Hliník je všude tam, kde je vyžadována buď lehká konstrukce, nebo vysoká tepelná a elektrická vodivost. Typický sportovní motocykl má hliníkový blok válců, hlavu a klikovou skříň a svařovaný hliníkový podvozek a kyvnou vidlici. V motoru je klíčovou hliníkovou aplikací jeho písty, které díky dobrému vedení tepla dokáží přežít vystavení teplotám spalování vysoko nad bodem tání. Kola, chladiče chladicí kapaliny a oleje, ruční páky a jejich držáky, horní a (často) spodní korunky vidlic, horní trubky vidlic (u vidlic USD), brzdové třmeny a hlavní válce jsou rovněž vyrobeny z hliníku.
Všichni jsme s obdivem zírali na hliníkový podvozek, jehož svary připomínají legendární spadlou hromádku pokerových žetonů. Některé z těchto podvozků a kyvných vidlic, jako například ty u dvoutaktních závodních motocyklů Aprilia s motorem 250 ccm, jsou půvabnými uměleckými díly.
Hliník lze legovat a tepelně zpracovávat na pevnost větší než měkká ocel (pevnost v tahu 60 000 psi), přesto se většina slitin obrábí rychle a snadno. Hliník lze také odlévat, kovat nebo extrudovat (tak se vyrábějí některé boční nosníky podvozku). Vysoká tepelná vodivost hliníku vyžaduje jeho svařování vysokou proudovou sílu a horký kov musí být chráněn před atmosférickým kyslíkem ochranným plynem (TIG nebo heli-arc).
Ačkoli hliník vyžaduje k získání z bauxitové rudy velké množství elektřiny, jakmile existuje v kovové formě, jeho recyklace je levná a nepodléhá rezivění, jako je tomu u oceli.
První výrobci motocyklových motorů rychle přijali tehdy nový kov pro klikové skříně, které by jinak musely být z litiny a vážily téměř třikrát více. Čistý hliník je velmi měkký – pamatuji si, jak se moje matka hněvala na to, že táta používal její dvojitý kotel ze slitiny 1 100 jako improvizovanou past na BB: Jeho dno se proměnilo v masu důlků.
Zvýšená pevnost jednoduché slitiny s mědí byla brzy objevena a právě tuto slitinu použil automobilový průkopník WO Bentley ve svých experimentálních hliníkových pístech před první světovou válkou. V po sobě jdoucích testech s tehdy dominantními litinovými písty Bentleyho první pokus s hliníkovými písty okamžitě zvýšil výkon. Chladily se, méně zahřívaly vstupní směs paliva a vzduchu a zachovaly si větší část její hustoty. Dnes se hliníkové písty všeobecně používají v automobilových a motocyklových motorech.
Až do příchodu dopravního letadla Boeing 787 z uhlíkových vláken vyztuženého plastu bylo v letectví základním faktem, že téměř každé letadlo tvořilo 60 procent prázdné hmotnosti hliníku. Při pohledu na relativní hmotnosti a pevnosti hliníku a oceli se to zpočátku zdá zvláštní. Ano, hliník váží jen o 35 procent méně než ocel, objemově, ale vysokopevnostní oceli jsou nejméně třikrát pevnější než vysokopevnostní hliník. Proč nestavit letadla z tenké oceli?
Šlo o odolnost proti vybočení ekvivalentních konstrukcí z hliníku a oceli. Pokud začneme s hliníkovými a ocelovými trubkami o stejné hmotnosti na stopu a zmenšíme tloušťku stěny, ocelová trubka se vybočí jako první, protože její materiál, který je pouze o třetinu silnější než hliník, má mnohem menší schopnost samovyztužení.
V 70. letech jsem spolupracoval s výrobcem rámů Frankem Camillierim. Když jsem se ho zeptal, proč nepoužíváme ocelové trubky s větším průměrem a tenčí stěnou k výrobě lehčích a tužších rámů, odpověděl: „Když to uděláte, zjistíte, že musíte přidat spoustu materiálu do věcí, jako jsou úchyty motoru, aby nepraskaly, takže úspora hmotnosti mizí.“
Kawasaki poprvé zavedla hliníkové kyvné vidlice na svých továrních motocyklech MX na začátku 70. let; ostatní následovaly tento příklad. V roce 1980 pak Yamaha posadila Kennyho Robertse na dvoutaktní motocykl GP o objemu 500 ccm, jehož rám byl vyroben z extrudovaných hliníkových trubek čtvercového průřezu. Bylo nutné mnoho konstrukčních experimentů, ale nakonec se s využitím nápadů španělského inženýra Antonia Cobase rámy Yamaha pro silniční závody GP vyvinuly do dnešních známých velkých dvojitých hliníkových nosníků.
Jistě existují úspěšné podvozky jiných typů – například ocelové trubkové „mřížoví“ od Ducati a podvozky z uhlíkových vláken „kůže a kosti“ od Johna Brittena z počátku 90. let. Dnes se však dominantní staly podvozky s dvojitými hliníkovými nosníky. Jsem si jistý, že funkční podvozek by mohl být vyroben z lisované překližky, za předpokladu, že by měl odolné šroubové spoje a obvyklou osvědčenou geometrii.
Dalším významným rozdílem mezi ocelí a hliníkem je, že ocel má tzv. mez únavy: úroveň provozního napětí, pod kterou je životnost součásti v podstatě nekonečná. Většina hliníkových slitin mez únavy nemá, a proto jsou hliníkové draky letadel „životnost“ stanovena na plánovaný počet hodin používání. Pod touto hranicí nám ocel odpouští naše prohřešky, ale hliník si pamatuje všechny urážky v podobě neviditelného vnitřního poškození únavou.
Krásné podvozky GP z 90. let se nikdy nemohly stát základem pro masovou výrobu. Tyto podvozky se skládaly z kusů svařených z obráběných, lisovaných a odlitých hliníkových prvků. To je nejen složité, ale vyžaduje to, aby všechny tři slitiny byly vzájemně svařitelné. Svařování stojí peníze a čas, i když se provádí výrobními roboty.
Technologie, která umožnila výrobu dnešních lehkých čtyřtaktních motorů a litých podvozků, jsou metody plnění forem s nízkou turbulencí, které nestrhávají filmy oxidu hlinitého, jež se okamžitě tvoří na roztaveném hliníku. Takové filmy vytvářejí v kovu zóny slabiny, které v minulosti vyžadovaly mnohem silnější odlitky pro dosažení dostatečné pevnosti. Odlitky z těchto nových procesů mohou být poměrně složité, přesto dnešní hliníkové podvozky lze sestavit se svarovými spoji, které lze spočítat na prstech jedné ruky. Odhaduje se, že nové metody odlévání ušetří u sériově vyráběných motocyklů 13 a více kilogramů hmotnosti.
Spolu s širokou škálou ocelí je hliník základním tahounem lidské civilizace, ale u moderních motocyklů je to víc než jen to. Je to podstata motocyklu, tak všudypřítomná, že ji sotva vidíme nebo si uvědomujeme, jak velkou část výkonu stroje mu vděčíme.
Čas zveřejnění: 20. června 2019