알루미늄은 경량 구조나 높은 열 및 전기 전도성이 요구되는 모든 곳에 사용됩니다. 일반적인 스포츠바이크에는 알루미늄 실린더 블록, 헤드, 크랭크케이스, 용접된 알루미늄 섀시 및 스윙암이 있습니다. 엔진 내에서 중요한 알루미늄 응용 분야는 피스톤입니다. 피스톤은 열을 잘 전달하여 녹는점보다 훨씬 높은 연소 온도에 노출되어도 견딜 수 있습니다. 휠, 냉각수 및 오일 라디에이터, 핸드 레버 및 해당 브래킷, 상단 및 하단 포크 크라운, 상단 포크 튜브(USD 포크), 브레이크 캘리퍼 및 마스터 실린더도 마찬가지로 알루미늄입니다.

우리 모두는 용접 부분이 전설적인 포커 칩 더미와 유사한 알루미늄 섀시를 감탄하며 바라보았습니다. Aprilia의 250행정 250 레이서와 같은 섀시와 스윙암 중 일부는 우아한 예술 작품입니다.

알루미늄은 연강(60,000psi 인장)보다 더 높은 강도로 합금화 및 열처리될 수 있지만 대부분의 합금은 빠르고 쉽게 가공됩니다. 알루미늄은 주조, 단조 또는 압출될 수도 있습니다(일부 섀시 측면 빔이 만들어지는 방식). 알루미늄은 열 전도성이 높기 때문에 용접에 많은 전류량이 필요하며 뜨거운 금속은 불활성 가스 차폐(TIG 또는 헬리 아크)를 통해 대기 산소로부터 보호되어야 합니다.

알루미늄은 보크사이트 광석에서 추출하기 위해 많은 양의 전기가 필요하지만 일단 금속 형태로 존재하면 재활용 비용이 거의 들지 않으며 강철처럼 녹이 슬지 않습니다.

초기 오토바이 엔진 제조사들은 크랭크케이스에 당시의 새로운 금속을 재빠르게 채택했습니다. 그렇지 않았다면 무게가 거의 3배나 더 나가는 주철이어야 했을 것입니다. 순수 알루미늄은 매우 부드럽습니다. 아버지가 즉석에서 BB 트랩으로 1,100합금 이중 보일러를 사용하신 것에 어머니가 분노하셨던 기억이 납니다. 바닥이 움푹 패인 덩어리가 되었습니다.

구리를 사용한 단순한 합금의 강도 증가가 곧 발견되었으며, 이는 자동차 개척자 WO Bentley가 제1차 세계 대전 이전 실험용 알루미늄 피스톤에 사용한 합금이었습니다. 당시 지배적이었던 주철 피스톤에 대한 연속 테스트에서 Bentley의 첫 시도 알루미늄 피스톤은 즉시 출력을 향상시켰습니다. 그들은 더 시원하게 작동하고, 들어오는 연료-공기 혼합물을 덜 가열하고, 밀도를 더 많이 보존했습니다. 오늘날 알루미늄 피스톤은 자동차 및 오토바이 엔진에 보편적으로 사용됩니다.

보잉의 탄소섬유강화플라스틱 787 여객기가 등장하기 전까지 거의 모든 항공기의 자중 중량의 60%가 알루미늄이라는 것이 항공의 기본 사실이었습니다. 알루미늄과 강철의 상대적인 무게와 강도를 살펴보면 처음에는 이것이 이상하게 보입니다. 예, 알루미늄의 무게는 부피 대비 부피 측면에서 강철의 35%에 불과하지만 고강도 강철은 고강도 알루미늄보다 최소 3배 더 강합니다. 얇은 강철로 비행기를 만드는 것은 어떨까요?

이는 알루미늄과 강철의 등가 구조물의 좌굴에 대한 저항력으로 귀결되었습니다. 피트당 동일한 무게의 알루미늄과 강철 튜브로 시작하여 벽 두께를 줄이면 강철 튜브가 먼저 휘어집니다. 그 이유는 알루미늄의 두께가 알루미늄의 1/3에 불과하고 자체 보강 능력이 훨씬 낮기 때문입니다.

1970년대에 나는 프레임 제작자인 Frank Camillieri와 함께 일했습니다. 내가 그에게 더 가볍고 견고한 프레임을 만들기 위해 더 얇은 벽의 더 큰 직경의 강철 튜브를 사용하지 않는 이유를 물었을 때 그는 "그렇게 하면 엔진 마운트와 같은 재료에 많은 재료를 추가해야 한다는 것을 알게 됩니다. 깨지지 않도록 하여 무게 절감 효과를 잃게 됩니다.”

Kawasaki는 1970년대 초 공장 MX 자전거에 처음으로 알루미늄 스윙암을 채택했습니다. 다른 사람들도 그 뒤를 따랐습니다. 그런 다음 1980년에 Yamaha는 사각형 단면 압출 알루미늄 튜브로 프레임을 제작한 500 2행정 GP 자전거에 Kenny Roberts를 투입했습니다. 많은 디자인 실험이 필요했지만 결국 스페인 엔지니어 Antonio Cobas의 아이디어를 사용하여 Yamaha의 GP 로드 레이스 프레임은 오늘날 친숙한 대형 트윈 알루미늄 빔으로 발전했습니다.

확실히 다른 유형의 성공적인 섀시도 있습니다. 하나는 Ducati의 강철 튜브 "격자"이고 John Britten의 1990년대 초 "피부와 뼈" 탄소 섬유 섀시입니다. 그러나 오늘날에는 트윈 알루미늄 빔 섀시가 지배적인 위치에 있습니다. 내구성이 뛰어난 볼트 체결 지점과 일반적으로 입증된 기하학적 구조를 갖춘다면 성형 합판으로 작업 가능한 섀시를 만들 수 있다고 확신합니다.

강철과 알루미늄의 또 다른 중요한 차이점은 강철에는 소위 피로 한계가 있다는 것입니다. 즉, 이 이하에서는 부품의 수명이 본질적으로 무한한 작동 응력 수준입니다. 대부분의 알루미늄 합금에는 피로 한계가 없기 때문에 알루미늄 기체는 계획된 사용 시간 동안 "수명"을 유지합니다. 이 한계 이하에서는 강철이 우리의 무단 침입을 용서하지만, 알루미늄은 눈에 보이지 않는 내부 피로 손상의 형태로 모든 모욕을 기억합니다.

1990년대의 아름다운 GP 섀시는 결코 대량생산의 기반이 될 수 없었습니다. 이러한 섀시는 기계 가공, 압축 및 주조 알루미늄 요소를 함께 용접한 조각으로 구성되었습니다. 이는 복잡할 뿐만 아니라 세 가지 합금이 모두 상호 용접 가능해야 합니다. 용접을 생산 로봇이 수행하더라도 비용과 시간이 소요됩니다.

오늘날의 경량 4행정 엔진과 주조 섀시를 가능하게 만든 기술은 용융 알루미늄에 즉시 형성되는 산화알루미늄 필름을 동반하지 않는 저난류 금형 충전 방법입니다. 이러한 필름은 금속에 약한 영역을 형성하는데, 과거에는 적절한 강도를 얻기 위해 주조물을 훨씬 두꺼워야 했습니다. 이러한 새로운 공정의 주조 부품은 상당히 복잡할 수 있지만 오늘날의 알루미늄 섀시는 한 손으로 셀 수 있는 용접으로 조립할 수 있습니다. 새로운 주조 방법을 통해 생산 오토바이의 무게가 30파운드 이상 절감되는 것으로 추산됩니다.

다양한 강철과 함께 알루미늄은 인류 문명의 기본 원동력이지만 현대 오토바이의 경우 그 이상입니다. 그것은 자전거의 핵심이므로 우리가 거의 볼 수 없거나 기계의 성능이 우리에게 얼마나 많은 영향을 미치는지 인식하지 못할 정도로 널리 퍼져 있습니다.