Усё, што вы хацелі ведаць пра алюміній (квадратную трубу з мяккай сталі)

Алюміній паўсюль, дзе патрабуецца альбо лёгкая структура, альбо высокая цепла- і электраправоднасць. Тыповы спартыўны байк мае алюмініевы блок цыліндраў, галоўку і картэры, а таксама зварное алюмініевае шасі і паваротны рычаг. Важным прымяненнем алюмінію ў рухавіку з'яўляюцца яго поршні, якія, дзякуючы добраму правядзенню цяпла, здольныя вытрымліваць уздзеянне тэмператур гарэння, значна вышэйшых за іх тэмпературу плаўлення. Колы, астуджальная вадкасць і алейныя радыятары, ручныя рычагі і іх кранштэйны, верхняя і (часта) ніжняя каронкі відэльцаў, верхнія трубы відэльцаў (у відэльцах USD), тармазныя суппорты і галоўныя цыліндры таксама алюмініевыя.

Мы ўсе з захапленнем глядзелі на алюмініевае шасі, зварныя швы якога нагадваюць легендарны стос покерных фішак, які ўпаў. Некаторыя з гэтых шасі і паваротных рычагоў, напрыклад, двухтактных 250 гоншчыкаў Aprilia, з'яўляюцца вытанчанымі творамі мастацтва.

Алюміній можна легіраваць і падвяргаць тэрмічнай апрацоўцы да трываласці, большай, чым у мяккай сталі (цягласць на расцяжэнне 60 000 фунтаў на квадратны дюйм), але большасць сплаваў апрацоўваецца хутка і лёгка. Алюміній таксама можа быць адліты, каваны або экструдаваны (менавіта такім чынам зроблены некаторыя бакавыя бэлькі шасі). Высокая цеплаправоднасць алюмінія прымушае яго зварку патрабаваць вялікай сілы току, і гарачы метал павінен быць абаронены ад атмасфернага кіслароду з дапамогай інэртнага газу (TIG або гелі-дуга).

Нягледзячы на ​​тое, што алюміній патрабуе вялікай колькасці электраэнергіі, каб выйграць з баксітавай руды, як толькі ён існуе ў металічнай форме, яго перапрацоўка каштуе мала, і ён не губляецца з-за іржы, як сталь.

Раннія вытворцы матацыклетных рухавікоў хутка перанялі новы на той час метал для картэраў, якія ў адваротным выпадку павінны былі быць з чыгуну, які важыў амаль у тры разы больш. Чысты алюміній вельмі мяккі — я памятаю гнеў маёй маці на тое, што тата выкарыстаў яе пароварку з 1100 сплаваў у якасці імправізаванай пасткі для BB: яе дно ператварылася ў масу ямачак.

Неўзабаве была выяўлена падвышаная трываласць простага сплаву з меддзю, і менавіта такі сплаў выкарыстаў піянер аўтамабіляў WO Bentley у сваіх эксперыментальных алюмініевых поршнях перад Першай сусветнай вайной. У паралельных выпрабаваннях супраць чыгунных поршняў, якія тады дамінавалі, алюмініевыя поршні Bentley з першай спробы адразу павялічылі магутнасць. Яны працавалі халадней, менш награвалі паступаючую паліўна-паветраную сумесь і захоўвалі большую яе шчыльнасць. Сёння алюмініевыя поршні паўсюдна выкарыстоўваюцца ў аўтамабільных і матацыклетных рухавіках.

Да з'яўлення авіялайнера Boeing 787 з армаванага вугляродным валокнам пластыку, асноўным фактам авіяцыі было тое, што амаль кожны самалёт пустой масы на 60 працэнтаў складаецца з алюмінію. Гледзячы на ​​адносную вагу і трываласць алюмінія і сталі, гэта спачатку здаецца дзіўным. Так, алюміній важыць усяго на 35 працэнтаў ад сталі, аб'ём за аб'ёмам, але высокатрывалыя сталі як мінімум у тры разы мацнейшыя за высокатрывалы алюміній. Чаму б не будаваць самалёты з тонкай сталі?

Справа зводзілася да ўстойлівасці да прагіну эквівалентных канструкцый з алюмінія і сталі. Калі мы пачнем з алюмініевых і сталёвых трубак аднолькавай вагі на фут і паменшым таўшчыню сценкі, сталёвая трубка выгінецца першай, таму што яе матэрыял, які складае ўсяго адну траціну таўшчыні алюмінія, мае значна меншую здольнасць да самазамацавання.

На працягу 1970-х гадоў я працаваў з канструктарам каркасаў Фрэнкам Камільеры. Калі я спытаў яго, чаму мы не выкарысталі сталёвыя трубы большага дыяметра з больш тонкай сценкай, каб зрабіць больш лёгкія і жорсткія рамы, ён сказаў: «Калі вы гэта зробіце, вы выявіце, што вам трэба дадаць кучу матэрыялаў, напрыклад, мацавання рухавіка. каб яны не трэснулі, каб знікла эканомія вагі».

Кампанія Kawasaki упершыню выкарыстала алюмініевыя паваротныя рычагі на сваіх фабрычных матацыклах MX у пачатку 1970-х; іншыя рушылі ўслед іх прыкладу. Затым у 1980 годзе Yamaha паставіла Кені Робертса на двухтактны байк GP 500, рама якога была выраблена з прэсаванай алюмініевай трубы квадратнага перасеку. Патрэбна было шмат эксперыментаваць з дызайнам, але ў рэшце рэшт, выкарыстоўваючы ідэі іспанскага інжынера Антоніа Кобаса, рамы Yamaha GP для шашэйных гонак ператварыліся ў звыклыя вялікія двайныя алюмініевыя бэлькі сучаснасці.

Безумоўна, ёсць паспяховыя шасі іншых тыпаў - напрыклад, "рашотка" са сталёвых труб Ducati і шасі Джона Брытэна з вугляроднага валакна "скура і косці" пачатку 1990-х. Але шасі з падвойнымі алюмініевымі бэлькамі сёння сталі дамінуючымі. Я ўпэўнены, што працаздольнае шасі можа быць зроблена з фармованай фанеры пры ўмове, што яно будзе мець трывалыя балты і звычайную правераную геаметрыю.

Яшчэ адно істотнае адрозненне паміж сталлю і алюмініем заключаецца ў тым, што сталь мае так званую мяжу стомленасці: узровень працоўнага напружання, ніжэй за які тэрмін службы дэталі па сутнасці бясконцы. У большасці алюмініевых сплаваў адсутнічае мяжа стомленасці, таму алюмініевыя планеры «жывуць» на працягу запланаванай колькасці гадзін выкарыстання. Ніжэй гэтай мяжы сталь даруе нам правіны, але алюміній памятае ўсе крыўды ў выглядзе нябачных унутраных стомленых пашкоджанняў.

Прыгожае шасі GP 1990-х ніколі не магло быць асновай для масавай вытворчасці. Гэтыя шасі складаліся з частак, звараных разам з апрацаваных, прэсаваных і літых алюмініевых элементаў. Гэта не толькі складана, але і патрабуецца, каб усе тры сплавы маглі ўзаемна зварвацца. Зварка каштуе грошай і часу, нават калі яе выконваюць вытворчыя робаты.

Тэхналогія, якая зрабіла магчымымі сучасныя лёгкія чатырохтактныя рухавікі і літыя шасі, - гэта метады запаўнення формы з нізкай турбулентнасцю, якія не захопліваюць плёнкі аксіду алюмінія, якія імгненна ўтвараюцца на расплаўленым алюмініі. Такія плёнкі ўтвараюць слабыя зоны ў метале, якія ў мінулым патрабавалі, каб адліўкі былі значна тоўшчы для дасягнення належнай трываласці. Літыя дэталі з гэтых новых працэсаў могуць быць даволі складанымі, аднак сучасныя алюмініевыя шасі можна сабраць з дапамогай зварных швоў, якія можна палічыць на адной руцэ. Мяркуецца, што новыя метады ліцця дазваляюць зэканоміць 30 і больш фунтаў вагі серыйных матацыклаў.

Разам з вялікай разнастайнасцю сталей алюміній з'яўляецца асноўнай рабочай машынай чалавечай цывілізацыі, але для сучасных матацыклаў гэта больш, чым гэта. Гэта мяса матацыкла, настолькі паўсюднае, што мы амаль не бачым яго і не ўсведамляем, якой вялікай часткай прадукцыйнасці машыны мы абавязаны яму.


Час публікацыі: 20 чэрвеня 2019 г