Análise De Falhas Motor

MOTORES

DEZ FALHAS COMUNS EM MOTORES A maioria das falhas prematuras podem ser prevenidas seguindo-se os procedimentos adequados de manutenção. Falhas de peças de motores automotivos ocorrem diariamente. Algumas são de reparo simples e barato, enquanto outras são catastróficas. A questão é que a maioria das falhas poderiam ter sido evitadas. Os fabricantes de peças automotivas gastam milhões de dólares anualmente em pesquisa, projeto e fabricação para eliminar tais falhas. Não interessa quão bem uma peça é projetada e fabricada, ainda assim ela pode falhar prematuramente devido a procedimentos de instalação impróprios e, algumas vezes, sem cuidado. Naturalmente, a operação abusiva também contribui para as falhas. Esta literatura cobrirá os dez tipos mais comuns de falhas. Elas não estarão necessariamente na ordem de frequência com que ocorrem. DESGASTE ABRASIVO DE PISTÕES, CAMISAS E PINOS O pistão e a camisa na figura 1 operaram em um trator agrícola durante um curto período de tempo, porém estão severamente desgastados. O desgaste excessivo da camisa, na área de curso do anel, pode ter sido devido ao sulco pronunciado na parte superior do curso do anel. O desgaste extremo pode também ser observado nos anéis do pistão e, particularmente no anel de lubrificação. Originalmente, o anel de lubrificação tinha duas bordas raspadoras e vemos aqui que elas foram completamente desgastadas.

A folga lateral do anel de compressão superior é de cerca de 0,020" ou aproximadamente dez vezes o que deveria ser. Com estes anéis de pistão instalados na camisa, as folgas de anel variam de 1/8" a 5/32". As superfícies desgastadas na saia do pistão tem uma aparência cinza 1

escuro a olho nu, e após um exame mais profundo, descobrimos que elas estão cobertas com riscos verticais muito-finos. As superfícies dos anéis do pistão também tem a mesma aparência. Estas condições são típicas de desgaste por abrasivos. A sujeira ou material abrasivo podem ser deixados no motor durante as operações de usinagem ou trabalho de montagem, ou podem entrar no motor através do sistema de indução de ar ou tampa de enchimento de óleo ou respiro. O pistão na figura 1 foi severamente desgastado devido a contaminação do ar por abrasivos que podem ter aparecido devido a um filtro de ar defeituoso, um filtro de ar que foi mantido inadequadamente, um vazamento de ar no sistema de indução entre o filtro de ar e a câmara de combustão ou por operação sem o filtro de ar. O desgaste na figura 2 pode ter sido o resultado de abrasivos no ar ou partículas de brunimento que não foram removidas completamente do furo do pino de pistão ou buchas após o brunimento. As partículas de brunimento podem ser melhor removidas com uma escova, água e sabão quente.

DESGASTE DE MANCAL DE MOTOR A sujeira que arruina os mancais, geralmente não é do tipo encontrada no ar contaminado, porque este tipo de sujeira geralmente é pulverizada no momento que passa pelos anéis do pistão e no próprio pistão. A sujeira encontrada nos mancais geralmente são partículas grandes e, desta forma, tem que ter sido deixadas no motor ou terem entrado durante as complementações do nível de óleo, com óleo tirado de recipientes contaminados ou falta de cuidado na época das complementações ou trocas de óleo. O mancal da direita, na figura 3, mostra numerosos sulcos grandes provocados por partículas grandes e duras. Os dois mancais do centro mostram mais uma condição de desgaste do que arranhamento por partículas grandes. O mancal da esquerda mostra pouco desgaste ou arranhamento, porem está severamente incrustado de material estranho. Embora estes mancais não estejam completamente destruídos, eles estão próximos disto. Uma vez que a falha completa ocorra, a 2

diagnose da falha se torna impossível, porque os mancais são destruídos. Caso se chegue a este ponto, poderá ocorrer a quebra de uma biela ou virabrequim.

Na parte detrás do mancal na figura 4, está uma impressão que indica sujeira localizada entre o mancal e a biela na época da instalação. Quando isto acontece, ocorre a formação de um ponto alto na superfície do mancal que terá que suportar carga total, podendo resultar em seu travamento devido ao calor gerado pelo atrito. Se o mancal trava no eixo, ele girará na biela, o que frequentemente resulta na fratura da biela.

QUEBRA DE VÁLVULA A quebra de válvula não é comum como algumas outras falhas destrutivas, porém não é menos séria. Geralmente, a quebra de válvula pode ser separada em duas categorias: a falha por impacto e a falha por fadiga. A figura 5 ilustra as características dos dois tipos de falhas. Observe que a falha por impacto progride de um ponto de partida na forma de pé de galinha. A falha por fadiga , por outro lado, progride de um ponto de partida na forma de meia lua ou "marcas de praia". Não é necessário falar sobre os efeitos catastróficos de uma válvula quebrada. 3

Na figura 6 observe o ponto de origem e o tipo padrão característicos de uma quebra por impacto. No canto direito superior uma vista amplificada da haste da válvula é mostrada. As quebras por impacto podem resultar de um pistão batendo contra uma válvula na posição aberta ou altas velocidades de assentamento devido a RPM excessiva.

A figura 7 mostra uma falha por fadiga. Observe as linhas de progressão na vista amplificada no canto direito superior e observe como esta difere-se da quebra por impacto. As quebras por fadiga podem resultar de um assentamento incorreto ou qualquer condição anormal que causa o flexionamento repetido da haste da válvula.

4

PRÉ-IGNIÇÃO E DETONAÇÃO A pré-ignição e a detonação tem arruinado muitos motores bons, recondicionados, assim como motores novos. Existem muitas pessoas que ainda não compreendem a diferença entre pré-ignição e detonação e suas causas. Frequentemente os mecânicos dizem que o pistão está defeituoso ou foi amaciado ou derretido. A pré-ignição é uma ignição que ocorre antes da vela de ignição soltar a centelha. Isto é provocado por uma superfície superaquecida na câmara de combustão. Esta superfície superaquecida pode ser uma partícula de carvão incandescente, uma vela de ignição ou válvula super-aquecida, uma vela de ignição de faixa de temperatura incorreta, ou uma que tenha o isolador de porcelana trincado. A pré-ignição geralmente não é percebida pelo operador do veículo porque geralmente ocorre a velocidades mais altas de operação. A figura 8 mostra o resultado da pré-ignição na cabeça do pistão. Durante a pré-ignição o pistão está sujeito a chama de combustão muito antes da energia ser convertida em trabalho. A exposição do pistão à chama de combustão sob estas condições de temperatura e pressão anormais, resulta numa fusão da cabeça do pistão e, em alguns casos, a cabeça do pistão ficará completamente queimada. Algumas vezes a pré-ignição queimará um canal através dos ressaltos dos anéis do pistão, sendo que deveria passar diretamente através da cabeça do pistão.

5

A pré-ignição também queima as válvulas. Uma válvula queimada por pré-ignição terá marcas iguais às mostradas na figura 9. A área queimada apresenta-se como se estivesse queimada por maçarico. Observe os glóbulos de metal que foram derretidos e aderiram à área sob o cabeçote.

A detonação, por outro lado, geralmente pode ser ouvida, porque é mais comum ocorrer a baixas velocidades e sob grande carga. A detonação é uma auto-ignição que ocorre nos gases finais à frente da chama iniciada pela ignição. A detonação é o resultado de um tempo de ignição super-avançado, travamento do motor, mistura pobre de combustível, um motor super-aquecido e pela utilização de um combustível com uma taxa de octanas muito baixa para o motor e suas condições de operação. Geralmente a detonação é associada com a quebra de pistões e anéis. A detonação, na realidade, faz um furo no centro do pistão, como mostrado na figura 10. As bordas do furo indicam uma fratura, em vez de uma queima. Além disto, não foi encontrado metal derretido em volta do furo ou no lado de baixo, tal como teria ocorrido devido a pré-ignição.

6

A detonação pode também provocar avarias além da quebra da cabeça do pistão, conforme visto na figura 11. Quando o pistão é exposto à detonação durante um período razoável de tempo, uma considerável elevação de temperatura ocorrerá na câmara de combustão causando o amolecimento da cabeça do pistão. Isto difere-se um pouco da pré-ignição, conforme indicado na figura 8.

Uma outra forma de falha por detonação é mostrada na figura 12. A cabeça do pistão é trincada e os sulcos dos anéis entram em colapso. Existe também o arranhamento dos anéis e ressaltos dos anéis.

7

QUEBRA DE BIELA A quebra de biela resulta invariavelmente em danos severos, se não a destruição total do motor. A figura 13 mostra a extremidade fraturada de uma biela. Observe as "mordeduras" da seção reta da biela adjacente à fratura no lado esquerdo da figura. Esta marca foi feita por um torno usado para prender a biela. Estas marcas foram as causadoras de concentracão de tensões nesta área e uma trinca por fadiga desenvolveu-se e progrediu até a metade da biela, até que falhou sob tensão. No recondicionamento de bielas, remova todas as denteações, cortes e nunca utilize punção para fazer marcas de identificação em uma biela. Tem-se visto numerosas falhas de biela resultarem de marcas feitas mecanicamente para identificar suas posições no motor.

No que se refere a falhas de bielas, é importante mostrar um mancal que ficou frouxo na biela (figura 14). Observe as áreas polidas ou desgastadas ao longo das extremidades do mancal e a área central descolorida e escura. Se uma lâmina reta for colocada na traseira deste mancal, será observado que ele está côncavo. Esta é uma indicação definitiva de que o furo interno do mancal da biela estava excêntrico ou super-dimensionado, devendo ter sido recondicionado ou substituído. Um travamento de mancal e/ou quebra de biela poderiam resultar desta situação.

8

As bielas ficam sob tremenda carga durante a operação, necessitando de parafusos especiais, na extremidade do pino do pistão e na extremidade da capa. A biela na figura 15 quebrou porque o mecânico instalou um parafuso de cabeça errada na extremidade do pino da biela. É sempre bom substituir os parafusos de biela toda vez que o motor for revisado e, naturalmente, usar o parafuso que foi projetado para esta aplicação.

FALHA DO ANEL DE TRAVA DO PINO DE PISTÃO A figura 16 mostra uma falha típica de anel de trava. A área adjacente ao furo do pino parece que foi derretida; entretanto, este não é o caso. Quando o anel de trava se quebra ou sai fora de sua posição, ele fica aprisionado entre a saia do pistão e a parede do cilindro. À medida em que o pistão se movimenta para cima e para baixo mudando de direção, o anel de trava ou quebra um pedaço dele, ou fará o mesmo movimento em sua área confinada, lascando partes da saia do pistão. Frequentemente, quando isto ocorre o pedaço de anel quebrado irá trabalhar acima dos anéis de pistão e no interior da câmara de combustão. Geralmente associada a este tipo de falha, está o arranhamento ou riscamento severo da parede do cilindro. Com o anel de trava deslocado de seu devido lugar, o pino do pistão trabalhará fora de sua posição fazendo um sulco na parede do cilindro na extensão inteira de seu curso. 9

Quase sempre, as falhas dos anéis de trava originam-se em curvamento ou torção da biela ou folga excessiva da extremidade do virabrequim. Ocasionalmente, isto também resulta de um furo interno que está super-dimensionado e não perpendicular à linha de centro do munhão da biela do virabrequim. Qualquer uma destas condições causará o martelamento do pino do pistão contra os anéis de trava em cada lado ou exercerá uma pressão extrema contra um dos anéis de trava. As bielas devem ser realinhadas ou pelo menos verificadas toda vez que forem removidas do motor. ARRANHADURA DE CAMISA LUBRIFICADA A arranhadura severa em camisas tipo lubrificadas não é incomum e pode muitas vezes originarem-se de distorção na área de vedação. Na figura 17 pode ser observado que o arranhamento severo e o trincamento das camisas são adjacentes ao sulco do anel de vedação superior. Quando instalar este tipo de camisa, é importante que os anéis de vedação não sejam torcidos quando colocados no lugar e que a área adjacente na extremidade inferior do bloco do cilindro esteja limpa e lisa, sem qualquer tipo de marca. A superfície inferior do bloco deve ser bem lubrificada. Descobriu-se que o silicone é um excelente lubrificante para este fim. O silicone é disponível em lata de spray pressurizado, sendo muito fácil de manusear.

10

Um exame mais profundo dos anéis de vedação removidos desta camisa (fig. 18) mostra que foram puxados para fora do lugar no momento da instalação, sendo espremidos entre a camisa e o bloco de cilindros, sendo que partes foram cortadas. Isto por sua vez, causou a distorção da camisa e a redução da folga para os pistãos, resultando em arranhaduras severas.

O desgaste do eixo de comando de válvulas e tuchos pode não ser considerado em si uma falha destrutiva. Entretanto, as suas consequências em geral são bastante graves, considerando que as partículas desgastadas podem circular através do motor inteiro, contaminando todos os mancais e arranhando muitas peças móveis. Uma falha do tipo 11

mostrado na figura 19 geralmente ocorre nos primeiros minutos de operação seguintes à substituição de um eixo de comando de válvulas e/ou tuchos. A causa mais comum é a falta de lubrificação adequada na época da montagem. Isto pode ser causado pelo refaceamento dos tuchos de válvula. As partes inferiores dos tuchos e os lóbulos do eixo de comando de válvulas devem ser lubrificados com um óleo que satisfaça ou exceda a sequência de teste API das especiflcações nº IV. Se o óleo usado no motor não satisfaz estas especificações, então um composto para o eixo de comando de válvulas especial e tucho deve ser usado para lubrificação inicial.

Quando tuchos novos não são usados com um eixo novo, este tipo de falha pode ocorrer devido às saliências nas bordas. A figura 20 mostra um ressalto de excêntrico na posição de contato com o tucho.

TRAVAMENTO DE BALANCINS O balancim e o eixo de balancim na figura 21 foi terrivelmente escoriado. O balancim foi 12

travado ao eixo na época da remoção e manteve a válvula aberta. Muitos dos outros balancins foram também travados ao eixo e mantiveram as válvulas abertas. Em alguns motores, se as válvulas forem mantidas abertas, elas podem chocar-se com o pistão, o que poderia quebrá-las e/ou os pistãos, resultando na destruição total do motor. Os conjuntos balancins devem ser periodicamente verificados para certificar-se de que estão recebendo lubrificação adequada. Eles devem ser completamente desmontados, limpos e remontados toda vez que forem removidos do motor ou mostrarem sinais de desgaste ou travamento.

QUEBRA NA BOMBA D'ÁGUA Pelo fato da bomba d'água ser uma peça crítica de um conjunto motor, é importante mencionar alguns detalhes que poderiam ajudar na eliminação de tais falhas em sua operação. Invariavelmente, o tipo de falha mostrada na figura 22 é devido ao eixo da bomba d'água; entretanto, após um exame mais profundo de todas as peças, descobriu-se que o conjunto ventilador causou a falha. Estava faltando uma lâmina do ventilador e, após examinar a superfície da fratura, observou-se que a fratura foi do tipo por fadiga. Ela começou no rebite e progrediu até um dos furos do parafuso de montagem. Esta superfície fraturada também mostrou que esta trinca existiu durante um período considerável de tempo antes da separação completa da lâmina. As lâminas do ventilador devem ser verificadas cuidadosa e periodicamente , quanto a trincas por fadiga. Quando for encontrada uma trinca, as lâminas devem ser substituídas. Não tente endireitar uma lâmina de ventilador curvada ou empenada, pois o esforço pode provocar trincas que passam despercebidas. A quebra da lâmina do ventilador pode causar ferimentos sérios nas pessoas, além de danos no veículo. Se a metade de uma lâmina de 19" quebrar-se, uma carga centrífuga de 786 libras resultará quando a rotação for 3000 rpm. A 5000 RPM a carga vai para 2186 libras. Os mancais usados nas bombas de água tem uma especificação de carga de 300 libras.

13

Existem também várias falhas por quebra de eixo devido a correias de ventilador super-apertadas. Muito poucos mecânicos consideram a importância da tensão correta da correia do ventilador. O aperto excessivo resulta em sobre-carga dos mancais. Os mancais então falharão em pouco tempo e causarão a quebra do eixo bomba. Conclui-se portanto, que a maioria das falhas prematuras podem ser prevenidas. Em vista disto, sugere-se que se faça um acompanhamento à área, pelo menos uma vez a cada mês. Como exemplo, vamos tomar o problema da sujeira. Conscientize a todos os empregados que a sujeira é altamente prejudicial e que os motores montados devem estar tão limpos quanto for humanamente possível.

VEDAÇÕES FINALIDADE DA ANÁLISE O controle de gases, fluidos e pressões em sistemas de motores diesel requer uma ampla variedade de elementos de vedacão. O calor, o frio e a reação química complicam a seleção do material . O aumento contínuo de velocidade e potência de motores torna necessário que os fabricantes de motores os testem continuamente e façam adaptações para utilizar as últimas inovações em materiais de vedação e projetos para assegurar a vida útil adequada para as vedações de motores. Esta literatura destina-se a ajudar o técnico no reconhecimento da causa ou causas da falha de vedação e ajudar a prevenir falhas maiores apontando-se as técnicas corretas de instalação, manuseio e práticas de seleção de peças. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS DE VEDAÇÃO

Tabela

14

Esta literatura aborda juntas, retentores de óleo e anéis "O" aplicados em motores diesel. A tabela acima pode ser usada para compreender mais rapidamente porque a utilização do retentor especificado é imperativo para que se tenha um ótimo desempenho. Para informações com relação a outros tipos de retentores, isto é, anéis de vedação para camisas de cilindro, anéis de pistão, retentores para mancais anti-atrito e retentores de cerâmica, veja a literatura sobre análise de falhas aplicáveis e apresentações sobre reparos de componentes.

JUNTAS PROJETO E CONSTRUÇÃO

15

Fig. 1

FUNÇÃO Junta ou gaxeta é um termo geralmente aplicado a um elemento de vedação usado em condição estática; uma vedação entre duas superfícies rígidas. A junta ou sistema de vedação total inclui as superfícies de encaixe, a junta ou gaxeta e os fixadores necessários para prendê-los no lugar. A falha de uma peça é a falha do sistema. O retentor deve reter a pressão ou fluído em condições variáveis de calor, frio e vibração, dependendo da velocidade, e potência do motor, movimento veicular (ou tipo de armazenamento durante os períodos inoperantes). MATERIAIS Os requisitos funcionais de uma junta determinam os materiais usados, porém algumas combinações das seguintes propriedades são sempre necessárias. - Resistência ao calor, agentes químicos, umidade e/ou frio. - Resistência ao deslocamento, alongamento, oxidação e aumento de volume. - Capacidade de vedação - Compressibilidade. - Resistência ao relaxamento e/ou compressão PROJETO Uma característica crítica de projeto de uma junta é a do tipo aparafusado. Como 80% da pressão resultante do aperto do parafuso é concentrado perto do parafuso, os 20% restantes devem pressionar a distancia existente entre os parafusos. As aberturas pressurizadas (passagens de óleo, água e etc), requerem retentores adicionais tais como anéis, etc., que vedam independentemente da junta durante o aperto inicial do parafuso. No que concerne ao técnico, a condição e limpeza das superfícies, torque adequado e a junta correta, completam os requisitos de projeto. JUNTAS - ANÁLISE DE DESMONTAGEM Determine a causa da falha da junta e corrija-a antes montá-lar novamente com uma junta nova. 16

Antes de limpar o motor: - Consiga com o operador o relatório de problemas de sintomas do motor. - Verifique os registros de manutenção e reparos para o motor. - Verifique a condição do líquido de arrefecimento e lubrificante. - Verifique os lugares de vazamentos ou acumulos de óleo, carvão, ferrugem ou partículas abrasivas. - Localize o vazamento tanto quanto possível e marque para referência durante a desmontagem. - Os testes em dinamômetro são necessários para localizar as origens de vazamento

Fig.2

Durante a Desmontagem: - Meça o torque de desaperto dos fixadores. - Examine os fixadores quanto a escoriações, afrouxamento ou tamanho errado. - Utilize métodos de desmontagem que não danifiquem as superfícies (As falhas geralmente originam-se de danos durante a remoção da junta) - Localize a origem do vazamento Examine a junta e superfícies quanto a : Tipo de desgaste Distorção Material estranho Formação de canais e trincas Espessura irregular Sulcos, cortes Marcas de ferramentas - rebarbas ou danos por usinagem

17

Fig. 3 JUNTAS - VAZAMENTO DE ÓLEO A falha das juntas ou gaxetas de lubrificantes originam-se com: - Alta deterioração. - Temperaturas de óleo excessivas. - Distorção das superfícies ou flanges. Falha da vedação inicial Inclusão de material estranho Desalinhamento Danos de superfície Peça errada Graxa na superfície de vedação ou elemento de vedação Fixador errado ou procedimento de torque errado

Fig. 4 18

Vazamento de Compressão (fig. 4) O assentamento da periferia da camisa e da junta é projetado para reter a pressão de compressão dentro da câmara de compressão. O vazamento aqui pode ser devido a: - Danos antes da montagem - Montagem inadequada: Inclusão de material estranho; aperto irregular nos cilindros adjacentes; peça errada . Material defeituoso . Alta deterioração . Calor ou pressão excessiva (Detonação, superaquecimento)

Fig. 5

Vazamento de ar ou água. (fig. 5) As passagens de água em juntas de cabeçote ou outras usadas em outras passagens de ar e água estarão sujeitas a vazamento se: - O óleo nas superfícies impedirem a vedação inicial. - Material estranho for incluído. - Utilização de junta defeituosa ou errada - Pressão irregular, insuficiente ou excessiva e aplicada aos fixadores - Calor é excessivo - Dano por corrosão é excessivo.

19

Fig. 6

Superfície ou flange. (fig. 6) Os vazamentos em um sistema de gaxeta levam com frequência a problemas de superfície tais como: - Riscos ou sulcos feitos durante a remoção prévia. - Danos por instalação (cortes de ferramentas, corte por manuseio ou trincas) - Utilização de material defeituoso ou errado. - Falha das gaxetas em se juntarem apropriadamente (Veja ilustração). - Distorção dos flanges metálicos finos (calor, manuseio ou torque incorreto) - Corrosão

Fig. 7

Fixadores. (fig. 7) Se perda de torque ou falha do fixador parecer ser a origem do vazamento, verifique o seguinte: - Tamanho do fixador e comprimento (o dano ilustrado indica a utilização de um parafuso de fixação, muito longo) 20

- Aparência das roscas do fixador e superfície - Evidência de sujeira ou umidade nos furos dos fixadores. - Indicações de contato da rosca - Condição do metal (descoloração por calor ou corrosão). Expansão diferencial entre o fixador e as áreas fundidas por causar problema em temperatura excessiva.

Fig. 8

Procedimentos de Montagem. (fig. 8) Montagem com falta de cuidado em geral causa vazamento nas juntas. - Métodos de fixação incorretos, que arruinam a vedação ou fornecem um motivo para o vazamento: Arame (ilustração) - Graxas pesadas - Adesivos - Falha na limpeza da superfície. - Reutilização de uma gaxeta desgastada. - Reutilização de retentores de vedação. - Desalinhamento das peças montadas. JUNTAS - MAL FUNCIONAMENTO DE MOTOR ORIGINADO DE FALHA DE JUNTAS: Desgaste Abrasivo Prematuro - Juntas de conexão de ar. - Juntas de tubulação de admissão. - Junta da tampa do filtro de óleo (em motores com aspiração natural o desgaste excessivo das buchas de balancins começa aqui.) Baixo nível do líquido de arrefecimento - Junta da tubulação de água - Junta da tampa de pressão do radiador 21

Pressão Errada de Combustível - Junta do filtro de combustível solta - Flanges trincados e juntas do sistema de combustível vazando - Conexão vazando na linha de sucção de combustível Consumo de óleo - Junta do cabeçote ou reservatório de óleo - Junta do filtro de óleo - Junta do filtro de desvio (by-pass) - Vazamento do bujão de drenagem do reservatório (cárter ) Não Parte - Vazamento na sucção-sistema de combustível. - Junta protetora sobre a admissão de ar (motores novos) Óleo na Água - Junta de montagem do arrefecedor - Retentores suplementares na junta do cabeçote Baixa Potência - Vazamento nas conexões de ar nos motores turbo-alimentados - Vazamento nas conexões de combustível e óleo Problema de Desaceleração - Junta do filtro de combustível - Vazamento em conexões de mangueiras Água no óleo - Vazamento no arrefecedor de óleo - Vazamento de água na junta do cabeçote - Vazamento no retentor de fenda, anel de vedação - Passagens de água na junta do cabeçote vazando devido a superaquecimento, ou falha de vedação inicial. - Placa do arrefecedor de óleo danificada ou junta danificada (em alguns motores) Cilindro fraco ou ignição ruim. - Ar no sistema de combustível devido a vazamento na junta do filtro de combustível. Vapores de óleo. Vazamento em junta no sistema de lubrificação. JUNTAS - TÉCNICAS DE lNSTALAÇÃO Superfícies ou flanges - Certifique-se de que a junta velha esteja completamente removida. (O vazamento ilustrado (fig. 9) resultou quando a junta nova foi montada sobre partes da junta velha). 22

- Remova todo material estranho das superfícies. - Não esmerilhe, exceto conforme especificado no manual. - Não use aditivo, a menos que prescrito no manual.

Obs.: Em alguns casos de peças leves, creme de barbear em aerosol os manterá no lugar e desaparecerá quando a instalação estiver completa.

Fig. 9

A junta. - As juntas devem ser guardadas nas embalagens em uma área limpa, sêca e fresca. - Manuseie cuidadosamente. - Use sempre o número de peças da última revisão - os materiais de gaxeta estão continuamente sendo melhorados. - Examine a junta nova completamente. (a que é ilustrada na fig.10 foi montada com o corte aderindo à superfície e vazou em duas horas). Não tente reparar ou usar uma junta defeituosa. - Se você tiver que fazer uma junta, certifique-se de usar o mesmo material na mesma espessura que a original.

23

Fig. 10

Fig. 11

Os fixadores.(fig. 11) - Use somente peças especificadas - um fixador muito longo ou muito curto perderá torque. - Líquido ou sujeira nos furos de parafuso causam presssão hidráulica extrema e podem conduzir a perda de torque ou trincas até mesmo em peças maciças. - Use somente o lubrificante especificado. - Aperto em excesso ou de menos podem provocar uma falha. - A calibragem incorreta ou operação incorreta de uma chave de impacto ou torquímetro, pode resultar em valor de torque incorreto e concentração e/ou tensão do parafuso. - Siga as istruções do manual do motor com relação a valores de torque e sequência de aperto.

RETENTORES PROJETO E CONSTRUÇÃO 24

Fig. 12

FUNÇÃO Retentor é o termo geralmente aplicado a um elemento projetado para a utilização em condicões dinâmicas; isto é, uma área onde há movimento. Tal movimento pode ser recíproco, oscilatório ou giratório. Nesta seção consideraremos retentores de virabrequim, eixo de comando de válvulas e de eixos componentes e acessórios. Estes retentores servem para reter o lubrificante necessário para facilitar o movimento e o desgaste de peças. Em alguns casos, as peças do retentor protegem as peças móveis da entrada de sujeira e umidade. MATERIAL À medida em que a velocidade do motor aumenta e é necessário trabalho pesado, novos materiais são necessários para dar vida útil adequada. A maioria dos elementos elásticos nos retentores de motores diesel são feitos de material sintético (silicones, poliacrílicos e viton). Os compostos elásticos a base de nitrio são altamente resistentes a abrasão, sendo também de baixo custo, porém tendem a reagir com os produtos químicos usados em alguns lubrificantes, sendo sujeitos a deteriorações em altas temperaturas. Os materiais de polímeros de silicone são resistentes ao calor e menos vulneráveis aos produtos químicos, porém não resistentes a abrasão. (Veja a tabela de comparação de materiais). PROJETO Como condições específicas de operação são utilizadas para determinar o melhor retentor possível para uma área qualquer especificada, somente o retentor especificado assegurará uma ótima vida útil. Para o técnico, as maiores preocupações são exatamente se os retentores especificados estão sendo usados, se foram manuseados e estocados apropriadamente, se foram instalados corretamente e se foram substituídos a tempo de livrar o motor de falhas dispendiosas. Este é um exemplo onde a capacidade e o interesse do técnico se tornam evidentes.

25

Fig. 13 RETENTORES - ANÁLISE NA DESMONTAGEM Antes de limpar o motor: - Observe os locais de vazamentos ou acúmulo de óleo, carvão, ferrugem etc. - O vazamento indica que o retentor estava estragado? - Observe o alinhamento do retentor no eixo e alojamento no furo interno. - Observe quanto à presença de marcas de ferramenta - O vazamento era entre a luva e o eixo ou carcaça do retentor e alojamento? Durante a desmontagem: - Remova o retentor cuidadosamente. Diminua as chances de danos ao eixo e/ou alojamento. - Meça a rotundidade (eixo e alojamento) - Examine o retentor quanto a: - Tipo de desgaste que pode indicar desalinhamento ou inversão do retentor. Evidência de material estranho: - Excentridade - Danos provocados na instalação - Peça errada ou material defeituoso - Trincas ou cortes no lábio do retentor - Evidência de desgaste abrasivo e tipo de abrasivo. - Inspecione o eixo quanto a aspereza ou desalinhamento - Determine a origem do vazamento do retentor e corrija durante os reparos. - Não monte o motor sem corrigir a causa do vazamento. RETENTORES - ANÁLISE DE FALHAS

26

Fig. 14

Abrasão.(fig.14) A falha prematura dos retentores e o desgaste óbvio do eixo e do retentor indicam a contaminação do lubrificante por abrasivos. - Intervalo de troca de óleo longo. - Manuseio inadequado do lubrificante - Partículas de fabricação. - Partículas de desgaste do motor.

Fig. 15

Deterioração.(fig.15) Em falha prematura do retentor, onde o carvão adere ao elemento, linha finas, trincas ou quebras estão presentes; a descoloração é observada na superfície do elemento, ou o material elástico fica endurecido ou frágil, os ítens seguintes podem ser indicativos: - Alta temperatura do óleo. - Lubrificante incorreto. 27

- Retentor reutilizado, defeituoso ou errado.

Fig. 16

Acúmulo de carvão.(fig.16) Depósitos excessivos de carvão, geralmente acompanhados por elementos de vedação deteriorados ou amaciados, podem indicar: - Alta temperatura do óleo - Óleo com características incorretas. - Danificação por aditivos do óleo. - Pressões de óleo excessivas.

Fig. 17

Montagem incorreta. (fig. 17) Os entalhes nesta carcaça de retentor indicam que pressão irregular provavelmente foi 28

aplicada. Os vazamentos apareceram por causa de: - Pressão em um só lado pode danificar o lábio do retentor. - A tensão da mola pode ter acabado. - Utilização sem cuidado de instaladores pode danificar o lábio do retentor, carcaça ou furo interno. - Retentor montado provavelmente enviezado.

Fig. 18

Desalinhamento. (fig. 18) Linha de carvão na carcaça, marcas de escorição e desgaste excessivo do lábio nos lados opostos indicam desalinhamento. - Ferramentas de instalação inadequadas. - Ângulo de instalação devido a dificuldade de instalação. - Retentor ou furo interno excêntrico.

29

Fig. 19

Desmontagem incorreta (fig. 19) O vazamento em retentores de substituição geralmente origina-se com a desmontagem incorreta do elemento anterior. Quando uma luva de desgaste é mutilada como a que é mostrada na figura, é bem provável que o eixo também tenha sido danificado. Danos similares ao alojamento ou furo interno podem resultar da colocação incorreta do retentor, futuros vazamentos ocorrerão em volta do lado externo da carcaça do retentor.

Fig. 20

Desgaste Excessivo do Eixo.(fig. 20) 30

O desgaste excessivo do eixo na área de assentamento macia do retentor geralmente indica: - Movimento excessivo (neste caso devido provavelmente a um encaixe incorreto do retentor no furo ou assentamento inadequado do corpo do termostato). - Abrasivos no lubrificante (ou líquido de arrefecimento em algumas áreas de vedação) - Contato com anel retentor metálico, devido a desqaste excessivo do retentor.

Fig. 21

Corrosão. (fig. 21) O pequeno retentor na bomba de combustível é geralmente arruinado pelo acúmulo de corrosão sobre o eixo. Vários tipos de oxidação e ferrugem causam a corrosão em muitas partes do motor. - Neste caso, a limpeza, usando o vapor de água, acelera a corrosão. Em outras áreas pode ter sido exposto a condensação ou umidade externa. - As alterações de temperatura do motor causam corrosão das superfícies. - Certas condições de armazenamento ou marcha lenta podem facilitar a coleta ou acúmulo de umidade.

Fig. 22 31

DEFICIÊNCIA DE FUNCIONAMENTO DO MOTOR QUE PODE SE ORIGINAR COM A FALHA DE RETENTORES. Alto consumo de óleo lubrificante: - Vazamento no retentor traseiro do virabrequim. - Vazamento no retentor do turbo-compressor. - Vazamento do retentor de filtro - Torque em excesso. - Excentricidade. - Corte - Vazamento em retentor de eixo componente Baixa Potência - Vazamento no retentor do eixo principal da bomba de combustível - Vazamento externo de combustível (alguns motores) - Vazamento de ar para dentro do combustÍvel devido a ferrugem no retentor do eixo de acionamento do tacômetro Operação Errada - Vazamento na sucção do sistema de combustível Desaceleração Lenta - Vazamento do retentor da bomba de combustível - Vazamento do retentor do eixo de acionamento do tacômetro Superaquecimento - Entrada de ar no líquido de arrefecimento devido a vazamento na sução do sistema de arrefecimento - Perda de líquido de arrefecimento devido a falha do retentor da bomba d'água, vazamento do filtro de água, ou vazamento do retentor do termostado - Vazamento nos retentores de camisa - Vazamento do retentor superior do filtro de água (Aperto insuficiente da porca borboleta ou retentor ruim). Motor funcionando a frio - Vazamento do retentor do termostato.

RETENTORES - TÉCNICAS DE INSTALAÇÃO

32

Fig. 23 O eixo. (fig. 23) - Inspecione o eixo quanto a arranhaduras, rebarbas, desgaste etc e corrija de acordo com as instruções do manual. - Substitua a luva de desgaste, nunca reutilizando a velha. - Remova a sujeira, ferrugem, impressões digitais do eixo e luva de desgaste. - Cubra os rasgos de chaveta, roscas ou outras áreas ásperas antes da instalação do retentor para proteger o lábio do retentor. - Lubrifique o eixo ou luva de desgaste. - O lábio do retentor mostrado foi cortado por uma rebarba durante a instalação.

Fig. 24

O alojamento ou furo interno.(fig. 24) - Certifique-se de que o furo interno ou alojamento não esteja danificado; que nenhuma rebarba, arranhadura ou material estranho impedirá o encaixe correto da carcaça do retentor. - Verifique as medidas e rotundidade quando aplicável. - A seta indica uma trinca no alojamento que poderia iniciar um vazamento. 33

Fig. 25

Duas horas de operação sem lubrificação inicial produziram o desgaste excessivo mostrado neste retentor.(fig.25) O retentor - Use somente o último retentor lançado no mercado. Verifique os números de peças para certificar-se. - Remova da embalagem somente quando estiver pronto para instalar. (Os retentores devem ser sempre guardados na embalagem - nunca pendure em pregos ou outros lugares, ou manuseie sem cuidado). - Uma unha, rasgo de chaveta, ou ferramenta inadequada ou banco de trabalho, pode danificar o lábio do retentor. - Use somente o lubrificante especificado para o retentor. - Não gire o retentor quando ele for instalado no eixo - Não inverta o retentor no eixo; o lado aberto da carcaça fica do lado do lubrificante. - Mantenha-o limpo.

ANÉIS "O" PROJETO E CONSTRUÇÃO

34

Fig. 26

FUNÇÃO Os anéis "O" são retentores elásticos comumente usados onde o contato metal a metal absorverá a maior parte da pressão aplicada. Eles podem ser usados em condições estáticas ou dinâmicas. O anel é projetado para vedar uma passagem pela compressão aplicada nas superfícies metálicas. A capacidade do anel macio de se adaptar temporaria e parcialmente às micro-irregularidades das superfícies metálicas lhe possibilita vedar a passagem de fluído. Enquanto a pressão e o movimento neste tipo de junta não são tão extensivos como em outras áreas vedadas, estão presentes calor considerável, desgaste por produtos químicos e/ou abrasivos. MATERIAL Os materiais elásticos similares àqueles usados em outros retentores - polímeros de borracha à base de nitrila e silicone, viton, neoprene ou acrílico, são usados em anéis "O". O viton é especialmente adaptável onde a resistência a altas temperaturas e a resistência a produtos químicos é necessária. Se pouco calor ou movimento forem envolvidos, as combinações de fibras vegetais e polímeros podem vedar efetivamente. Este tipo de retentor é também usado quando os aspectos de serviço indicam que a junta pode ser aberta frequentemente e haver substituições frequentes. A maioria dos requisitos para anéis "O", entretanto, são para resistência a altas temperaturas e resistência a fluidos e produtos químicos. PROJETO Os anéis "O" são usados em condições estáticas e dinâmicas e em várias condições de calor, frio, vibração e pressão, desta forma eles são projetados para uma área particular. O anel especificado foi selecionado para dar a melhor vedação e serviço à área especificada. O anel deve vedar a passagem sem super-enchimento ou enchimento insuficiente, sendo assim muito importante o tamanho. Ele deve ser firme o suficiente para resistir a ser sugado para fora da passagem, porém não muito duro para comprimir e proporcionar uma boa vedação. Além disto, ele deve ser compatível com os fluidos e temperaturas com os quais estará em contato. Na substituição de anéis "O", a chave do sucesso é a seleção do anel "O" especificado. 35

Fig. 27

ANÉIS "O" - ANÁLISE NA DESMONTAGEM Técnicas de Remoção Os anéis "O" são geralmente encontrados em áreas do motor em que as folgas são críticas; assim a técnica de remoção é importante. Danos nas superfícies contra as quais o anel veda, podem causar vazamento mesmo após terem sido instalados os anéis novos. - Use ferramentas de metal macio para a remoção. NÃO USE FERRAMENTAS DE AÇO ENDURECIDO, PONTIAGUDO OU CORTANTE - Faça ferramentas de plástico ou madeira para ajudar na remoção. - Inspecione as ferramentas de remoção frequentemente para certificar-se de que estejam livres de rebarbas e que estejam arredondadas e lisas - Evite contatos asperos ou pressão pesada. Indicações de Desgaste. - Todos os anéis "0" têm um ajuste de compressão leve após certo período de utilização, porém isto deve ficar confinado à borda de vedação. O restante do anel deve permanecer flexível. A perda excessiva de flexibilidade indica alta temperatura ou incompatibilidade. - Superfícies trincadas indicam danos por calor ou incompatibilidade de uso. - O relaxamento e/ou deslocamento do material indica fadiga por cargas excessivas, travamento local, alta pressão, encaixe incorreto. - As superfícies de vedação, quando ásperas, significam superfícies metálicas ásperas ou abrasivas. - Cortes nas bordas podem ser devido ao esticamento ou rolamento ou torque irregular do conjunto durante a instalação. Após inspecionar os anéis, corte-os em dois pedaços e jogue-os fora. Nunca reutilize os anéis ou deixe-os onde alguém possa utilizá-los.

36

Fig. 28 ANÉIS "O" Análise de falhas A maioria dos exemplos nesta seção foram o resultado de testes controlados. Aumento de volume. (fig. 29) A incompatibilidade entre um anel "O" e seu ambiente de trabalho é indicado pelo inchamento e amaciamento do anel. O material amaciado provavelmente então será sugado para fora do lugar em direção da pressão ou movimento do fluido. As origens deste tipo de dano incluem: - Uso de anel com a resistência menor que a máxima para o fluido com o qual está em contato. - Uso de óleo ou combustível com especificações incorretas.

Fig. 29 Perda de flexibilidade.(fig. 29) A incompatibilidade entre os anéis e o ambiente também pode ser indicada por um certo grau 37

de endurecimento. Quando ele se torna menos flexível, a contração em volume geralmente permite vazamento. - Uso de óleo ou combustível de especificações incorretas. - Altas temperaturas sejam excessivas ou prolongadas (por exemplo: vazamento de exaustão em volta de uma luva injetora causa o endurecimento do fundo do anel). - Exposição a fluidos fora da área de vedação.

Fig. 30

Superfície com aspecto de área congelada. (fig. 30) Os anéis podem parecer congelados na maior parte da superfície e podem ainda vedar. Tal dano indica entretanto, o seguinte: - Temperatura do óleo excessiva. - Superaquecimento temporário - Uso de anel projetado para área arrefecida do motor ou para um motor diferente.

Fig. 31 38

Abrasão. (fig. 31) A aspereza externa ou quebra excessiva do material, tal como ilustrado resulta de: - Partículas metálicas finas transportadas junto com o combustível, lubrificante, líquido de arrefecimento ou ar. - Movimento contra uma superfície áspera. - Pressão ou velocidade extremas do óleo trabalhando através da superfície do anel.

Fig. 32

Compressão.(fig. 32) Sobre uma superfície limpa um anel vedará somente com 0,002" de compressão. Eles nunca devem ser comprimidos a mais do que 30% de seus volumes. A compressão contínua em geral, resulta em endurecimento e compressão.

Fig. 33 39

Extrusão.(fig. 33) As bordas externas dos anéis de vedação são algumas vezes sugados na direção do fluxo ou movimentos. As condições que levam ao deslocamento e a subsequente quebra ou corte do material são: - Anel muito macio ou muito grande. - Retentor metálico macio especificado, porém não instalado. - Pressões externas. - Falha em não lubrificar o anel durante a instalação.

Fig. 34

Cortes (fig.34) Cortes periféricos localizados, geralmente indicam a falta de cuidados no manuseio. - Compressão entre um ressalto e um encaixe. - Instalação sobre roscas ásperas (cubra as roscas com uma porca ou proteja-as com uma fita antes da instalação). - Instalação sobre uma rebarba, corte, borda cortante em um sulco ou passagem. - Corte de unha ou ferramenta.

40

Fig. 35

Rolamento (fig.35) A inacessibilidade algumas vezes provoca o rolamento do anel "O" durante a instalação. O vazamento, desta forma, é canalizado diretamente para fora da passagem. Uso de ferramenta ou método incorreto durante a instalação: - Anel muito apertado ou muito macio. - Falta de cuidado na instalação da peça na qual os anéis são usados (camisa, injetor etc).

Fig. 36

Esticamento. (fig. 36) O esticamento do anel durante a instalação resulta em dano permanente e pode levar a corte ou compressão. O esticamento é o resultado do seguinte: - Método de instalação ou ferramenta incorreta. - Uso de um anel menor ou menos elástico do que o especificado. - Falha em não lubrificar para facilitar a instalação. 41

- Lubrificação excessiva antes da instalação.

Fig. 37

PROBLEMAS COM O MOTOR QUE PODEM ORIGINAR-SE DE FALHA DE ANÉIS "O". Falha do motor (falhando) - Falta de anel de vedação no sulco da tampa do filtro. - Anel do eixo acelerador. - Vazamento do anel da tampa do regulador de pressão. - Anel do corpo do injetor virado ou danificado. Falha na Partida - Falta ou dano no anel da tampa do regulador de pressão Óleo na Água - Falha do anel do arrefecedor ou retentor metálico - Falta de vedação - sulco e anéis em volta do cabeçote e passagens do bloco Água no óleo - Vazamentos pelos anéis e juntas após superaquecimento - Falha do anel isolante entre o bloco e cabeçote - Rebarba ou material estranho no anel isolante, anel de vedação ou áreas da camisa. Baixo nível do líquido de arrefecimento - Vazamento do anel de vedação da tubulação de água - Vazamento no retentor, e encaixe do sistema de arrefecimento Combustível com Ar - Vazamento do anel do injetor (agravado por contato inadequado da sede do injetor). 42

Combustível na água - Luva de injetor/anel do injetor com vazamento

Fig. 38

ANÉIS "O" - TÉCNICAS DE INSTALAÇÃO Manuseio. (fig. 38) - Use o número da peça correto para fazer a última revisão. (Os anéis do mesmo tamanho e mesma cor não são necessariamente do mesmo material). - Guarde os anéis somente na embalagem original e em lugar fresco. - Remova o anel de sua embalagem somente quando pronto para instalar. - Se for encontrado um anel com defeito ou for danificado durante a instalação, destrua-o.

Fig. 39

A ilustração (fig. 39) mostra anéis de injetores de mesmo material, onde um foi exposto a combustível e o outro a combustível e óleo. Preparação: 43

- Cubra as roscas, cavidades e irregularidades antes de instalar os anéis. - Remova as rebarbas, cortes, riscos e irregularidades similares das superfícies. - Limpe completamente as superfícies metálicas e remova o fluido de limpeza completamente. - Não use fluidos de limpeza para lavar os anéis.

Fig. 40 Instalação. - Lubrifique os anéis levemente com óleo de motor (ou cinco partes de óleo para uma parte de aditivo de viscosidade para óleo). - Não use graxas pesadas (estas podem ocupar espaço). - Use procedimentos de montagem e aperto especificados para proteger o anel contra cortes (o corte mostrado acima é por instalação). - Se um anel tiver que se forçado para dentro do lugar, isto será mais provavelmente um erro de seleção ou método.

CABEÇOTE A substituição de um cabeçote de cilindros danificados é um osso duro de roer para qualquer um. Há porém um lado positivo nesta experiência. Ele consiste no cabedal de conhecimentos adquiridos através da investigação das condições que levam, à remoção desse cabeçote e o que pode ser feito para evitar sua repetição no futuro. Com vistas a esta importante finalidade é que este programa foi preparado. Frequentemente, frente a um cabeçote de cilindros trincado as pessoas concluem que houve falha de projeto; a falha do cabeçote de cilindros porém é geralmente uma falha secundária. Ela é causada pela incapacidade do sistema de arrefecimento em remover com a necessária rapidez o calor gerado na câmara de combustão, o que faz com que o cabeçote sofra expansão anormal contra suas bordas e venha a trincar

44

O Sistema de arrefecimento remove cerca de 25% do total de calor gerado na câmara de combustão.

Isto corresponde a aproximadamente 1100 BTUs por minuto por cilindro em um motor 71N com injetores N60 funcionando sob carga máxima.

45

Isto é calor suficiente para fazer com que quatro litros de água à temperatura ambiente fervam por um minuto. Parte deste calor passa através do metal do cabeçote para o sistema de arrefecimento

0 superaquecimento do cabeçote de cilindros é geralmente causado por procedimentos de manutenção preventiva incorretos os quais permitem que o motor funcione com: Líquido Arrefecedor Insuficiente A superfície de combustão do cabeçote se super aquecerá e virá a sofrer danos em curto período de tempo em funcionamento se o líquido arrefecedor não cobrir a superfície de combustão. Líquido arrefecedor com nível abaixo da colméia do radiador admitirá bolhas no sistema desalojando o arrefecedor das áreas de transferência de calor, provocando bloqueio por ar na bomba d'água e reduzindo o fluxo do líquido. Acúmulo de Ferrugem. Escamas e Sedimentos no Sistema de Arrefecimento. Estas partículas estranhas agem como um isolante na área da câmara de água que fica sobre a superfície de combustão do cabeçote, diminuindo a transferência de calor. Restrição do Fluxo do Líquido Arrefecedor Restrição do fluxo arrefecedor no fluxo do lado de sucção da bomba irá causar vazamentos de ar no vedador da bomba de água. Sujeira e Fragmentos na Parte Externa da Colméia do Radiador. Uma colméia de radiador mal cuidada pode reduzir o fluxo de ar, diminuindo a transferência de calor do arrefecedor para o ar. Deslizamento da Correia Acionadora do Ventilador Correias do ventilador deslizando podem causar superaquecimento por reduzir o fluxo de ar através do radiador. Importante: Superaquecimento do cabeçote é geralmente causado por um sistema de arrefecimento imperfeito. Corrija a causa principal, imperfeição do sistema, antes de colocar 46

a unidade de volta ao serviço. Outros sinais de superaquecimento do cabeçote são:

Empenamento - Um cabeçote de cilindros empenado.

Corrosão: Superfície de combustão, camisa de cilindro e cobertura do pistão corroídos devido entrada de água no cilindro causado por componentes da câmara de combustão danificados.

Cinco sinais significativos que indicam o superaquecimento como causa da falha do cabeçote de cilindros.

47

Trincas - Estendendo-se de válvula a válvula, do furo de água ao parafuso,do tubo do injetor à válvula, ou pequenas trincas radiais no rebaixo do assento da válvula.

Bujão fusível fundido - Localizado no cabeçote de cilindros, lado do coletor de escapamento. A inspeção do bujão fusível exige sua remoção do cabeçote exceto nos motores em linha e "V" da série 71. Os bujões fusíveis não são usados nos motores 2-71 e 149.

48

Deterioração dos vedadores de silicone do cabeçote ao bloco - o qual é evidenciado em três estágios: 1. Os vedadores tornam-se muito amolecidos no D.I. devido ao contato com vapor. 2. O material solta-se em seções como se fosse laminado. 3. Os vedadores endurecem, cristalizam-se e finalmente começam a se desintegrar quando o calor torna-se mais intenso e o vapor é substituido pelo calor seco.

Condição dos anéis vedadores do tubo do injetor - o qual torna-se quebradiço quando exposto a altas temperaturas.

49

Aparência do tubo do furo do injetor - o qual pode mostrar evidência de passagem de gases ou condição de alta temperatura, destruição do assunto do tubo do furo do injetor devido a superaquecimento severo, ou uso excessivo de água pelo acúmulo de depósito.

CUIDADOS A SEREM TOMADOS COM O SISTEMA DE ARREFECIMENTO

O Sistema de arrefecimento do motor é feito por componentes que funcionam para liberar o calor do motor da maneira ilustrada. A fim de permitir que todos os componentes funcionem com eficiência máxima, providências devem ser tomadas a cada primavera e outono a fim de reduzir a formação de ferrugem e escamas nas superfícies de transferência de calor (A), e proporcionar dissipação eficiente de calor no radiador (C). Verificação de Vazamentos no Sistema de Arrefecimento Investigue todo o sistema de arrefecimento quanto a vazamentos. Pequenos vazamentos são 50

geralmente os mais difíceis de serem detectados. Ocorrência frequente de perda do líquido pode ter graves consequências pelo fato de escamas, muito comuns em sistemas sem filtros, serem formadas pelos minerais na água as quais assentam-se enquanto a água é repetidamente aquecida e resfriada. Quanto mais água adicionada ao sistema de arrefecimento, maior a formação de escamas nas superfícies de arrefecimento interno do motor. Formação anormal de escamas nessas superfícies impedem a transferência de calor, resultando em aumento de temperatura de funcionamento dos cilindros. Esta condição pode se acumular até exigir reparo de monta no motor. Lavagem do Sistema de Arrefecimento Bem como o senso comum indica que um anticongelante deve ser adicionado ao motor antes da ocorrrência de baixas temperaturas ambientais; faz também sentido remover esse anticongelante durante o calor. Os inibidores em anticongelantes "permanentes" podem se esgotar durante o inverno e/ou o sistema se tornar contaminado. Comece abrindo as torneiras de drenagem para retirar a solução velha do sistema. Se o líquido mostrar sinais de ferrugem e escamas em excesso, use um agente de limpeza de boa qualidade e seguro, tomando cuidado de seguir as instruções para neutralização do sistema em seguida. Continue a enxaguar até que água limpa seja drenada do motor. Após a lavagem, complete o sistema com água limpa e um inibidor de ferrugem no verão e um anti congelante no outono. Verifique a tampa do radiador. Repetidas perdas do líquido podem indicar que a válvula-reguladora de pressão não está funcionando corretamente. Se as mangueiras sofrerem tendência a se restringirem, válvula de alívio de vácuo pode não estar funcionando dentro dos limites. Verifique os termostatos (e substitua os vedadores nos termostatos do tipo de bloqueio). Submerja-o em água quente. Os termostatos mais frequentemente usados começam a se abrir quando a temperatura atinge aproximadamente 76,6°C (170°F) e abrem-se completamente a aproximadamente 86ºC (185°F). Verificação do Fluxo de Ar Limpe o radiador externamente a fim de remover quaisquer partículas alojadas, areia e poeira. Dirija ar comprimido e água através do radiador em direção inversa à do fluxo normal do ar e use um agente de limpeza de boa qualidade se necessário. Continue o processo de limpeza até que o radiador fique limpo. Verifique: - Defletores do radiador quanto ao ajuste correto. - Ventilador do radiador quanto a pás danificadas. - Venezianas do radiador quanto a abertura e fechamento corretos. Verificacão das Correias do Ventilador Verifique quanto a desgaste e trincas no D.I. das correias. Verifique quanto a desgaste nas polias. Não instale correias novas em polias muito gastas. Verifique a tensão da correia do ventilador. Use um aferidor de tensão de correias e tensione-a conforme os valores 51

recomendados se necessário. Certifique-se que não haja vazamento de óleo ou água sobre a correia.

CABEÇOTES E TREM DE VÁLVULAS As falhas em cabeçotes e trem de vávulas não podem ser chamadas de incomuns. Entretanto, elas são menos incomuns do que poderia se esperar quando se considera o número de peças individuais e o calor, velocidade e a complexidade do movimento.Este cobre os aspectos de projeto, material e função das peças envolvidas, e ilustra os tipos de falhas conhecidas no cabeçote e trem de válvula. Embora não esteja ilustrado todos os tipos de falhas conforme ela se relaciona com cada peça, espera-se que as informações dadas às origens das falhas relacionadas ajudem ao técnico a determinar a fonte da falha que lhe é apresentada.

Para ajuda com relação à montagem e reparos do cabeçote e peças do trem de válvulas, consulte o manual de serviço para o motor envolvido. - Cabeçote - Válvulas - Sede de válvula - Mola de válvula - Guia de válvula - Cruzeta - Alavanca de balancim 52

- Tubo ou haste de levantamento do balancim - Came - Seguidor de came.

PROJETO E CONSTRUÇÃO Cabeçote

O ferro fundido usado nos cabeçotes contém carbono, silício e cobre em quantidades que asseguram uma estrutura metálica que proporcionará, assim mesmo, condições à usinagem. A resistência à tensão de pelo menos 35.000 psi é também necessária para melhorar a resistência ao trincamento. A superfície do cabeçote, que forma o topo da câmara de combustão e a veda durante a ignição do combustível, deve fornecer um número de dureza Brinell de 179-235 (Esta é a parte mais grossa da fundição). As partes mais finas do cabeçote devem ter um BHN (dureza Brinell) de 269 ou mais. (Estas áreas incluem as passagems de ar e água). Esta é uma resistência mais do que moderada, sendo necessária as várias funções desempenhadas pelo cabeçote. FUNÇÃ0 - Forma o limite superior da câmara de combustão e fica vedada durante a compressão e ignição. - Proporciona a circulação de líquido de arrefecimento em volta das válvulas e injetores. - Proporciona passagens para o ar de admissão e gases de exaustão. - Aloja válvulas e injetores. PROJETO E CONSTRUÇÃO VÁLVULAS

53

À velocidade de cerca de 90 Km/h, as válvulas de um motor diesel se abrem e fecham cerca de 1200 vezes por minuto na presença de extremo calor. É óbvio então, que as válvulas e sedes de válvulas sejam cientificamente projetadas e fabricadas para proporcionar a resistência e durabilidade máximas. Padrões extremamente altos para a microestrutura dos metais, os materiais especiais e os processos de endurecimento para superfícies expostas ao degaste, são também necessários para uma longa vida útil. As peças fabricadas sem estes cuidados especiais não suportarão o esforço nesta importante área do motor. Durante o reparo ou recondicionamento, uma atenção especial deve ser dada na manutenção de ferramentas que devem estar sempre em boas condições; à limpeza e a utilização de peças especificadas para assegurar a vida máxima no conjunto recondicionado. FUNÇÃO - As válvulas fornecem entrada de ar e exaustão de gases da câmara de combustão. - O assentamento da válvula contra sua sede veda a câmara de combustão. - Transmite calor da combustão para o lubrificante e líquido de arrefecimento através das guias e paredes do cabeçote. PROJETO E CONSTRUÇÃO Sedes de válvulas

54

O tamanho e a função do cabeçote tornam necessário que ele seja feito de ferro fundido. Assim, quando é necessário uma resistência ao desgaste maior do que o fornecido pelo ferro fundido na área de assentamento das válvulas, as inserções de sedes de válvulas são usadas. Elas são feitas de aço inoxidável com alto teor de cromo é extremamente resistente ao desgaste. A inserção proporciona uma vida útil muito mais longa na presença do calor e martelamento durante a ação de assentamento da válvula, função que ocorre, como já dissemos, 1200 vezes por minuto quando o veículo está a 90 Km/p/hora. FUNÇÃO - Proporciona uma área de assentamento de longa vida para a vedação da válvula. - Facilita a subtituição fácil em área de alto desgaste. GUIAS DE VÁLVULAS

55

O ferro fundido de dureza Brinell moderada (de 200 a 241), porém de alta qualidade para a fusão é usado para guia da válvula. O interior da guia é em geral tratado para obter uma resistência extra a tensão e produtos químicos, assim como a presença de umidade no lubrificante na área do cabeçote. As folgas entre a haste da válvula a guia devem ser mantidas conforme especificado para controlar a lubrificação do movimento da haste. O uso de tamanho correto no furo interno de guia no cabeçote e guias é crítico, pois, é necessário rigidez na instalação de guia. FUNÇÃO - Lubrifica e guia a haste da válvula. - Transmite o calor da válvula para o lubrificante. PROJETO E CONSTRUÇÃO CRUZETA

56

O aço forjado usado na cruzeta é formado em liga para dar dureza moderada. O requisito crítico na função da cruzeta é o ajuste correto para controlar o movimento da válvula com pressão igual. A folga correta entre a cruzeta e os retentores da mola de válvula é também necessária para operação adequada. FUNÇÃO - Transfere o movimento da alavanca do balancim para as válvulas. - Liga os conjuntos de válvulas de admissão e exaustão em um cilindro. - Assegura a abertura e fechamento simultâneos dos conjuntos de válvulas. MOLAS DE VÁLVULAS

57

O aço da mola com alto teor de silício é usado, pois deve resistir a alta temperatura e à ferrugem, assim como manter a resistência durante ciclos de expansão e compressão quase infinitos. FUNÇÃO - Controla a pressão de vedação quando a válvula retorna à sua posição de assentamento. - Mantém o alinhamento da válvula. PROJETO E CONSTRUÇÃO ALAVANCAS E BALANCINS TUBOS E HASTE DE LEVANTAMENTO DE BALANCIM

58

A alavanca de balancim de aço forjado está sujeita a muito pouco dano em operação normal . A não ser por defeito de material ou tratamento operacional abusivo, a peça raramente falha. A bucha e o eixo são frequentemente danificados, entretanto, pela falta de (ou incorreta) lubrificação, por causa da sujeira nos sistemas do motor, ou por causa de técnicas inadequadas de instalação. FUNÇÃO - Transmite o movimento da haste de levantamento a válvulas e injetores. - Controla a entrada de óleo para as peças no cabeçote. HASTE DE LEVANTAMENTO DOS BALANCINS

59

As hastes de levantamento são sujeitas a grandes esforços e pressão (uma carga compressiva de até 4800 libras), assim uma grande resistência à tensão é o requisito principal do aço usado. A utilização de haste ou tubo depende da série do motor, porém em qualquer caso, a condição das juntas de soquete e esfera é muito importante. Os dados aqui causam o ajuste incorreto da válvula e do injetor. FUNÇÃO - Transmite o movimento ao rolete (de came ou tucho para a alavanca do balancim para operação da válvula e injetor). PROJETO E CONSTRUÇÃO ROLETES DE CAMES, TUCHOS E EIXOS DE COMANDO DE VÁLVULAS

60

Os roletes de cames e os tuchos devem fazer contato com o came com a pressão sendo corretamente distribuída para que possam operar suavemente. Eles transmitem o movimento, que abre e fecha as válvulas na injeção de combustível dentro da câmara de combustão. Aqui, novamente, a lubrificação das buchas e pinos, rolos e os soquetes de encaixe das extremdades dos tubos de levantamento é muito importante. Os limites de desgaste devem ser verificados cuidadosamente durante as operações de reparos, pois o ajuste correto depende em grande parte desta peça de trem de válvulas. FUNÇÃO - Segue a excentricidade do lóbulo do eixo de comando de válvulas para proporcionar o sincronismo correto de abertura e fechamento das válvulas e a injeção de combustível. - Encaixa a extremidade da esfera do tubo ou haste de levantamento e transmite o movimento para as alavancas de balancins.

61

O eixo de comando de válvulas forjado integral, com os lóbulos excêntricos e endurecidos para controlar o sincronismo de injeção e ciclo de admissão, exaustão, também determina a ordem de fogo dos cilindros através do intervalo de levantamento dos lóbulos. FUNÇÃO - Fornece, através da excentricidade do came, aberturas e fechamentos corretos e graduais das válvulas. - Fornece a injeção apropriada de combustível. - Fornece a limpeza correta dos cilindros. - Controla o esforço de abertura e fechamento das válvulas. - Transforma o movimento giratório do eixo virabrequim em movimento perpendicular necessário para operação da válvula e injetor. CABEÇOTES FALHAS TRINCA ENTRE A ABERTURA DA VÁLVULA E O FURO INTERNO DO INJETOR. ORIGENS:

62

Superaquecimento - Perda de líquido de arrefecimento . - Bloqueamento do fluxo de líquido de arrefecimento. - Aquecimento localizado durante reparo - Superalimentação, de combustível. - Ajuste apertado do injetor. - Instalação incorreta da luva do injetor. - Refaceamento excessivo do cabeçote. - Fundição defeituosa. - Detonação devido a partida com éter. TRINCA ENTRE AS ABERTURAS DE VÁLVULAS ORIGENS

Superalimentação de combustível. Superaquecimento 63

- Perda de líquido de arrefecimento. - Perda do fluxo do líquido de arrefecimento. - Aquecimento localizado durante reparo - Parada quente. - Detonação devido a excesso de éter - Líquido de arrefecimento congelado - Conexão da inserção incorreta - Usinagem incorreta do furo interno da inserção - Fundição defeituosa - Depósitos de escamas ou outras restrições nas passagens de água DANOS DEVIDO A MATERIAL ESTRANHO ORIGEM

- Desprendimento da válvula ou inserção. - Pistão ou anel de pistão quebrado. - Material estranho na tubulação de admissão.

64

VAZAMENTO VAZAMENTO DE COMPRESSÃO ORIGENS: Pressão incorreta. - Saliência irregular da camisa. - Material estranho nas superfícies,. - Aperto incorreto. - Camisa danificada. Mal posicionamento da junta ou vedação; Corrosão. Cabeçote com canalizações (devido a junta ruim). Sincronismo incorreto do injetor. Procedimentos incorretos de refaceamento. VAZAMENTOS DE AGUA OU ÓLEO ORIGENS : Retentores Retentores endurecidos por calor ou idade Material estranho das áreas de vedação. Desgaste ou corrosão. Usinagem ou apertos incorretos. Danos no cabeçote, cortes, formação de canais. Cabeçote trincado. Utilização excessiva de éter. Calço da camisa virado DANOS DIVERSOS NO CABEÇOTE ORIGENS: Quebra por impacto. Fundição defeituosa. Trinca devido a limpeza inadequada dos furos de prisioneiros. Torque excessivo do cabeçote. Formação de ranhuras devido a inserções frouxas. Bloco desgastado. Corrosão. FALHAS NA INSERÇÃO DA VÁLVULA

65

INSERÇÃO DE VÁLVULA TRINCADA. ORIGENS - Furo de inserção usinado incorretamente. - Conexão incorreta da inserção e furo. - Partícula estranha sob a inserção. - Procedimento de instalação defeituoso. - Superaquecimento (neste caso, mais de uma inserção é geralmente afetada). PROGRESSÃO DE UMA INSERÇÃO TRINCADA.

Quando há danos na inserção ou quando o acúmulo de carvão ou outro material impede o assentamento da válvula, quando a inserção está excêntrica, ou o ajuste impede o assentamento do diâmetro por completo, o ponto de escape de gases causará a queima da válvula. 66

INSERÇÃO DA VÁLVULA SUPERAQUECIDA. ORIGENS:

Superalimentação. Temperatura de operação excessiva. Arrefecimento ineficiente. Resistência e dureza no material usado, menos que o especificado.

FALHAS DE VÁLVULAS VÁLVULA EMPENADA O calor e a operação podem distorcer uma válvula apenas levemente; assim este empenamento não pode ser detectado a olho nu. Ele se torna óbvio, entretanto, quando se 67

tenta o esmerilhamento. O exemplo mostrado no diâmetro de assentamento da válvula ilustrada, indica que ela foi empenada durante a utilização. Ela não deve ser reusada, a menos que um esmerilhamento uniforme deixe a espessura especificada no diâmetro da cabeça. (Veja o manual quanto a limites de desgaste). No esmerilhamento de sedes de válvulas, deve-se tomar muito cuidado para não se bater contra a área do filete da válvula, com qualquer parte do equipamento de esmerilhamento, ou com outras válvulas ou ferramentas. Um ponto de concentração de tensões pode causar a quebra na área do filete pouco depois da válvula ser colocada em operação novamente. ORIGENS: Arrefecimento inadequado. Assentamento incorreto. Restrição na admissão de ar Alta temperatura de exaustão devido a operação em altas altitudes sem nova regulagem. Vazamento na tubulação de exaustão (caso do motor turbinado). Ajuste apertado da válvula. Mola da válvula fraca. Super aceleração. Acúmulo de carvão. Acúmulo de verniz. EROSÃO DO FILETE

ORIGEM: Gases quentes escapando na sede de uma válvula adjacente podem ser direcionados para esta área, provocando a erosão do material 68

FALHA DE ANEL

Técnica de instalação. - Falha em assentar os anéis. - Sulcos desgastados permitem o alívio - Ajuste incorreto. Técnica de operação. - Super-aceleração. - Detonação extrema - Falha do balancim ou outra peça do trem de válvulas. DESGASTE EXCESSIVO - FACE DA VÁLVULA ORIGENS:

69

Tensão incorreta da mola da válvula. Alta velocidade e calor excessivo. Ajuste da válvula frouxo. ACÚMULO DE VERNIZ ORIGENS:

Marcha em vazio excessiva em baixas temperaturas ambientais. Restrição na exaustão. Ajuste inadequado de válvula. Combustão incompleta. Água no óleo do cárter Quilometragem excessiva entre as trocas de óleo Óleo com especificação errada. DEPÓSITOS DE CINZA BRANCA ORIGENS:

70

Queima de depósitos de óleo. (especialmente na utilização de óleos com alto teor de cinza) Anel de pistão quebrado. Anel de vedação de óleo excessivamente desgastado. Vazamento de óleo na haste da válvula. ACÚMULO DE CARVÃO ORIGENS:

Vazamento através da folga da haste de válvula, - Guias ou vedações de válvulas desgastados. - Desgaste excessivo da bucha da alavanca do balancim. - Alta restrição na admissão ou exaustão de ar. - Vazamento no retentor do turbo-compressor soprador. - Lubrificante incorreto 71

HASTE QUEBRADA.

Uma válvula quebrada na área da haste é considerada como quebrada na solda. Muitas das válvulas de admissão não tem soldas, como a válvula mostrada na figura (Veja "Projeto e Construção "de válvula).Uma quebra de válvula na solda é em geral muito incomum. ORIGENS: - Calor excessivo. - Desajustamento. - Operação continua com válvula curvada. - Mola da válvula fraca. - Super-aceleração. FADIGA MECÂNICA. ORIGENS:

72

A utilização de uma válvula que não satisfaça as especificações do fabricante do motor para um motor em particular, pode causar esta falha. Deformação resultante de sincronismos excessivamente rápido que leva a fratura do metal. Fadiga metálica resultante de temperaturas excessivas. Manuseio inadequado da válvula - Cortes na área do filete - Cortes no raio durante a retífica . Assentamento somente no lado externo da superfície da sede da válvula. VÁLVULA BATIDA PELO PISTÃO

73

A indicação de que a cabeça da válvula foi batida pelo pistão é mostrada na válvula aqui ilustrada, e na fotografia que mostra a falha do anel. ORIGENS: Superaceleração do motor Desencaixe por falha do balancim ou tucho, seriamente fora de tempo, travando devido a: - Depósitos de carvão ou óleo - Desalinhamento - Falta de lubrificante na guia. - Alívio de compressão ajustada incorretamente (algumas séries de motores) Mola de válvula fraca. SULCAMENTO DA VÁLVULA

74

ORIGENS: Carvão ou outras partículas impedindo o assentamento da válvula. Inserção trincada. Alinhamento irregular do spray do injetor. Inserção ou válvula excêntrica. Cabeça da válvula fora do esquadro com a haste. Depósitos de óleo com alto teor de cinza. VÁLVULA CURVADA

75

Se a medida da linha de centro da válvula variar em mais de 0,010" pode-se dizer que ela está curvada. A reutilização nunca deve ser considerada. ORIGENS : Superaceleração. Instalação inadequada da guia. Ajuste incorreto da válvula. Marcha lenta excessiva em temperatura ambiente fria. Dano por alívio de compressão Partidas a frio Acúmulo de carvão e verniz e FALHA TÉRMICA

76

O calor em excesso, além do que é calculado para operação do motor (para o qual as válvulas foram projetadas) causa rápida fadiga nas válvulas de admissão e exaustão. VÁLVULA A Fadiga térmica típica de válvula de exaustão operando em cilindro com aquecimento excessivo. VÁLVULA B Fadiga térmica de válvula de admissão operando na presença continua de calor excessivo. A fadiga térmica progredirá até a falha completa da válvula.

FALHAS DE VÁLVULAS

77

DESGASTE EXCESSIVO - DIÂMETRO DA CABEÇA

ORIGENS Sujeira abrasiva excessiva na admissão. Utilização da válvula de admissão na abertura de exaustão (inversão).

Obs: A operação contínua com este tipo de desgaste leva a fadiga mecânica e/ou formação de uma área côncava na cabeça da válvula.

FALHAS DE GUIAS DE VÁLVULAS

78

DESGASTE EXCESSIVO DA GUIA A ilustração mostra um desgaste consideravelmente maior do que o comum em operação normal. (o detalhe na foto mostra danos a uma camisa de cilindro, onde o desgaste extremo da guia permitiu que a válvula se chocasse com a camisa durante a operação). Neste caso o desgaste foi maior nos lados opostos da guia no topo e no fundo. ORIGENS: Desgaste por abrasivos. Arrefecimento insuficiente. Lubrificação insuficiente. Guia enferrujada - Condensação no cabeçote devido a marcha lenta excessiva de temperatura durante a operação ou vazamento de água em algum ponto no motor, levando a umidade ao cárter. Inserção defeituosa ou sede da válvula excêntrica. Uso da peça errada. Guia colocada muito para dentro do cabeçote Desalinhamento das peças. FALTA DE LUBRIFICAÇÃO

79

ORIGENS Baixa pressão de óleo: - Desgaste além dos limites em outras peças do trem de válvulas. - Baixo nível de óleo. - Pressão insuficiente da bomba. Folga entre a guia e a haste incorreta. Sujeira ou água no lubrificante. REBARBAS OU CORTE NO METAL

80

ORIGENS Marcas de ferramentas feitas durante a usinagem ou procedimento de instalação (tais danos podem riscar a haste da válvula e causar o vazamento de óleo e formação de depósitos excessivos). FALHAS DE MOLAS DE VÁLVULAS

81

Pontos de concentração de tensões externos. ORIGENS: Ferrugem Fadiga Cortes por instalação ou manuseio. Movimento súbito da mola sob condição de superaceleração. PONTOS INTERNOS CONCENTRAÇÕES DE TENSÕES

ORIGENS Defeitos de processo. Inclusões no aço. Pode-se dizer que se uma mola de válvula está quebrada juntamente com outras peças do trem de válvulas, que a mola quebrou primeiro. Quase nenhum incidente de quebra de molas resulta em outras causas que não as relacionadas acima. CRUZETAS (CABEÇA EM T)

82

Falha da porca de trava (o detalhe mostrado na foto, mostra desgaste prematuro das roscas, devido a afrouxamento do parafuso de ajuste, o que permitiu a ocorrência da falha, conforme mostrado).

MARTELAMENTO DA CRUZETA

ORIGENS: Superaceleração do motor. Falha do balancim ou tucho. Ajuste incorreto da cruzeta. Tubo de levantamento do balancim curvado.

83

DESGASTE LATERAL DA CRUZETA.

Esta condição é incomum, porém deve ser investigada em uma falha de guia ou válvula. ORIGENS: - Guia curvada durante a instalação. - Curvamento da cruzeta durante a montagem ou reparo de outras peças. - Desgaste na guia da cruzeta ou corpo da cruzeta. - Ajuste incorreto da cruzeta. FALHAS DE ALAVANCA DE BALANCIM E EIXO DA ALAVANCA DO BALANCIM

Fratura: ORIGENS: Material defeituoso, geralmente inclusão no metal conforme ilustrado. Pontos de concentração de tensão produzidos por manuseio ou usinagem inadequados. 84

Progressão de falha em outros pontos no trem de válvula. FALHA POR LUBRIFICAÇÃO

ORIGENS Pressão de óleo baixa: - Desgaste do motor com alta quilometragem. - Ineficiência da bomba. Suprimento de lubrificante devido a montagem incorreta. Desgaste da bucha. Passagens de óleos entupidas. Lubrificante de baixa qualidade. DESGASTE PREMATURO POR ABRASIVO.

85

Este desgaste por abrasivo no eixo do balancim de um motor, ocorre apenas duas horas após a introdução de poeira abrasiva durante um trabalho de teste, e pode progredir até o riscamento sério se a poeira continuar a entrar no motor. Pode-se esperar falha no trem de válvulas se ocorrer outra falha que a proceda. ORIGENS DA SUJEIRA Lubrificante contaminado. Sujeira na admissão de ar. Partículas de usinagem. Sujeira incluída durante a montagem ou reparo. FALHAS NA HASTE OU TUBO DE LEVANTAMENTO DO BALANCIM

Distorção ou curvamento ORIGENS: Superaceleração Técnica de instalação incorreta. - Ajustagem incorreta - Utilização de tubo ou haste errada. - Inversão do tubo ou haste. Danos nos conjuntos de eixo de comando de válvulas e roletes de cames. DESGASTE NAS ÁREAS DE ASSENTAMENTO

86

ORIGENS: Lubrificação insuficiente. Sujeira no lubrificante. Partículas de usinagem. Sujeira incluída durante a montagem ou reparo. ÓLEO NOS TUBOS DE LEVANTAMENTO DO BALANCIM

Enchimento dos tubos com óleos. 87

As condições sob as quais os tubos de levantamento se tornam parcialmente ou cheios com óleo, são ocasionalmente observadas. Embora existem meios pelos quais o óleo pode ser drenado, e o tubo utilizado novamente, muitos técnicos preferem usar tubos novos. TUBO ASSENTADO INCORRETAMENTE

Falha por técnica de instalação. Além da troca relativamente comum de um tubo ou haste injetora por um tubo ou haste de válvula, mesmo um técnico experiente pode assentar incorretamente uma destas peças. Embora em alguns casos, isto sem dúvida se torna óbvio rapidamente, o incidente ilustrado permite que o motor funcione várias milhas. O ponto desgastado que encaixa a ponta de esfera do tubo de levantamento e vistvel pouco abaixo da ponta des esfera no lado do rolete. A superaceleração ou, ajuste incorreto pode também ser responsável por este tipo de faiha. Danos neste caso, podem ser muito caro. FALHAS DO ROLETE DE CAME Desgaste do pino rolo do tucho.

88

ORIGENS DA FALHA: Este tipo em particular de desgaste de superfície origina-se da superaceleração do conjunto. A superaceleração pode também curvar o pino rolo. O desgaste nesta área pode tambem originar-se de um rolo trincado ou quebrado. FALHA DO PARAFUSO GUIA DO TUCHO

89

ORIGENS DA FALHA O parafuso guia prende o conjunto do tucho para impedir sua rotação durante operação. A falha em função permite o desainhamento do tucho, o que causa pressão irregular sobre as superfícies do rolo e do came. O parafuso guia, falha por: - Aperto incorreto. - Esforço por desalinhamento. - Material defeituoso. - Fadiga. - Omissão da luva guia do tucho. - Superaceleração. - Esforço pela tendência a girar do tucho. - Tucho curvado.

DANOS NO ROLO

ORIGENS: Ajuste muito apertado. Furo interno da bucha do rolete de came desalinhado Folga insuficiente. - Pino instalado incorretamente. - Peças não limpas adequadamente. - Rolete empenado. - Alinhamento incorreto do came e seguidor. 90

- Superaceleração. DESGASTE DO ROLO E CAME.

ORIGENS: Tensão horizontal. - Ajuste muito apertado. - Desalinhamento do furo interno a bucha. - Folga insuficiente. Ferrugem ou oxidação no eixo de comando de váluvlas ou rolo. Lubrificação inadequada. Material estranho devido a falha em outro ponto.

Obs.: Em geral, se o came quebra, é na rampa de aproximação, rampa de fechamento. A causa é: desalinhamento ou fadiga, superaceleração. 1. Dureza Brinell - A dureza de um metal ou liga medida pressionando-se hidraulicamente uma esfera dura sob uma carga padrão, em um tipo de metal. 2. Número de Dureza Brinell (BHN) - Número que expressa brinell usando-se o diâmetro da marca feita e a carga aplicada como fatores. 3. Bucha - Mancal Cilíndrico - Geralmente um pedaço de metal maleável e macio para fornecer o apoio adequado para um eixo rotativo dentro de um furo. 4. Lóbulo do eixo de comando de válvulas - Uma saliência ou ressalto endurecido e usinado 91

em um eixo que transmite movimento a um rolo girando contra ele. 5. Carvão - Sub-produto da queima de produtos de petróleo por compressão, calor e assim por diante. 6. Capacidade de ser fundido - A propriedade de um metal ou liga derretida em moldar dentro de um molde e assumir a microestrutura desejada. 7. Formação de Canais - Corte ou desgaste formando canais em uma superfície. Neste texto, o desgaste produzido por gás sob pressão. 8. Carga Compressiva - Carga ou força dirigida para dentro do lado externo de uma peça ou série de peças. 9. Limpeza do Cilindro - Remoção de gases queimados do cilindro de um motor de combustão interna após o curso de potência. 10. Detonação - Combustão descontrolada, geralmente considerada a ocorrer devido ao excesso de combustível na área de combustão durante o ciclo de ignição, ou presença de algum material volátil, assim como o éter, na câmara de combustão durante a ignição do combustível. 11. Excentricidade - Uma linha contínua ou superfície que desvia-se do círculo. 12. Filete - Junção côncava formada onde duas superfícies se encontram; ou a faixa curvada encaixada em tal junção. 13. Forjado - Usado aqui como peças forjadas; um modo de dar formas desejadas enquanto o metal ainda está quente, por força compressiva. A peça é então acabada por usinagem antes de ser utilizada. 14. Escoriação - Desgaste áspero de uma superfície, geralmente devido ao atrito. 15. Gotejamento - Corte ou derretimento em um espaço relativamente estreito. Neste texto, o deslocamento de metal devido ao escapamento de gases quentes. 16. Forjamento Integral - Forjado como unidade. 17. Fadiga Mecânica - Fadiga devido a força ou movimento físico repetitivo. 18. Microestrutura - Neste caso, a estrutura interna do metal que é visível somente com a utilização de microscópio. 19. Superalimentação - Qualquer dentre várias condições de formação ou ajuste nos quais mais combustível do que o especificado está presente no momento da ignição. 20. Oxidação- Combinação de um outro elemento ou elementos com oxigênio por reação 92

química, em alguns casos deixando resíduos. 21. Jateamento metálico- Jateamento de uma superfície metálica com algum tipo de esfera dura (granalha) com o efeito global de endurecimento da superfície assim jateada. 22. Silício - Um elemento não metálico usado especialmente em ligas metálicas, porém em sua forma pura. 23. Spring-Surge- Em uma condição de super aceleração, a mola atinge um ponto onde não é mais comprimida completamente ou expandida, permitindo que as válvulas flutuem e nunca sejam completamente abertas ou fechadas. 24. Intensificador de tensão - Qualquer dano em uma peça do motor que tenderia a aumentar o esforço acima daquele inerente ao funcionamento da peça, para o qual foi projetado. 25. Resistência a tensão - O maior esforço longitudinal (em libras por polegada quadrada) que uma substância pode suportar sem separar-se. 26. Fadiga térmica - Fadiga devido a um calor acima do limite para o qual a peça envolvida foi projetada. Força de giro ou torção. 27. Torque - Força de giro ou torção. 28. Trem de válvulas- A combinação das peças do motor incluindo as válvulas e todas as peças imediatamente necessárias para que sejam acionadas. 29. Verniz - Neste texto, os resíduos deixados pela combinação dos vários elementos necessários para a combustão; especialmente aqueles resíduos produzidos por elementos indesejáveis presentes no combustível, óleo ou ar, ou por temperatura excessiva.

PISTÕES E CAMISAS FINALIDADE DA ANÁLISE

93

Este boletim destina-se a auxiliar o técnico a detectar as condições no motor que levam a falha do pistão/camisa. Os motores-diesel são destinados a operar em condições que frequente e diretamente contribuem para este tipo de falha. O conhecimento da relação destas condições, com a operação do motor, possibilitará ao técnico direcionar seus esforços de manutenção para aumentar a vida útil do motor, pelo qual é responsável. A análise de falhas da área de pistão/camisa é uma tarefa particularmente complexa. A tremenda quantidade de testes feitos e os inumeráveis documentos escritos (dados estatísticos) em apoio a tais testes, levam a uma conclusão: raramente existe uma causa específica para pistão/camisa riscada ou para anéis arranhados, que frequentemente levam ao arranhamento profundo. Este tipo de dano geralmente ocorre pela combinação das condições de operação geral do motor, sendo que, qualquer incidente provavelmente será único. Três excessões a isto seriam: (1) a perda total do líquido de arrefecimento do motor, (2) a perda total do fluxo do líquido de arrefecimento, ou (3) uma falha mecânica que leva à paralização total de uma peça. O travamento ou engripamento pode ocorrer a partir de qualquer das três causas separadamente, ou pela combinação das numerosas condições críticas. As informações contidas neste boletim devem estabelecer orientações pelas quais, a causa ou causas de uma falha específica possa ser determinada. Para ajuda na instalação e reparos relacionados com pistãos e camisas, consulte o Manual de Manutenção aplicável ao motor envolvido. PROJETO E CONSTRUÇÃO Camisas de Cilindros

94

Material: As camisas de cilindro substituíveis tipo úmido fundidas centrifugamente ou feitas de ligas de ferro para assegurar uma alta resistência ao calor e a fratura. O carbono é incluído para aumentar a capacidade do ferro em reter um filme de óleo. O cobre ou níquel, manganês e o cromo são incluídos em pequenas quantidades para aumentar a resistência e reduzir riscos de fratura. Projeto: A camisa do cilindro faz parte integral da câmara de combustão. Com as válvulas e injetores, ela forma a câmara de combustão tipo aberta. Embora este tipo de câmara seja considerado o menos complexo, ele não requer grande resistência e rigidez. O flange que se encaixa no rebaixo do bloco é projetado para ser liso ou para inclinar ligeiramente para cima até a borda externa, de forma que sob extrema pressão (até 90 tons. quando os parafusos de fixação são apertados) o esforço neste raio seja absorvido. O esforço excessivo aqui pode causar o trincamento para cima e para dentro do diâmetro interno da camisa. A saliência da camisa acima do bloco é necessária para assegurar a vedação da junta e a pressão de torque uniforme. Uma outra área crítica fica próxima a área de curso do anel inferior, onde os anéis de vedação externos vedam a galeria de água. Além disso, o chanfro interno e externo da borda inferior é necessário para evitar corte durante a instalação e danos ao pistão durante a operção. Função: Fornece uma câmara durável para direcionar a pressão de combustão. Veda a galeria de água que envolve e arrefece a camisa Transfere o calor de combustão para o líquido de arrefecimento Proporcionar longa vida e capacidade de substituição.

PROJETO E CONSTRUÇÃO Anéis de vedação da camisa 95

Os anéis "O" inferiores são de silicone, compostos especialmente para resistir ao óleo lubrificante quente com o qual está em contato. A instalação apropriada no sulco e o cuidado durante a instalação da camisa no furo interno são necessários para preservar a capacidade de vedação dos anéis. Os danos aos anéis podem resultar da distorção da camisa na área de curso do anel inferior, ou ocorrência de vazamento nesta área. Anéis "O" Superiores - Estes anéis são de Buna ou Neoprene, sendo altamente resistentes à àgua, anti-congelante, resíduos cromáticos e outros materiais de arrefecimento. Porém sua resistência ao óleo é apenas moderada. Neste caso, novamente, as práticas de instalação são muito importantes. O retentor de fenda (crevice seal) é um retentor de neoprene largo, instalado acima dos anéis "O". O neoprene é altamente resistente à abrasão não sendo afetado pelas várias misturas de líquidos de arrefecimento. Este retentor é projetado especialmente para proteger os anéis "O" contra danos por abrasivos no líquido de arrefecimento. Sugestões para instalação: - Proteja os anéis contra cortes ou super-expansão durante a instalação. - Não deixe os anéis rolarem para fora do lugar durante a instalação da camisa no furo do cilindro. - Lubrifique levemente com um óleo fino antes da instalação (a utilização de óleo em excesso, óleo pesado, graxa ou placa de lubrificação, pode encher o espaço em volta dos anéis que é fornecido para permitir a expansão e vedar durante a elevação de calor pela operação). PROJETO E CONSTRUÇÃO Pistões:

96

Material - Os pistãos são fundidos em alumínio em liga principalmente com maganês e cobre ou níquel para aumentar a durabilidade e resistência ao calor. O silício é também incluído para aumentar a porosidade do metal no estado mole e reduzir a expansão térmica no pistão já acabado. Projeto - A utilização de alumínio no pistão reduz a inércia do mesmo, o que permite uma diminuição dos contra-pesos no virabrequim e, consequentemente, uma diminuição considerável no peso em geral. A utilização de alumínio de alta expansão térmica em uma camisa de ferro de expansão lenta, determina a forma aproximada do corpo da saia do pistão e a sua forma oval quando vista pelo topo. Estas formas permitem folgas mínimas de operação na direção de encosto e permitem o crescimento em linha com a linha de centro do pino do pistão, durante a elevação de temperatura devida em operação. A característica da transmissão eficiente de calor do alumínio permite que o calor da combustão, que é absorvido pelo topo do pistão, seja prontamente transmitido para os anéis, a parede da camisa e o óleo de lubrificação embaixo do pistão. Pelo fato do sulco do anel de compressão localizar-se na área de alta temperatura, uma inserção de ferro com alto teor de níquel é usada neste sulco para torná-lo mais forte e aumentar a vida útil. Função: - Apoia os anéis para vedar a câmara de combustão e controla o filme de óleo. - Transfere a pressão de combustão para o eixo virabrequim. - Transmite o calor através dos anéis. - A forma em cúpula proporciona a mistura correta de combustível e ar. PROJETO E CONSTRUÇÃO Anéis de pistão:

97

Material: Os anéis de compressão de ferro dúctil e maleável, são feitos com este material para fornecer alta resistência e flexibilidade. Eles são revestidos de cromo, pois ficam expostos a calor extremo. (O ponto de fusão do cromo é um pouco mais de 3400ºF). Os anéis intermediários são geralmente de ferro fundido denso de alta resistência; onde maior resistência é necessária, um ferro dúctil é usado. Em aplicações especiais estes anéis são revestidos de cromo sendo que um anel raspador algumas vezes é usado no anel intermediário inferior. Os anéis de óleo são muito parecidos em composição com os outros anéis, sendo construídos de ferro dúctil ou maleável. Embora eles variem no formato, a maioria é revestida de cromo. Projeto: O desenho em abóboda usado pela maioria dos anéis de pistão permite que uma maior quantidade de pressão externa seja exercida contra a parte posterior do anel, para assegurar uma boa vedação contra a parede da camisa. A forma abobadada elimina quase que inteiramente o travamento. Os anéis de lubrificação, revestidos por cromo, forçados por mola são os mais adequados para o controle efetivo de lubrificação. Função: - Veda a câmara de combustão contra os gases de combustão - Transfere o calor da combustão para a parede interna da camisa - Distribui o óleo no diâmetro interno da camisa do cilindro e controla a sua quantidade na área de combustão. - Proporciona flexibilidade (através de folga) para continuar a vedação numa faixa ampla de temperatura e pressão. PROJETO E CONSTRUÇÃO Biela

98

Material: Como uma grande resistência é essencial na biela, as especificações requerem alta qualidade (em alguns casos, um bombardeamento com grãos de aço no forjamento do aço, reforço por projetos de estruturas usando na construção vigas "1". Um grande cuidado deve ser tomado durante o forjamento, tratamento térmico e processos de usinagem para eliminar a possibilidade de aparecimento de pontos de concentração de tensão na formação da biela. Projeto: A biela deve suportar aproximadamente 24 toneladas de compressão durante o curso de potência, e um esforço tremendo durante o ciclo rotativo. É essencial que o raio (veja ilustração) entre o corpo da biela e a cabeça do parafuso seja altamente usinado, sendo que devem ser protegidos contra deformações durante trabalhos de reparos ou instalação. A biela e a capa recebem acabamento como uma unidade, sendo que as capas não devem ser trocadas durante a substituição de mancais. O torque aplicado aos parafusos de fixação devem ser conforme prescrito no Manual de Manutenção para evitar esforço que poderá causar a falha do mancal e/ou quebra da biela durante a operação. Os furos de lubrificação na biela fornecem lubrificante para a área do pino de pistão, sendo necessário absoluta limpeza para assegurar a lubrificação adequada. Função: - Controla o curso vertical do pistão. - Transmite a pressão de combustão do pistão para o virabrequim. PROJETO E CONSTRUÇÃO Pino de pistão.

99

Material: Os pinos de pistão são de especial qualidade de aço-carbono. A superfície externa é endurecida e esmerilhada. Em seguida é polida até espelhar. O anel de trava que prende o pino no lugar é de aço de alta qualidade, desempenhando sua funcão satisfatoriamente se for corretamente instalado. A bucha, na qual o pino se encaixa na biela, é uma peça cilíndrica de três camadas que raramente falha se lubrificada adequadamente. Ela é encaixada por prensa no furo da biela, e se isto for feito apropriadamente, ela é muito durável. Projeto: Para evitar folga excessiva nas temperaturas de operação, o encaixe entre o pino e o pistão deve ser cuidadosamente controlado. Quando os metais estão frios, o pino é maior do que o furo do pistão. Para assegurar o encaixe adequado, os pinos e pistão de substituição são embalados em conjuntos. Sugestões para instalação: É necessário aquecer o pistão a fim de instalar o pino no furo. 0 aquecimento deve ser feito uniformemente colocando-se o pistão em água fervente durante alguns minutos (ou em um forno a 180°F). O aquecimento extremo ou inadequadamente aplicado (como com maçarico) pode causar uma distorção permanente. A instalação forçada, sem calor suficiente, pode também causar fratura durante a operação devido aos elevados esforços produzidos no metal. A negligência e a falta de cuidado na instalação do anel de trava no sulco, fornecido dentro do furo interno do pino do pistão, é uma ocorrência relativamente comum. Não apenas o anel de trava é necessário, mas ele deve ser firmemente assentado no sulco, de forma que o deslocamento durante a operação não ocorra. A falha do motor pode começar por esta pequena peça, se instalada incorretamente. REQUISITOS PARA OPERAÇÃO COM SUCESSO.

100

Cerca de um terço do calor produzido pela combustão em um motor diesel é transmitido como energia através do virabrequim. Os outros dois terços devem ser dissipados pelos sistemas do motor. Um terço, aproximadamente, é dissipado através das válvulas, tubulações e tubo ou chaminé de exaustão. O outro um terço deve ser removido pelo sistema de arrefecimento - a água de arrefecimento, o óleo de lubrificação e a circulação de ar em volta do motor. Calor adicional é criado por folgas apertadas e peças móveis, devendo também ser considerado. É óbvio que a remoção contínua e eficiente de calor é necessária,pois o acúmulo de calor gerado, excederia em pouco tempo o ponto de fusão dos metais envolvidos. Muitos testes feitos em relação a operação de motores de combustão interna tem demonstrado que o motor diesel receberá uma grande quantidade de esforço em uma ou mais áreas enquanto o arrefecimento for suficiente. Entretanto, onde houver um esforço indevido em qualquer área, uma perda de arrefecimento em gualquer quantidade causará a falha do motor. A atenção aos detalhes de todos os sistemas necessários para a remoção de calor se torna muito mais importante quando compreendemos que a temperatura do motor é tomada em somente um local. Se o superaquecimento for localizado em uma área distante do sensor, é possível que ocorra a falha do motor antes que o sensor possa dar o alarme. As condições relacionadas a seguir são aquelas necessárias para operação ideal do motor. Muitas delas são aspectos de proleto que devem ser incorporadas na instalação original. Muitas outras, entretanto, são da responsabilidade das instalações de manutenção e reparos. A deficiência em qualquer área pode afetar drasticamente a eficiência geral no arrefecimento do motor. CONDIÇÕES AMBIENTAIS

101

"Efeito da temperatura de admissão sobre o tempo de arranhamento dos anéis do pistão". Clima frio (abaixo de 32°F) - Componentes de partida a frio especiais são disponíveis. A utilização excessiva de éter é desencorajada pois leva a forte detonação e danos. - Quando o éter deve ser usado, aconselha-se a utilização de equipamento dosador. Se não for disponível, a partida do motor deve começar antes e continuar enquanto o éter é misturado ao ar de admissão. - As marchas lentas devem ser de pelo menos 800 a 1000 rpm. - A proteção anti-congelante é especificada nos manuais. Climas quentes (acima de 90°F) - O radiador, ventilador, tampa do motor e circulação de ar devem ser adequados para fornecer a circulação certa de ar. (O ar para dentro do compartimento do motor não deverá circular para dentro do radiador ou do sistema de admissão). - A admissão de ar deve ser da fonte mais fria possível. - O sistema de admissão de ar deve ser projetado para funcionar com uma temperatura 30°F acima da temperatura ambiente. - Deve ser tomado cuidado especial para manter limpas as áreas internas e externas do radiador e as tubulações de ar e água desobstruídas. - Todas as peças restritivas do veículo, devem ser revisadas se interferirem com o fluxo de ar. A marcha lenta antes da parada é importante (600-800 rpm).Deve-se usá-la no mínimo 5 minutos antes de parar completamente o motor. O líquido de arrefecimento especificado com resistência a corrosão apropriadamente mantido, é essencial. Operação em alta altitude - As precauções para clima frio podem ser necessárias durante operação em alta altitude. - A regulagem do motor é necessária devido a menor densidade do ar. O motor pode ser turbinado para compensar o ar rarefeito até os limites recomendados. - Uma tampa de pressão adequada é necessária no sistema de arrefecimento para compensar a 102

altitude. Exposição a ambiente altamente poluído por poeira. - O tipo de purificador de ar, tamanho e manutenção necessitarão de atenção especial. - A montagem do purificador deve ser em um local de menor poluição. - As áreas de reparos precisam ser protegidas contra o vento para evitar a entrada de poeira durante os trabalhos de reparos, instalação e colocação de líquido de arrefecimento, lubrificante e combustível. SISTEMA DE ARREFECIMENTO

Componentes: - Radiador, ventilador e revestimento para circulação de ar são elementos de projeto, entretanto, deve-se considerar alterações feitas necessárias para motores diferentes. Onde ocorre problemas com o sistema de arrefecimento, estes elementos devem ser verificados. - A bomba d'agua pode travar por vapor (1) durante o aquecimento prévio após a parada a quente (2) na presença de água aerada, ou (3) por estar sendo usado fluxo excessivo de água para a bomba. - A corrosão do impulsor da bomba de água corta o fluxo de água. A polia ou correia da bomba de água, quando desgastada, assim como correia do ventilador, diminuem a eficiência do sistema. A resistência à corrosão, adequadamente mantida, é uma necessidade. Os minerais no líquido de arrefecimento, a oxidação e outros tipos de corrosão devem ser controlados por um elemento químico que os iniba. O tanque superior do radiador deve assegurar o enchimento completo. A obstrução das aletas do radiador, reduz enormemente a eficiência de arrefecimento. - A ajustagem do termostato pode regular o arrefecimento e o aquecimento com sucesso se ajustado para manter a temperatura do tanque superior a 175/185°F a plena carga. 103

Condição do líquido de arrefecimento - Capacidade de transferência de calor do líquido de arrefecimento é enormemente diminuida por sujeira suspensa, ar ou gás. - Sujeira depositada de água do motor, tubulação e radiador, restringe a circulação de água, reduz a transferência de calor e provoca pontos quentes. - Líquido de arrefecimento com nível baixo corta o fluxo e pode provocar o travamento a ar da bomba de água. - Minerais, produtos químicos, etc. no suprimento de águal local podem regular o intervalo de manutenção do elemento resistente à corrosão. A água para completar o nível também deve ser tratada. - O líquido de arrefecimento aerado acelera a erosão; geralmente leva ao subenchimento do sistema e a obstrução do fluxo devido a bolsas de ar. PERDA DO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO OU DO FLUXO DO LÍQUlDO

- O motor falhará em qualquer dos casos. - Perda do líquido de arrefecimento por causa de quebra no radiador, mangueira, conexões ou outros componentes. - Idem devido a falha em apertar a tampa do radiador, topo do inibidor de corrosão ou braçadeiras de mangueiras. - Perda lenta devido a vedação inadequada de juntas, anéis de vedação, braçadeiras de mangueiras. S1STEMA DE LUBRIFICAÇÃO Componentes: - Filtro de desvio e de fluxo total são necessários para a maioria das operações. A manutenção e a substituição dos elementos deve seguir as instruções dadas no Manual de 104

Manutenção. - Não se deve deixar envelhecer mangueiras. Substitua na época certa para evitar o colapso interno, endurecimento e quebras externas. - A técnica de instalação deve eliminar curvas fechadas e pancadas entre as peças do veículo, o que poderia restringir a circulação ou cortar a mangueira. Devem ser usadas somente as mangueiras que satisfaçam as especificações de resistência ao calor. - A manutenção do ar arrefecedor de óleo e a operação devem ser ideais. - O arranjo angular deve estar de acordo com as condições de operação do veículo. - A drenagem regular do reservatório deve remover os sedimentos e a água depositados em seu fundo. Lubrificante - Use o óleo com as especificações recomendadas (veja o Manual). - Mantenha o nível de óleo correto - Proteja o lubrificante contra contaminações tais como: água, poeira etc. - A técnica de operação deve assegurar a circulação de lubrificante durante todo tempo. Os intervalos de troca de óleo recomendados pelo manual e consistentes com as condições de operação devem ser mantidos. SISTEMA DE COMBUSTÍVEL Componentes: - O sincronismo do injetor afeta muito a combustão apropriada. Um sincronismo excessivamente rápido (presença de combustível antes que a temperatura de combustão seja atingida) leva à detonação, o que provoca sérios danos ao pistão. - O ângulo de esguinchamento do injetor, quando incorreto, ou quando os furos estão obstruídos, contribuem para erosão, detonação e contaminação de óleo. - O travamento hidráulico pode ser provocado quando o tanque de combustível está mais alto do que os injetores (sem boia no tanque), ou um injetor com vazamento permitindo que o combustível seja drenado para dentro da câmara de combustão. - O tanque de combustível deve ser projetado e instalado pelo Manual de Manutenção. Combustível: - As especificações do combustíve1 dadas nos manuais de manutenção devem ser observadas.

105

SISTEMA DE INDUÇÃO DE AR. Componentes. - O tipo e o tamanho do purificador de ar deve ser adequado para a operação na qual um motor tem que ser usado. (Os purificadores compostos são muito efetivos quando mantidos adequadamente, sendo recomendados para a maioria das aplicações. - a manutenção do purificador de ar deve ser regular; o intervalo dependerá das condições sob as quais o motor vai operar. - A tubulação deve estar livre de vazamentos, ser do tamanho adequado e não ser restringida por curvas fechadas. - A admissão de ar deve ficar a 3 pés da exaustão, e acima do esguichamento de água e poeira. AR - A temperatura de admissão de ar não pode ser extremamente alta ou baixa. As temperaturas extremas afetam o tempo de ignição e levam a problemas nas áreas de cilindros. Requisitos do sistema de exaustão. Restrição A restrição da exaustão devida à tubulação ou defletores com problemas, aumentam o calor na câmara de combustão. Localização A saída de exaustão deve estar a pelo menos três pés da admissão de ar para impedir a reentrada de gases carregados de carbono e aquecidos. 106

Técnicas de Operação Partidas a frio: - Ligue o motor e não exceda a 600 rpm até que a pressão de óleo seja atingida. Funcione o motor a 800/1000 rpm até que o termômetro de água registre 140ºF. - Aplique a carga total, gradualmente, após este aquecimento. Isto assegurará uma boa lubrificação e o fluxo de líquido de arrefecimento antes que as temperaturas do motor estejam altas. - A aceleração de um motor frio danifica as superfícies metálicas aumenta a detonação e danifica o turbo-compressor. - O ar frio demora mais a atingir a temperatura de combustão, o que cria uma condição similar a sincronismo avançado de injeção, causando detonação. Parada a quente: Um motor diesel deve funcionar em marcha lenta em vazio (600 rpm) pelo menos 5 minutos antes de ser desligado após operação a 75% da carga total ou mais. - A parada, antes que as superfícíes quentes arrefeçam pela circulação de ar e óleo leva ao acúmulo de carvão e verniz nas superfícies aquecidas. - O motor não deve ser ligado novamente antes de 10 minutos depois de uma parada quente. Isto pode provocar uma trava a vapor da bomba de água, parando o fluxo de líquido de arrefecimento. Superalimentação - Quando a taxa de alimentação é ajustada acima das especificações, uma potência extra pode ser obtida. Entretanto, a superalimentação leva a detonação, desgaste de anéis, riscamento e outros danos na área de combustão. - A fixação por braçadeiras das tubulações de drenagem dos injetores também resulta em danos por super-alimentação. Amaciamento Incorreto - Alguns motores novos ou recondicionados são danificados por roçamento de anel durante o amaciamento. A pré-lubrificação, enchimento do filtro e o lubrificante apropriado, são necessários para impedir danos que podem ocasionar a falha. CONDIÇÕES DE PROJETO Projeto Original

107

- As ligas metálicas usadas em cada peça são selecionadas para suportar o calor e a pressão calculados para a área sob as condições de operação. - Os componentes dos sistemas são projetados para dissipar adequadamente o calor e condições operacionais calculadas. - A configuração da peça é adequada para permitir vedação, retenção de torque e facilidade de instalação. - O encaixe por prensa da camisa manterá a camisa firmemente no furo do cilindro. - A saliência da camisa é adequada para manter a vedação da junta - O ângulo do flange da camisa absorverá o esforço devido a pressão de torque. - O chanfro nas bordas inferiores da camisa permitem a instalação e o curso do pistão sem cortes ou quebras. - A galeria de água é projetada para permitir a circulação ideal para eliminar os pontos quentes e manter o equilíbrio térmico entre as áreas do motor. - O projeto do sulco do anel considera o acabamento lateral e ângulo do sulco para o anel especificado e quando as duas peças estão em boas condições. - Os anéis de vedação, adequadamente lubrificados e instalados, impedem a passagem do líquido de arrefecimento para dentro do cárter. - Raios adequados, cuidadosamente usinados, absorverão os esforços (áreas de alívio do pistão e biela ). - O acabamento da camisa e superfícies de anéis assentarão quando amaciados apropriademente. - O projeto geral do motor proporciona as folgas de operação adequadas para condições de sobre-carga moderadas. Aplicação O modelo do motor aplicado deve ter especificação de potência suficiente para desempenhar o trabalho requerido. Os componentes do sistema de arrefecimento do veículo devem ser adequados para arrefecer o motor a plena carga, sob condições adversas, razoavelmente esperadas. 108

Instalação e Manutenção Camisas: Saliência da camisa, especialmente em cilindros adjacentes, deve ser consistente para permitir a vedação da junta. - Os procedimentos de aperto devem permitir pressões uniformes (veja o manual). - O calçamento na área do rebaixo do flange deve permitir a retenção do ângulo de alívio para evitar o trincamento sob pressão de torque. - O brunimento das camisas (onde recomendado) deve ser tecnicamente correto. - O sulco acima do curso dos anéis deve ser removido, devendo-se tomar cuidado para evitar a formação de pontos de concentração de tensões como cortes e trincas. - É necessário cuidado especial durante o armazenamento ou paradas para manter a umidade longe da área da camisa. - Erros de instalação dos anéis de vedação, lubrificante errado, podem causar falha da camisa. - Sujeira no bloco, encaixe por prensa da camisa ou flange, podem arruinar a vedação e corroer as superfícies de encaixe. PISTÃOS

Os anéis novos não se assentarão se o sulco estiver desgastado além dos limites ou estiverem danificados. A plena carga, a folga entre o anel e os lados do sulco pode ser de até 0,002", assim a limpeza durante a instalação e a limpeza do ar de admissão é crítica. - Os anéis substitutos devem ser aqueles especificados para proporcionar a folga correta, uma superfície compatível com o diâmetro interno da camisa é a folga requerida. - Instalação do pino e da biela devem proporcionar o alinhamento requerido para o pistão, deixando sem danos as superfícies metálicas e não devem forçar o pistão por instalação forçada do pino. - As capas de biela não são intercambiáveis, pois os furos internos dos mancais são usinados enquanto as bielas são montadas e é aplicado torque - Os raios da biela não devem estar marcados - cortes e irregularidades causam 109

quebra por cisalhamento. - O anel de trava do pino do pistão requer uma instalação CUIDADOSA. PROCESSOS DE ANÁLISE DE FALHA

- Desmonte o motor seguindo o procedimento dado pelo Manual de Manutenção. - Observe a condição e localização das peças envolvidas. - Remova o conjunto de pistão e biela observando a condição dos mancais, buchas, anéis, bielas e assim por diante. Remova as camisas e examine o interior e o exterior. - Limpe todas as peças metodicamente, utilizando o fluido de limpeza recomendado, assim como os procedimentos de praxe. - Marque as peças para preservação da ordem na qual operavam no motor para facilidade de identificação ou substituição. - Examine novamente as peças para observar mais atentamente a condição do metal e marcas incomuns, riscos e descoloração. - Lembre-se que, quando um pistão/camisa tiver falhado, outros no mesmo motor também estarão em estágios anteriores do mesmo tipo de falha. Você é capaz de determinar a mecânica da falha de outros cilindros. - Utilize as condições observadas, o registro de manutenção do motor e condição geral, tudo que você puder saber sobre a técnica de operação e as informações contidas neste boletim para ajudar a identificar a origem da falha. FALHAS DE PISTÃO

110

Riscos em quatro pontos Quatro riscos verticais, em cada lado do furo do pino do pistão ou em ambas as extremidades do pino. A falha pode ocorrer rapidamente - Perda de líquido de arrefecimento. - Bloqueamento do fluxo de arrefecimento - Partida a frio inadequada e/ou prática após parada a quente - Pino colocado em um pistão frio. RISCOS

Sulcamento de encosto ou anti-encosto. 111

O sulcamento vertical da saia do pistão a 90° em volta do furo do pino, geralmente desenvolve-se em um certo período de tempo. - Progride a partir de anéis desgastados - Super alimentação - Distorção - Expansão térmica do pistão (na partida) - Camisa (relacionado com o anel "O") - Furo no bloco SULCAMENTO IRREGULAR

O sulcamento vertical em áreas irregulares, ou sobre a superfície total da saia.. - Progride do arranhamento de anéis - Fluxo intermitente de líquido de arrefecimento - Baixo nivel de líquido de arrefecimento - Falta de lubrificação - Congelamento parcial no radiador - Tampa de pressão defeituosa - Partida a frio incorreta - Reocorrência de parada a quente - Super alimentação - Alta temperatura de água. DANOS NA CABEÇA (A)

112

- Falha de válvula - Anel quebrado, inserção ou Cheio na cabeça - Falha de turbo-compressor FRATURA NO REBAIXO DA VÁLVULA (B.) - Concentrações de tensão na usinagem do raio - Detonação extrema - Éter em excesso - Operação a frio - Sincronismo adiantado - Aplicação cíclica de carga. FRATURA DO RESSALTO

113

O dano no ressalto mostrado provavelmente resultou de falha no inserto. A falha do ressalto do anel pode também ser originado de: - Detonação - Quebra do anel - Gaps dos anéis alinhados - Porosidade de fundição - Uso excessivo de éter ou outro auxiliar de partida.

Este é um termo comumente aplicado a erosão do metal, geralmente em volta da cabeça do pistão. Detonação devido a: - Ar frio - Sincronismo adiantado - Super alimentação - Éter na partida - Cuba obstruída ou desalinhada - Cuba trincada. LUBRIFICANTE OXIDADO

114

Depósitos pretos ou marrons no pistão, superfícies interna e externa da saia. - Vedação ineficiente de anel - Temperaturas de óleo excessivas - Óleo de qualidade inadequada - Intervalo de troca de óleo não observados - Nível de óleo alto - Óleo aerado INSTALAÇÃO DO ANEL DE TRAVA OU PINO DE PISTÃO

A falha em aquecer o pistão adequadamente leva a forçar o pino dentro do furo interno, causando esforço durante a operação. O anel de trava incorretamente instalado corta a camisa e/ou permite o desalinhamento do pistão. 115

- Pistão não aquecido até próximo de 200°F para instalação do pino. - Anel de trava não assentado no sulco (ilustrado). - Anel de trava omitido. FRATURA DO PISTÃO

As trincas de esforço devido a má fundição podem formar o curvamento do domo. As trincas nos furos de pino geralmente são o resultado de: - Detonação - Super alimentação - Operação a potência excessiva. ARRANHAMENTO DE ANEL

116

Riscamento e descoloração, vertical da superfície do anel (face de vedação): Esta é a principal causa de consumo de óleo e sulcamento de pistão/camisa. - Amaciamento ou instalação incorreta - Super alimentação - Deficiência de arrefecimento - Manutenção inadequada do turbo-compressor - Alta restrição ou temperatura do ar de admissão - Pouca folga do anel - Filtragem inadequada (ar e/ou óleo) FRATURA DE ANEL

O anel quebrado ilustrado provavelmente resultou da área "queimada" acima dele. Outras quebras de anel originam-se de: - Super expansão durante a instalação - Danos durante a inserção do pistão na camisa - Travamento de anel e camisa reutilizada - Utilização de anel errado - Detonação TRAVAMENTO

117

A formação de depósitos a uma extensão que impede o movimento para fora o suficiente para permitir a vedação do anel. Virtualmente não existe nos anéis em forma de cunha (Keystone). - Super aquecimento intermitente. - Intervalo de troca de óleo muito longo - Operação a frio. SULCAMENTO

Sulcamento vertical do diâmetro interno da camisa. (A) Extensão inteira da camisa (ilustrado) Progride de: - Arranhamento de anel - Sulcamento de pistão - Partida a frio inadequada 118

- Partículas de brunimento ou sujeira no ar de admissão - Quebra do anel de trava ( sulcamento local) - Anel quebrado, cheio de inserção (B.) Camisa inferior - Problema de instalação de anéis de vedação - Distorção do furo do bloco TRINCAMENTO

A) Área do flange (ilustrado} - Usinagem inadequada do flange, rebaixo ou encaixe por prensa. - Calçamento incorreto na área do rebaixo do flange. - Aperto excessivo dos parafusos de fixação do cabeçote - Saliência incorreta - Distorção superior no bloco (B) Camisa inferior: - Problemas no anel de vedação. - Consequências de super aquecimento, pontos quentes, corrosão ou sulcamento. CAVITAÇÃO

119

Erosão em séries mais ou menos regulares de cavidades superficiais no lado de encosto ou anti-encosto do diâmetro externo da camisa. Nenhuma causa específica provada, porém ocorre na presença de: - Líquido de arrefecimento aerado. - Movimento da camisa - Altas temperaturas do líquido de arrefecimento - Tratamento inadequado da água - Baixo fluxo de líquido de arrefecimento. CORROSÃO

Aparecimento de material de óxido poroso (ferrugem) no diâmetro externo da camisa. Este 120

material frequentemente é encontrado com espessura de até 1/32" a 1/16" . (Menos evidente é a ferrugem ocasional no diâmetro interno devido a umidade no cilindro). - Falta de tratamento da água - Longo armazenamento sem drenagem do líquido de arrefecimento - Inibidor de corrosão mantido incorretamente - Teor de minerais ou produtos químicos extremamente alto na água usada. EROSÃO POR ATRITO

Superfícies e/ou áreas usinadas para encaixe ou vedação. (A ilustração é a do topo de uma camisa com desgaste). - Aperto incorreto dos parafusos de fixação do cabeçote - Saliência incompatível da camisa - Encaixe por prensa da camisa não apertada (movimento) - Junta do cabeçote danificada ou desgastada DESCOLORAÇÃO DO DIÂMETRO EXTERNO DA CAMISA

121

O diâmetro externo da camisa pode estar descolorido ou áspero sem reação real do metal. Verde claro ou médio: Descoloração normal devido a presença de cromatos no sistema de água. Não deve estar presente se a qualidade da água for controlada adequadamente. Bege ou marron: Geralmente denota super aquecimento. ESCAMA

Camadas nas cores bege e marrom de material calcáreo depositadas por água, no diâmetro 122

externo da camisa. - Tratamento inadequado de água. - Teor de minerais extremamente concentrado e/ou produtos químicos no líquido de arrefecimento. ABRASIVOS NO LÍQUIDO DE ARREFECIMENTO

Onde o líquido de arrefecimento em movimento entra em contato com a camisa, estando transportando abrasivos, (a camisa da ilustração foi danificada por material de limpeza usado pelo fabricante do radiador) a superfície é corroída, sendo que o retentor também é atacado. Os abrasivos que entram na água são: - Areia - Abrasivos de limpeza - Areia e partículas sólidas da água de complementação de nível. QUEBRAS VERTICAIS

123

A camisa é altamente resistente a quebra verticais e quando tal fratura é observada, pode-se concluir que é devido a: - Danos no manuseio - Cavitação severa - Progrediu de um pistão travado.

PISTÕES, ANÉIS E CAMISAS PROCURE A CAUSA O conserto de um motor pode ser uma tarefa cara e demorada. Ninguém pode arcar com as despesas de reparo de um motor defeituoso, sem determinar, e então corrigir a causa da falha inicial. Muitas pistas são encontradas através de um exame de cada cilindro, pistão, anéis e camisa. Pelo conhecimento do que procurar, pode-se dizer como o motor trabalhou, e quais são os problemas. Com o exame de cada peça, pode-se decidir se pode ser reutilizada, ou se deve se substituída. As informações que se seguem, servem como um guia visual de peças gastas, é uma referência para a determinação da causa da falha. IDENTIFICAÇÃO DAS PEÇAS DO MOTOR Os quadros abaixo identificam as peças assim como serão designadas na análise de falhas de pistões, anéis e camisas que se segue.

124

ANÁLISE DE DESGASTE E PADRÕES DE FALHAS Parte superior do pistão Trincamento da cratera. A parte superior ou "coroa" do pistão recebe todo o impacto da pressão e do calor da combustão. Em motores de alto desempenho,um bujão térmico de aço inoxidável ajuda a proteger a área da coroa. O bujão está colocado na cratera do pistão onde a descarga da câmara de pré-combustão é lançada. Depois da operação normal a parte superior do pistão ficará escura, e alguns pequenos filetes de trincas aparecerão na cratera do pistão. Um pistão com filetes de trincas na cratera pode ser reutilizado desde que as trincas sejam apenas superficiais. Na figura 3 pode-se ver um pistão com trincas normais.

125

Fig.3

Quando as trincas da cratera são abertas, ou profundas ou interligadas, a parte superior do pistão sofreu superaquecimento. A figura 4 mostra um trincamento severo.

Fig. 4

Teste a profundidade de uma trinca enfiando uma ponta metálica nela.Se as trincas são 1/3 ou mais da espessura da coroa do pistão, substitua o pistão. Se uma trinca circular é evidente, próxima ao diâmetro externo da coroa, o pistão não pode ser reutilizado. Inspecione o lado debaixo da coroa do pistão. Se as trincas penetram no lado debaixo da coroa, ou se a descoloração escura e carbonização estão presentes, (figuras 5 e 6 ) o superaquecimento certamente foi devido ao mal funcionamento do jato de óleo de arrefecimento do pistão (geralmente nao há jatos de arrefecimento em motores sem turbo-compressores). Pistões severamente trincados não devem ser reutilizados.

126

Fig. 5 e 6 - Trincamento profundo em cratera até a parte interna descolorida do pistão.

EROSÃO REBAIXO DE VÁLVULAS Quando os rebaixos de válvulas estão erodidos, uma válvula de combustível vazando ou uma distribuição incorreta de injeção serão certamente as causas. Quando o ciclo de queima do combustível não é normal ocorre uma combustão irregular. Isto provoca altos picos de pressão e temperaturas excessivamente altas as quais podem danificar a coroa do pistão. Os bicos injetores e a distribuição de injeção devem ser verificados.

127

Fig. 7 - Erosão no rebaixo da válvula. A reutilização deste pistão é questionável.

COROA DO PISTÃO Suprimento inadequado de ar também pode causar uma combustão irregular a qual resulta em erosão na parte superior do pistão ( fig. 8 e 9 ). Neste caso a erosão é mais uniforme ao redor da borda externa da cratera e é localizada fora do rebaixo da válvula de admissão. Teste o sistema de admissão de ar quanto a restrições ou fugas.

Fig. 8 - Reutilizável - Erosão na crista do pistão

128

Fig. 9 - Não reutilizável - Erosão na crista do pistão

DANOS SEVEROS Se a parte superior do pistão está bem marcada ou "mordida", isto provavelmente foi provocado pela entrada de material estranho na câmara de combustão. Esta parte superior do pistão na figura 10, foi estragada por uma ponta quebrada de vela de aquecimento. Pontas quebram devido a distribuição incorreta de injeção, encurtamento ou combustão irregular.

Fig. 10 - Pistão danificado pela vela de aquecimento.

Uma válvula quebrada estragou o pistão na figura 11 mostrada a seguir. As válvulas devem ser cuidadodamente manuseadas e inspecionadas durante uma revisão.

129

Fig. 11 - Válvula quebrada danificou o pistão

Este bujão térmico frouxo eventualmente se quebra deixando um furo irregular na coroa onde estava localizado. Observe a impressão da porção rosqueada no bujão térmico na parte superior do pistão. Algumas impressões são um indício da causa do defeito do pistão.

Fig. 12 - Bujão térmico solto

Use uma chave de torque para testar o aperto do bujão térmico. O bujão não deve girar quando a força de 8 libras-pé é aplicada. Rejeite pistões com bujões térmicos frouxos.

130

Fig. 13 - Dano causado por falha do bujão térmico FAIXA DO ANEL SUPERIOR ARRANHADURA Arranhadura na faixa do anel superior e depósitos de carvão nas canaletas dos anéis aparecem quando o óleo queimado escapa através dos anéis. O carvão adere à camisa acima do curso do anel, arranhando o pistão quando ele se move para baixo e para cima. Pelo fato de apresentar pequenos arranhões, o pistão da figura 14, pode ser reutilizado depois de limpo. Se um pistão tem arranhões ou entalhes profundos, ele deve ser substituído. Alguma arranhadura por carvão é considerada normal. Mas o funcionamento durante longos períodos com cargas baixas pode aumentar a intensidade da arranhadura.

Fig. 14 - Pequenos arranhões no ressalto superior do anel. Pistão reutilizável.

QUEBRA Em raras ocasiões a liga entre a cinta de ferro fundido e o pistão que mantém o anel superior, apresentará falhas. Este tipo de falha será agravado pela elevada temperatura da coroa do pistão devido a uma sobrecarga de operação ou uma extrema flutuação de carga. 131

Fig. 15

Na figura 15, a cinta de ferro está frouxa e produziu a quebra do ressalto situado abaixo dela. Sob choques excessivos, a cinta frouxa produziu a quebra da coroa do pistão (Figura 16). Observe a fratura lisa entre a cinta e a coroa do pistão. A cinta quebrada continuará a "martelar" o pistão, arredondando as bordas da canaleta de retenção (Figura 17).

Fig. 16 - Com pancadas constantes, a borda da crista deste pistão se quebrou

132

Fig. 17 - Pancadas constantes arredondaram as bordas restantes do pistão

ESCORIAÇÃO E ENGRIPAMENTO. Escoriação na faixa acima da canaleta superior pode ocorrer quando a coroa do pistão sofre um superaquecimento e se expande além do tamanho normal, com o contato metal-contra-metal, o alumínio, mais macio, do pistão é arrancado e adere à parede da camisa.

Fig. 18 -

Um bico injetor com vazamento ou uma distribuição incorreta de injeção é a causa mais comum da escoriação, quando limitada à faixa acima da canaleta superior. Em caso extremo poderá ocorrer engripamento do pistão. Outros cilindros deverão ser inspecionados quanto a defeito quando a escoriação é evidente. A corrosão no bujão é evidência de que o engripamento foi provocado por um vazamento no bico injetor ou uma distribuição incorreta de injeção (figura 19). Assegure-se que o que parece ser corrosão não é um depósito de cinzas de Bário ou Cálcio. Os depósitos podem ser raspados. A corrosão é permanente. Defeitos na coroa do pistão podem resultar, eventualmente, no engripamento ou escoriação da saia. 133

Fig. 19 - Corrosão do bujão térmico.

SAIA D0 PISTÃO ESCORIAÇÃO E ENGRIPAMENT0 A escoriação, que risca a saia do pistão, particularmente na área dc furo do pino do pistão, é pequena, ou nenhuma escoriação no primeiro ressalto pode ser causada por arrefecimento inadequado do motor (figura 20). Se este tipo de defeito aparece na maior parte ou em todos os pistões, há forte evidêncisa de uma falha no sistema de arrefecimeto ou lubrificação inadequada.

Fig. 20 - Travamento da camisa do pistão causado por falha do sistema de arrefecimento.

A falha pode ser provocada tanto por superaquecimento do sistema de arrefecimento, como da rápida perda do líquido arrefecedor. Verifique o sistema quanto a vazamentos, procure incrustações na região dos anéis, na superfície dos anéis e na coroa do pistão. A escoriação poderá ser também provocada por lubrificação inadequada. Verifique o nível de óleo do 134

cárter sempre que ocorrer uma falha no motor. Verifique a condição interna do pistão e o jato de arrefecimento. Verifique os outros pistões quanto a defeitos, desgaste ou anéis travados e depósitos de laca e carvão na área dos anéis.

Fig. 21 - Escoriação típica causada por partida a frio.

Pequenos pontos de escoriação da saia (figura 21) podem ser causados por abrasivos do cárter, um pedaço de anel, ou outro material. Partidas a frio também podem causar este tipo de escoriação e pode ocorrer devido a uma lubrificação inadequada em tempo frio.

Fig. 22 - Marcas de travamento do topo à parte inferior indicam falha do sistema de lubrificação ou de arrefecimento.

Marcas de escoriação estendendo-se de alto a baixo no pistão, podem indicar que o pistão era sobre medida. Isto é raro, porém pode ocorrer escoriação e/ou engripamento provavelmente aparecerão nas primeiras 50 horas de serviço após a instalação do pistão. Falhas nos sistemas de arrefecimento ou lubrificação podem também produzir escoriação por todo o comprimento do pistão ( figura 22 ). Pistões com qualquer tipo de defeito na saia não devem ser reutilizados. Em caso de engripamento do pistão, verifique as válvulas, as hastes de levantamento e os balancins quanto a defeitos. 135

DESGASTE NORMAL Em desgaste normal, a saia do pistão ocasionalmente faz contato com a camisa. Isto produz um desgaste parecido com desgaste de mancal: uma superfície brilhante com minúsculas arranhaduras (figura 23). Esta superfície ligeiramente áspera, facilita a lubrificação. Este pistão é reutilizável.

Fig. 23 - Desgaste normal - tipo encontrado em mancais

Contudo, se os pistões tem qualquer dos tipos de defeitos já descritos, eles não deverão ser usados novamente. DESGASTE POR ABRASÃO O desgaste por abrasão é acusado por uma saia de pistão com um cinza bem opaco, as arestas do anel de lubrificação gastas, sem o revestimento de cromo em todos os anéis, canaletas consideravelmente gastas e algum desgaste na camisa. A figura 24 mostra um pistão bem desgastado por abrasivos. Pistões como este não podem ser reutilizados. Impurezas provavelmente entraram pelo sistema de admissão de ar e misturaram-se com o óleo lubrificante. As dimensões do anel do pistão e da canaleta devem ser verificadas com as especificações do Manual de Serviço sempre que as condições de abrasão apareçam no pistão. Um motor que apresente desgaste do pistão e do anel como este que foi visto, deve ser verificado cuidadosamente quanto a vazamentos no sistema de admissão de ar. O sistema de admissão de ar e outros sistemas do motor devem ser inteiramente limpos antes da nova montagem.

136

Fig. 24 - Pistão danificado por desgaste por abrasão.

QUEBRA Os pistões quebram no furo do pino a maior parte das vezes por causa de engripamento do pistão; às vezes por velocidade excessiva do motor. Neste caso onde o engripamento do pistão causou a quebra, o pistão terá grandes marcas de escoriamento.

Fig. 25 - Este pistão travou causando quebra do furo do pino.

Se o pistão quebrado está virtualmente sem marca, então a quebra na região do furo do pino será atribuída ao excesso de velocidade. FURO DO PINO DO PISTÃO DESGASTE Pouco desgaste ocorre no furo do pino a menos que o óleo esteja sujo. Após 5.000 horas a 10.000 horas do horômetro, deverá haver menos de 1 milésimo de polegada de desgaste. O furo deve ser medido quanto a desgaste. Especificações para furos dos pinos são encontradas 137

nos Manuais de Serviço. EROSÃO Partículas de uma trava do pino quebrado podem provocar erosão na área da canaleta desta trava, mesmo no lado oposto do pino do pistão (figura 26). A falha da trava é provocada pela fratura da "trava" durante a instalação ou por falha da canaleta. A maior parte das falhas da trava é causada por instalações descuidadas.

Fig. 26 - Erosão da área da canaleta da trava do pino

Se o mancal do pino do pistão e o mancal da biela estão desalinhados, o funcionamento do motor pode criar uma carga axial excessiva contra a trava do pino, que eventualmente deformará a canaleta. ANÉIS DE PISTÃO Os anéis do pistão proporcionam um contato deslizante com a parede da camisa. Eles vedam a compressão, controlam o óleo de lubrificação e, transferem o calor do pistão para a camisa. A mator parte dos pistões de motores Caterpillar têm três anéis, alguns dois. O inferior, o anel de óleo de duplo trilho raspa o excesso de óleo de lubrificação da camisa. O óleo que é raspado da parede da camisa escapa através de passagens furadas na canaleta do anel de óleo. O anel intermediário veda a compressão, e sua borda de contato limpa qualquer excesso de óleo lubrificante que desce na parede da camisa. O anel intermediário tem uma face chanfrada e um perfil recortado "em degrau" (figura 27). O anel deve sempre ser instalado com seu degrau para o lado de cima.

138

Fig. 27 - Tipo de anel intermediário

O anel superior de face abaulada veda a câmara de combustão, mantendo a compressão, e prevenindo o escape (Blow-by) de gases da combustão. INSTALAÇÃO DOS ANÉIS Os anéis devem ser instalados no lugar correto e com o lado correto para cima. A maior parte dos anéis atualmente fabricados é marcada com: o anel superior "1"; o anel intermediário "2". O lado do anel que fica na parte superior é geralmente marcado com "UP". Nunca se arrisque com a instalação de um anel. Certifique-se que a posição do anel seja absolutamente correta, e que sejam usadas ferramentas corretas. DESGASTE ANÉIS DE LUBRIFICAÇÃO

Fig. 28 - Compare o desgaste na superfície do anel de lubrificação: esquerda - anel novo; direita - anel desgastado 139

Na figura 28, mostrada acima, os trilhos duplos do anel direito estão gastos. O anel esquerdo é um anel novo. A fig. 29 mostra o desgaste do sulco da mola causado por óleo sujo. Algum desgaste do sulco pela mola é normal, mas trocas de óleo negligenciadas poderão causar sério desgaste e travamento do anel. O travamento do anel ocorre quando a mola encaixa em um sulco desgastado e impede a completa expansão do anel.

Fig. 29 - Desgaste da canaleta pela mola do anel de lubrificação

Os anéis superiores e intermediários têm uma prova de lapidação: uma linha brilhante em torno de suas faces onde o anel entra em contato com a camisa. Quando os anéis de face abaulada e chanfrada se desgastam, a área de contato se torna maior. Uma vez que a área de desgaste se tornou tão ampla quanto o anel, é impossível medir o desgaste ( veja figuras 30 e 31). Quando a camada de cromo já estiver desgastada, em qualquer ponto da superfície do anel, o anel não poderá ser reutilizado. Teste os anéis sob suspeita quanto a desgaste da camada de cromo, aplicando uma solução 3 a 6% de sulfato de cobre, na superfície do anel. Se não ocorrer mudança de cor, o anel pode ser usado novamente. Se aparecer uma cor verde amarronzada, a camada de cromo está completamente gasta, e o anel deve ser jogado fora.

140

Fig. 30 - Anéis intermediários

Fig. 31 - Anéis superiores Sob condições normais, os anéis devem durar milhares de horas. Toda vez que acontecer de um anel se desgastar tanto, em menos de 2500 horas, que não possa ser usado novamente, deverá haver sujeira dentro do motor. Verifique para ver se o anel superior está desgastado mais do que o anel de lubrificação e vice-versa. Isto dará a você uma pista se a sujeira entrou através da entrada de ar ou através do óleo do motor. Elementos químicos corrosivos no ar, assim como o Freon usado em compressor de refrigeração, provocam desgaste dos anéis parecidos com aqueles provocados pela presença de poeira no ar de admissão. Não reutilize os anéis se o motor estava consumindo quantidades anormais de óleo, se os anéis tiverem folga de extremidade excessiva ou se os anéis estiverem danificados. ARRANHÕES Arranhões verticais finos aparecerão nas faces de todos os anéis. A figura 32 mostra um desgaste normal, e o anel pode ser usado novamente. Contudo, se os arranhões forem profundos ou severos, isto afetará o desempenho do anel, consequentemente ele deve ser substituído.

Fig. 32 - Quantidade normal de arranhamento no anel 141

LASCAMENTO O cromo pode soltar-se do anel em lascas, pela falta de cuidado no manuseio ou compressão incorreta do anel. Os anéis podem também serem lascados durante a operação, devido a combustão incompleta. Nunca instale um anel lascado (figura 33).

Fig. 33 - Anel lascado

ESCORIAMENTO O escoriamento do anel lembra o escoriamento de pistões. Pequenas quantidades de material do anel se soltam e aderem à camisa. Esta condição é provocada por superaquecimento no ponto onde o anel entra em contato com a parede da camisa. Não reutilize anéis escoriados.

Fig. 34 - Anel escoriado

Material abrasirvo deixado na camisa, a instalação de anéis e pistões e a pré-lubrificação da camisa, a utilização de anéis de tamanho errado e o encaixe inadequado do anel porque o sulco do anel não foi limpo durante a última revisão, são fatores que podem provocar escoriações do anel. A combustão incompleta ou regulagem errada do rack (cremalheira) também pode provocar superaquecimento, podendo resultar em escoriamento do anel. Quando isto ocorrer, com 142

certeza você verá outras evidências de combustão irregular na parte superior do pistão. QUEBRA Quando um anel se quebra, os pedaços se encrustam em torno da canaleta provocando erosão severa do ressalto e escoriação na coroa do pistão ou camisa. Nas figuras 35 e 36, um anel quebrado provocou erosão do segundo e do terceiro, que parecem ter derretido.

Fig. 35 - Erosão provocada por anel quebrado.

Fig. 36 - Erosão do segundo e terceiro ressalto, devido a quebra do anel.

Uma das principais causas de quebra de anel é a instalação incorreta. Fazer a expansão do anel manualmente ou utilizar um expansor de tamanho errado, pode fraturar um anel e ele se quebrará em pedaços durante a operação. Toda vez que ocorrer quebra de anel, poucas horas depois de um recondicionamento, provavelmente o manuseio incorreto foi a causa. Se o anel de lubrificação se quebrar, o manuseamento impróprio é sempre a causa. O desgaste nos lados de uma ou mais canaletas de anéis, pode ser devido a uma operação em sobrecarga contínua, ou sobrecarregando um motor frio. A quebra devido ao sobrecarregamento geralmente ocorre com 2.000 a 3.000 horas de serviço, marcadas no 143

horômetro. A quebra do anel pode também ocorrer quando a canaleta apresentar um desgaste muito amplo, for irregular, ou se estiver cheia de manterial carbonizado. TRAVAMENTO Os depósitos de verniz e carvão, nas canaletas dos anéis e ressaltos indicam que os anéis estão travando, e os gases de combustão estão escapando por eles. (figura 17)

Fig. 37 - Anéis travados, superaquecimento do pistão e escoriação na saliência superior.

Por haver menor transferência de calor para a camisa, através dos anéis travados, o pistão pode se superaquecer. Em alguns casos, poderá resultar em escoriamento ou travamento do pistão. Se o anel superior tiver travado, com certeza você descobrirá que o anel se quebrou em pedaços pequenos devido ao fato de não suportar a força total do curso de explosão (figura 38).

Fig. 38 - O travamento do anel superior resultou em quebra do anel intermediário. 144

Os anéis se travarão se o óleo do motor estiver sujo ou se for do tipo errado, se as canaletas dos anéis estiverem muito apertadas e se os anéis não tiverem folgas corretas ou se houver vazamento de líquido arrefecedor para dentro do cilindro. No último caso observe quanto a presença de depósitos tipo crostas de anti-congelante queimado no pistão e depósitos parecidos com pinche no cárter. O superaquecimento do pistão pode provocar o travamento do anel, assim como o superaquecimento pode ser o resultado do travamento de anel. Assim, o travamento de anel significa algum trabalho mal feito, se voce tiver que encontrar a causa. A regulagem incorreta do rack , jatos de óleo para arrefecimento do pistão com direcionamento errado, ou passagens para lubrificação obstruídas, podem ser as causas do problema. Observe a parte superior do pistão e sob a crista, quanto a estes sintomas. CANALETAS DOS ANÉIS Limpe completamente as canaletas dos anéis com um pedaço de madeira dura ou deixe de molho em água por uma noite. Inspecione as canaletas quanto a rebarbas ou quaisquer sinais de desgaste incomum, particularmente no fundo, que deve ser quadrado e não arredondado. Verifique se a canaleta do anel de lubrificação está com os furos abertos. Verifique a segunda canaleta de anel quanto a desgaste. Se houver desgaste, o pistão não pode ser usado novamente.

Fig. 39 - Furos da canaleta do anel de lubrificação

CAMISAS DOS CILINDROS DESGASTE As camisas são fabricadas com brunimento cruzado para ajudar a lubrificação (figura 40). O tipo de acabamento pode ser visto no interior da camisa durante muitas horas de operação se o sistema de admissão de ar tiver sido bem mantido.

145

Fig. 40 - As camisas têm marcas cruzadas de brunimento

Você pode ver algumas áreas polidas na parte interna da camisa. Elas são aceitáveis se a camisa atender as especificações de desgaste dadas nos Manuais de Serviço. Os desgastes em geral são visíveis na camisa usada.(figuras 41 e 42 ). A camisa pode ser usada novamente se o desgaste da parte superior não exceder a cinco milésimos de uma polegada, medido no diâmetro interno. Substitua a camisa se as condições não atenderem este critério.

Fig. 41- Reutilizável

146

Fig. 42 - Não reutilizável

DANOS REBRUNIMENTO O rebrunimento das camisas não é recomendado. Na maioria dos casos o equipamento adequado para brunimento não proporciona o controle adequado de irregularidade da área brunida ou o ângulo de riscamento não é conseguido. A limpeza absoluta da camisa após o brunimento, também é extremamente importante. Isto é quase impossível de ser conseguido na maioria das oficinas. Consequentemente, quando ocorrer escoriações do pistão ou dos anéis, a camisa deve ser substituída. Não reutilize as camisas que apresentem estes tipos de danos: trincamento (figura 43), furos na parede (figura 44) ou flange trincado (figura 45). O trincamento do flange provavelmente foi provocado por projeção excessiva ou irregular do flange da camisa.

Fig.43 - Camisa trincada

147

Fig. 44 - Camisa com furos na parede

Fig. 45 - Camisa com flange trincado

CORROSÃO DA CAMISA A camisa do tipo úmida Caterpillar, serve como a parede interna da camisa d'água do motor. A corrosão ocorre quando bolhas são arremessadas violentamente contra o lado de arrefecimento da camisa. Tal cavitação é acelerada quando a água de arrefecimento contém quantidades anormais de impurezas e componentes químicos. Se houver presença de corrosão, uma amostra da água usada no sistema de arrefecimento deve ser tomada e verificada quanto a presença de conteúdo químico . O nível máximo de cloreto recomendado para o sistema de arrefecimento é de 40 partes por milhão. Use sempre anti-congelante ou inibidores de ferrugem para evitar danos químicos. As camisas que apresentarem corrosão excessiva, devem ser substituídas. A camisa mostrada na figura 46 pode ser usada novamente.

148

Fig. 46 - Camisa ligeiramente corroída. Reusável

A superfície lustrosa na camisa é o resultado de superacabamento da camisa pela ação do pistão, mais os resíduos no óleo. Este polimento não provoca consumo excessivo de óleo do motor. FALHA PROGRESSIVA UM TRABALHO DE DETETIVE Onde tem havido sérios problemas com motor, você verá vários tipos de danos em uma parte do motor. Você precisará reunir todas as evidências e fazer um trabalho de detetive para reconstruir a corrente de eventos prováveis. A figura 47 mostra um exemplo de falha progressiva, devido a sincronismo impróprio, resultando em combustão irregular. Em primeiro lugar, ocorreu erosão do topo do pistão. O ressalto superior se escoriou e finalmente ocorreu o travamento do pistão.

Fig. 47 - Pistão com vários tipos de danos, resultando em travamento.

149

É quando o motor tem que ser revisado. Quando for fazer o diagnóstico de múltiplas falhas deste tipo, volte ao dano que provavelmente ocorreu primeiro, neste caso a erosão, para procurar a causa. Para descobrir o que provocou a erosão, olhe os outros pistões para ver se há outros danificados. Então você saberá se deve verificar o motor inteiro ou se somente a admissão de ar, bicos injetores ou sincronismo de injeção (regulagem da bomba de combustível) em um cilindro. Esta é a forma de levar o problema de volta à sua origem, passo por passo, examinando todas as peças completamente.

150