Све што сте икада желели да знате о алуминијуму (квадратна цев од меког челика)

Алуминијум је свуда где је потребна или лагана структура или висока топлотна и електрична проводљивост. Типичан спортски бицикл има алуминијумски блок цилиндра, главу и кућиште, плус заварену алуминијумску шасију и замашну полугу. Унутар мотора, кључна примена алуминијума су његови клипови, који тако добро проводећи топлоту могу да преживе излагање температурама сагоревања које су далеко изнад њихове тачке топљења. Точкови, радијатори за расхладну течност и уље, ручне полуге и њихови носачи, горње и (често) доње круне виљушке, горње цеви виљушке (у УСД виљушкама), кочионе чељусти и главни цилиндри су такође алуминијумски.

Сви смо са дивљењем зурили у алуминијумску шасију чији завари личе на легендарну палу гомилу чипова за покер. Неке од ових шасија и љуљачке, као што су оне Априлијиних двотактних 250 тркача, су грациозна уметничка дела.

Алуминијум се може легирати и термички обрадити до јачине веће од оне од меког челика (затезна снага од 60.000 пси), али већина легура се обрађује брзо и лако. Алуминијум се такође може ливети, ковати или екструдирати (на тај начин се праве неке бочне греде шасије). Висока топлотна проводљивост алуминијума чини да његово заваривање захтева велику амперажу, а врући метал мора бити заштићен од атмосферског кисеоника заштитом од инертног гаса (ТИГ или хели-лук).

Иако алуминијум захтева велике количине електричне енергије да би добио из руде боксита, када постоји у металном облику, мало кошта рециклирање и не губи се због рђе, као што то може бити челик.

Рани произвођачи мотора за мотоцикле брзо су усвојили тада нови метал за кућиште радилице, који би иначе морао бити од ливеног гвожђа и тежи скоро три пута. Чисти алуминијум је веома мекан — сећам се гнева моје мајке што је мој тата користио њен двоструки котао од 1.100 легуре као импровизовану ББ замку: њено дно је постало маса рупица.

Убрзо је откривена повећана чврстоћа једноставне легуре са бакром, и то је била таква легура коју је пионир аутомобила ВО Бентлеи користио у својим експерименталним алуминијумским клиповима пре Првог светског рата. У узастопном тестирању против клипова од ливеног гвожђа који су тада били доминантни, Бентлеијеви алуминијумски клипови првог покушаја су одмах повећали снагу. Радили су хладније, мање загревали улазну мешавину горива и ваздуха и сачували више њене густине. Данас се алуминијумски клипови универзално користе у моторима аутомобила и мотоцикала.

До појаве Боеинговог пластичног авиона 787 ојачаног угљеничним влакнима, основна чињеница авијације је била да је празна тежина скоро сваког авиона била 60 одсто алуминијума. Гледајући релативну тежину и снагу алуминијума и челика, ово на први поглед делује чудно. Да, алуминијум тежи само 35 одсто више од челика, запремина за запремину, али челици високе чврстоће су најмање три пута јачи од алуминијума високе чврстоће. Зашто не правити авионе од танког челика?

Свело се на отпорност на извијање еквивалентних конструкција од алуминијума и челика. Ако почнемо са алуминијумским и челичним цевима исте тежине по стопи, и смањимо дебљину зида, челична цев се прво копча јер њен материјал, који је само једну трећину дебљи од алуминијума, има много мању способност самоучвршћивања.

Током 1970-их радио сам са Франком Камилијеријем који је градио оквире. Када сам га питао зашто нисмо користили челичне цеви већег пречника са тањим зидом да направимо лакше и чвршће оквире, рекао је: „Када то урадите, схватићете да морате да додате гомилу материјала стварима као што су носачи мотора на чувајте их од пуцања, тако да уштеда на тежини нестане."

Кавасаки је први пут усвојио алуминијумске љуљачке на својим фабричким МКС бициклима раних 1970-их; остали су следили њихов пример. Затим је 1980. Иамаха ставила Кеннија Робертса на 500 двотактни ГП бицикл чији је оквир направљен од екструдиране алуминијумске цеви квадратног пресека. Било је неопходно много експериментисања у дизајну, али на крају, користећи идеје шпанског инжењера Антонија Кобаса, Иамахини ГП рамови за друмске трке еволуирали су у познате велике двоструке алуминијумске греде данашњице.

Свакако да постоје успешне шасије и других типова — Дуцатијева „решетка“ од челичне цеви за једну, и шасија од угљеничних влакана „кожа и кости“ Џона Бритена из раних 1990-их. Али шасије са двоструком алуминијумском гредом данас су постале доминантне. Уверен сам да би изводљива шасија могла да се направи од ливене шперплоче, под условом да има издржљиве тачке за вијке и уобичајену доказану геометрију.

Још једна значајна разлика између челика и алуминијума је у томе што челик има оно што се зове граница замора: ниво радног напона испод којег је животни век дела у суштини бесконачан. Већина алуминијумских легура нема ограничење замора, због чега су алуминијумски оквири авиона „доживљени“ за планирани број сати употребе. Испод ове границе, челик нам опрашта наше преступе, али алуминијум памти све увреде у виду невидљивих оштећења унутрашњег замора.

Прелепа ГП шасија из 1990-их никада није могла бити основа за масовну производњу. Те шасије су се састојале од делова заварених заједно од машински обрађених, пресованих и ливених алуминијумских елемената. Не само да је то сложено, већ захтева да све три легуре буду међусобно заварљиве. Заваривање кошта новац и време, чак и ако га изводе производни роботи.

Технологија која је омогућила данашње лагане четворотактне моторе и ливену шасију су методе пуњења калупа ниске турбуленције које не увлаче филмове алуминијум оксида који се тренутно формирају на растопљеном алуминијуму. Такви филмови формирају зоне слабости у металу које су у прошлости захтевале да одливци буду много дебљи да би се постигла одговарајућа чврстоћа. Ливени делови из ових нових процеса могу бити прилично сложени, али данашња алуминијумска шасија се може склопити са завареним шавовима који се могу пребројати с једне стране. Процењује се да нове методе ливења штеде 30 или више килограма тежине у производњи мотоцикала.

Заједно са широким спектром челика, алуминијум је основна радна снага људске цивилизације, али је више од тога за модерне мотоцикле. То је месо бицикла, толико свеприсутно да га једва видимо или признајемо колики део перформанси машине дугујемо.


Време објаве: 20.06.2019