La candela di accensione è un componente poco appariscente ma estremamente importante del motore a benzina. Il suo compito è semplice: portare l’alta tensione nella camera di combustione, generare una scintilla elettrica tra gli elettrodi e accendere la miscela aria-carburante nel cilindro. Senza di essa, il motore non gira.
Eppure questo componente grande quanto un palmo riunisce diversi materiali con requisiti prestazionali molto elevati. Smontiamolo per osservarli.
La struttura di base di una candela di accensione
Una candela di accensione è composta essenzialmente da quattro parti: un corpo metallico, un isolante in ceramica, un elettrodo centrale e un elettrodo di massa. Ogni parte utilizza un materiale diverso, ognuno con il proprio ruolo.
Il corpo metallico: acciaio dolce
La parte più esterna della candela è il corpo metallico, generalmente realizzato in acciaio dolce. La parte inferiore è filettata per avvitarsi nella testata del motore; quella superiore è un dado esagonale che permette il montaggio e lo smontaggio con una chiave a bussola.
La scelta dell’acciaio dolce è molto pragmatica: è sufficientemente resistente, facile da lavorare, sopporta la coppia di serraggio e mantiene i costi sotto controllo. Il corpo deve inoltre garantire la tenuta, impedendo ai gas ad alta temperatura e pressione della camera di combustione di fuoriuscire.
L’isolante: ceramica ad alto contenuto di allumina
All’interno del corpo è racchiusa una ceramica bianca, in ceramica ad alto contenuto di allumina (Al₂O₃).
Il suo compito principale è l’isolamento. Quando l’alta tensione attraversa l’elettrodo centrale, la ceramica deve impedire alla corrente di disperdersi verso il corpo metallico. Allo stesso tempo, deve resistere ai ripetuti shock termici e alle forti variazioni di temperatura nella camera di combustione. La resistenza al calore e le proprietà isolanti della ceramica ad alto contenuto di allumina sono la chiave che le permette di svolgere questa funzione.
L’elettrodo centrale: anima in rame + rivestimento in lega di nichel
L’elettrodo centrale è il componente principale della candela. Il suo design dei materiali è interessante: adotta una struttura composita “anima + rivestimento”.
L’anima è in rame. Il rame ha un’eccellente conduttività termica e può dissipare rapidamente il calore dalla punta dell’elettrodo, evitando il surriscaldamento.
Il rivestimento esterno è in lega a base di nichel. La lega di nichel fornisce resistenza al calore e alla corrosione, protegge l’anima in rame e sopporta l’erosione provocata dalla scarica della scintilla.
Questo design combina la conduttività termica del rame con la durabilità della lega di nichel. È la soluzione più classica per gli elettrodi delle candele di accensione.
L’elettrodo di massa: lega a base di nichel
L’elettrodo di massa (detto anche elettrodo laterale) è saldato sul corpo metallico e lascia una distanza di scintilla dall’elettrodo centrale. Il suo materiale è generalmente una lega a base di nichel, tra cui la lega nichel-manganese è la più diffusa.
Anche l’elettrodo di massa deve resistere all’erosione della scarica e alla corrosione dei gas ad alta temperatura. La resistenza al calore e all’ossidazione della lega di nichel gli consente di funzionare in modo stabile.
Perché alcune candele costano molto di più?
Nelle candele comuni gli elettrodi sono principalmente in lega di nichel e il prezzo è accessibile. Ma se vedete candele con la dicitura “iridio” o “platino”, il prezzo è nettamente più alto — e la differenza sta nel materiale della punta dell’elettrodo.
L’iridio (Ir) ha un punto di fusione superiore a 2000 °C e una resistenza all’erosione estremamente elevata; anche il platino (Pt) offre un’ottima stabilità alle alte temperature e resistenza alla corrosione. Utilizzare questi metalli preziosi per la punta dell’elettrodo prolunga notevolmente la durata della candela e rende l’accensione più affidabile.
Da notare che questi metalli preziosi vengono generalmente saldati solo come piccole “punte” sull’elettrodo, e non costituiscono l’intero elettrodo. In questo modo si ottiene un miglioramento delle prestazioni mantenendo i costi sotto controllo.
In sintesi
La candela di accensione è piccola, ma la scelta dei materiali è molto accurata. Il corpo è in acciaio dolce e si occupa della struttura e della tenuta. La ceramica ad alto contenuto di allumina funge da isolante, garantendo isolamento e resistenza al calore. L’elettrodo centrale è composto da un’anima in rame e da un rivestimento in lega di nichel, unendo conduttività termica e durabilità. L’elettrodo di massa è generalmente in lega a base di nichel e resiste all’erosione e alla corrosione. Alcune candele ad alte prestazioni utilizzano iridio o platino sulla punta dell’elettrodo per migliorare durata e affidabilità.
La prossima volta che cambiate una candela di accensione, fate attenzione alle indicazioni dei materiali sulla confezione. Lega di nichel, iridio, platino — queste parole corrispondono alla piccola differenza di materiale sulla punta dell’elettrodo.