem nove partes e seções. O seu topo propriamente dito é chamado de coroa; abaixo dele há as ranhuras em que são montados os seus anéis. As áreas altas entre as ranhuras são chamadas segmentos. Abaixo do conjunto dos anéis fica o orifício de encaixe do pino do pistão. Este pino - chamado de "pino de punho" no jargão da indústria - passa pelo orifício e pela biela. Em volta do pistão há pinos mestres que sustentam suas extremidades. A parte inferior do pistão é chamada de saia.

Pistões fundidos

O pistão fundido é moldado a partir de liga de alumínio fundida, que é preenchida a vácuo em moldes de aço; apenas um mínimo de usinagem é necessária para finalizar o pistão resultante desse processo. Ele é chamado de "fundição por gravidade". O formato e espessura da parede podem ser inteiramente controlados, mas é um processo de custo elevado.

Pistões forjados

O pistão forjado é feito primeiramente colocando-se um lingote de liga de alumínio aquecida dentro de uma matriz fêmea; em seguida, um êmbolo macho é forçado para o interior da matriz, prensando o metal e fazendo-o tomar o formato do pistão. Esse molde de pistão então é submetido a diversas usinagens; uma matriz simples de forja produz um molde de pistão que pode ser usinado em diferentes tamanhos, para servir a uma grande variedade de veículos.

Comparações

A fundição era o método original de fabricação de pistões; a forja surgiu posteriormente, como uma alternativa. O processo de forja comprime as moléculas da liga na coroa, tornando o metal mais denso e, consequentemente, mais resistente a temperaturas extremas. Isso é um benefício substancial, porque a coroa fica exposta a mais calor do que qualquer outra parte do motor, com exceção da vela de ignição.

Aplicações práticas

Pistões fundidos são feitos em moldes intrincados, que determinam o formato que terão tanto do lado de dentro quanto de fora; isso possibilita a formação de paredes com espessura constante, o que reduz a massa do pistão ao mínimo. O processo de criação das matrizes é muito caro, então pistões forjados são normalmente produzidos para aplicações múltiplas e para atender às necessidades de produção em massa. Esse tipo de pistão possui um formato interno relativamente bruto depois de ser moldado, resultante da introdução do êmbolo sobre o lingote, para depois ser recolhido. Isso normalmente significa que uma quantidade significativa de torneamento e de acabamento manual são necessários. Requisitos muito mais estritos são preenchidos por meio desse método. Por esse motivo, pistões de alta performance são quase sempre forjados, enquanto que aqueles do padrão original dos fabricantes são fundidos.

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