Tot el que sempre has volgut saber sobre l'alumini (tub quadrat d'acer suau)

L'alumini és a tot arreu on es requereix una estructura lleugera o una alta conductivitat tèrmica i elèctrica. La típica moto esportiva té un bloc de cilindres, capçal i càrters d'alumini, a més d'un xassís i un basculant d'alumini soldat. Dins del motor, l'aplicació crucial de l'alumini són els seus pistons, que en conduir la calor tan bé són capaços de sobreviure a l'exposició a temperatures de combustió molt per sobre del seu punt de fusió. Les rodes, els radiadors de refrigerant i d'oli, les palanques manuals i els seus suports, les corones de la forquilla superior i (sovint) inferiors, els tubs de la forquilla superiors (en forquilles USD), les pinces de fre i els cilindres mestres també són d'alumini.

Tots hem mirat amb admiració un xassís d'alumini les soldadures del qual s'assemblen a la fabulosa pila caiguda de fitxes de pòquer. Alguns d'aquests xassís i basculants, com els dels 250 de dos temps d'Aprilia, són obres d'art elegants.

L'alumini es pot aliar i tractar tèrmicament amb forces superiors a les de l'acer suau (60.000 psi de tracció), però la majoria d'aliatges es maquinen ràpidament i fàcilment. L'alumini també pot ser fos, forjat o extruït (és com es fabriquen algunes bigues laterals del xassís). L'alta conductivitat tèrmica de l'alumini fa que la seva soldadura requereixi molt amperatge, i el metall calent s'ha de protegir de l'oxigen atmosfèric mitjançant un blindatge de gas inert (TIG o heli-arc).

Tot i que l'alumini requereix grans quantitats d'electricitat per guanyar-se del seu mineral de bauxita, un cop existeix en forma metàl·lica, costa poc de reciclar i no es perd a l'oxidació, com pot ser l'acer.

Els primers fabricants de motors de motocicletes van adoptar ràpidament el metall nou per als càrters, que d'altra manera hauria hagut de ser de ferro colat amb un pes gairebé tres vegades més. L'alumini pur és molt suau: recordo la ira de la meva mare per l'ús que el meu pare feia de la seva caldera doble de 1.100 aliatges com a trampa improvisada de BB: el seu fons es va convertir en una massa de clots.

Aviat es va descobrir l'augment de la resistència d'un aliatge simple amb coure, i era un aliatge tal que el pioner de l'automòbil WO Bentley va utilitzar en els seus pistons experimentals d'alumini anteriors a la Primera Guerra Mundial. En proves consecutives contra els pistons de ferro colat aleshores dominants, els pistons d'alumini de primer intent de Bentley van augmentar immediatament la potència. Van funcionar més freds, van escalfar menys la barreja de combustible i aire entrant i van preservar més la seva densitat. Avui en dia, els pistons d'alumini s'utilitzen universalment en motors d'automòbils i motocicletes.

Fins a l'arribada de l'avió 787 de plàstic reforçat amb fibra de carboni de Boeing, era un fet bàsic de l'aviació que el pes buit de gairebé tots els avions era un 60 per cent d'alumini. Tenint en compte els pesos i les forces relatives de l'alumini i l'acer, això al principi sembla estrany. Sí, l'alumini només pesa un 35 per cent tant que l'acer, volum per volum, però els acers d'alta resistència són almenys tres vegades més forts que els aluminis d'alta resistència. Per què no construir avions amb acer prim?

Es va reduir a la resistència al pandeig d'estructures equivalents d'alumini i acer. Si comencem amb tubs d'alumini i d'acer del mateix pes per peu, i reduïm el gruix de la paret, el tub d'acer s'enfonsa primer perquè el seu material, amb només un terç del gruix de l'alumini, té molta menys capacitat d'autoarriostrament.

Durant la dècada de 1970, vaig treballar amb el constructor de marcs Frank Camillieri. Quan li vaig preguntar per què no vam utilitzar tubs d'acer de diàmetre més gran de parets més primes per fer marcs més lleugers i rígids, va dir: "Quan feu això, trobeu que heu d'afegir un munt de material per farcir com els suports del motor. evita que s'esquerdin, de manera que l'estalvi de pes desaparegui".

Kawasaki va adoptar per primera vegada els braços oscil·lants d'alumini a les seves bicicletes MX de fàbrica a principis dels anys setanta; els altres van seguir el mateix. Llavors, l'any 1980, Yamaha va posar Kenny Roberts en una bicicleta GP de dos temps de 500 el marc de la qual es va fabricar amb un tub d'alumini extruït de secció quadrada. Va ser necessària molta experimentació de disseny, però finalment, utilitzant les idees de l'enginyer espanyol Antonio Cobas, els quadres de carreres de carretera GP de Yamaha van evolucionar cap a les grans bigues d'alumini d'avui.

Certament, hi ha xassís reeixits d'altres tipus: el "enreixat" de tubs d'acer de Ducati i el xassís de fibra de carboni "pell i ossos" de John Britten de principis dels anys noranta. Però els xassís de doble bigues d'alumini s'han convertit en dominants avui. Estic segur que un xassís viable es podria fer de fusta contraxapada modelada, sempre que tingués punts de cargol duradors i la geometria provada habitual.

Una altra diferència significativa entre l'acer i l'alumini és que l'acer té el que s'anomena límit de fatiga: un nivell de tensió de treball per sota del qual la vida útil de la peça és essencialment infinita. La majoria d'aliatges d'alumini no tenen un límit de fatiga, i és per això que les cèl·lules d'avió d'alumini tenen una vida útil durant un nombre d'hores d'ús previst. Per sota d'aquest límit, l'acer ens perdona les nostres faltes, però l'alumini recorda tots els insults en forma de danys invisibles per fatiga interna.

El preciós xassís GP dels anys 90 mai podria haver estat una base per a la producció en massa. Aquests xassís constaven de peces soldades entre elles a partir d'elements mecanitzats, premsats i d'alumini fos. No només és complex, sinó que requereix que els tres aliatges siguin mútuament soldables. La soldadura costa diners i temps, fins i tot si la fan robots de producció.

La tecnologia que ha fet possible els motors lleugers de quatre temps i el xassís de fosa actuals són els mètodes d'ompliment de motlles de baixa turbulència que no arrastren les pel·lícules d'òxid d'alumini que es formen instantàniament a l'alumini fos. Aquestes pel·lícules formen zones de debilitat en el metall que, en el passat, requerien que les foses fossin molt més gruixudes per aconseguir una resistència adequada. Les peces de fosa d'aquests nous processos poden ser força complexes, però el xassís d'alumini actual es pot muntar amb soldadures comptables d'una mà. S'estima que els nous mètodes de fosa estalvien 30 lliures o més de pes a les motocicletes de producció.

Juntament amb la gran varietat d'acers, l'alumini és un cavall de batalla bàsic de la civilització humana, però és més que això per a les motocicletes modernes. És la carn d'una bicicleta, tan omnipresent que amb prou feines la veiem o reconeixem quant del rendiment de la màquina li devem.


Hora de publicació: 20-juny-2019