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

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

Tots hem contemplat amb admiració un xassís d'alumini les soldadures del qual semblen la llegendària pila de fitxes de pòquer caigudes. Alguns d'aquests xassís i basculants, com els de les motos de dos temps 250 d'Aprilia, són obres d'art elegants.

L'alumini es pot aliar i tractar tèrmicament fins a resistències superiors a la de l'acer suau (tracció de 60.000 psi), però la majoria dels aliatges es mecanitzen ràpidament i fàcilment. L'alumini també es pot fondre, forjar o extrudir (que 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 una protecció amb gas inert (TIG o heli-arc).

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

Els primers fabricants de motors de motocicleta van adoptar ràpidament el metall que aleshores era nou per als càrters, que d'altra manera haurien hagut de ser de ferro colat que pesava gairebé tres vegades més. L'alumini pur és molt tou; recordo la ràbia de la meva mare quan el meu pare va fer servir el seu bany maria d'aliatge 1.100 com a trampa d'aire improvisada: la seva part inferior es va convertir en una massa de clotets.

Aviat es va descobrir l'augment de la resistència d'un aliatge simple amb coure, i va ser aquest aliatge el que el pioner de l'automòbil WO Bentley va utilitzar en els seus pistons d'alumini experimentals previs a la Primera Guerra Mundial. En proves consecutives contra els pistons de ferro colat que aleshores dominaven, els pistons d'alumini de primera prova de Bentley van augmentar immediatament la potència. Funcionaven més freds, escalfaven menys la barreja de combustible i aire entrant i conservaven més de la seva densitat. Avui dia, els pistons d'alumini s'utilitzen universalment en motors d'automòbils i motocicletes.

Fins a l'arribada de l'avió de passatgers 787 de Boeing, amb plàstic reforçat amb fibra de carboni, era un fet bàsic de l'aviació que gairebé tots els avions tenien un pes buit del 60% d'alumini. Si mirem els pesos i les resistència relatives de l'alumini i l'acer, això a primera vista sembla estrany. Sí, l'alumini només pesa un 35% més que l'acer, volum per volum, però els acers d'alta resistència són almenys tres vegades més resistents que els aluminis d'alta resistència. Per què no construir avions amb acer prim?

Es tractava de la resistència a la flexió d'estructures equivalents d'alumini i acer. Si comencem amb tubs d'alumini i acer del mateix pes per peu i reduïm el gruix de la paret, el tub d'acer es deforma primer perquè el seu material, en ser només un terç del gruix de l'alumini, té molta menys capacitat d'autoapuntalament.

Durant la dècada del 1970, vaig treballar amb el fabricant de xassís Frank Camillieri. Quan li vaig preguntar per què no fèiem servir tubs d'acer de més diàmetre i parets més primes per fer xassís més lleugers i rígids, em va dir: "Quan fas això, t'adones que has d'afegir un munt de material a coses com els suports del motor per evitar que s'esquerdin, de manera que l'estalvi de pes desapareix".

Kawasaki va adoptar per primera vegada basculants d'alumini a les seves motos de motocross de fàbrica a principis dels anys 70; les altres van seguir l'exemple. Després, el 1980, Yamaha va posar a Kenny Roberts una moto GP de dos temps 500, el xassís de la qual estava fabricat amb un tub d'alumini extrudit de secció quadrada. Calia molta experimentació en el disseny, però finalment, utilitzant les idees de l'enginyer espanyol Antonio Cobas, els xassís de carretera GP de Yamaha van evolucionar fins a convertir-se en les conegudes grans bigues dobles d'alumini d'avui dia.

Certament hi ha xassís d'altres tipus que han tingut èxit, com ara el "reixat" 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 biga d'alumini s'han convertit en els dominants avui dia. Estic segur que un xassís funcional es podria fer de contraxapat modelat, sempre que tingués punts de fixació duradors i la geometria habitual provada.

Una altra diferència significativa entre l'acer i l'alumini és que l'acer té el que s'anomena un límit de fatiga: un nivell d'esforç de treball per sota del qual la vida útil de la peça és essencialment infinita. La majoria dels aliatges d'alumini no tenen límit de fatiga, motiu pel qual les estructures d'alumini tenen una "vida útil" d'un nombre previst d'hores d'ús. Per sota d'aquest límit, l'acer ens perdona les nostres ofenses, però l'alumini recorda tots els insults en forma de danys interns invisibles per fatiga.

El preciós xassís del GP dels anys noranta mai no hauria pogut ser una base per a la producció en massa. Aquests xassís consistien en peces soldades entre si a partir d'elements mecanitzats, premsats i d'alumini fos. Això 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 realitzen robots de producció.

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

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


Data de publicació: 20 de juny de 2019