Alt du nogensinde har ønsket at vide om aluminium (firkantrør i blødt stål)

Aluminium findes overalt, hvor der kræves enten letvægtsstruktur eller høj termisk og elektrisk ledningsevne. Den typiske sportsmotorcykel har en cylinderblok, topstykke og krumtaphuse i aluminium, plus et svejset aluminiumschassis og svingarm. Inde i motoren er den afgørende aluminiumsapplikation dens stempler, som ved at lede varme så godt er i stand til at overleve udsættelse for forbrændingstemperaturer langt over deres smeltepunkt. Hjul, kølevæske- og olieradiatorer, håndtag og deres beslag, øverste og (ofte) nederste gaffelkroner, øvre gaffelrør (i USD-gafler), bremsekalibre og hovedcylindere er ligeledes af aluminium.

Vi har alle stirret beundret på et aluminiumschassis, hvis svejsninger ligner den sagnomspundne, faldne stak pokerchips. Nogle af disse chassis og svingarme, som dem på Aprilias totakts 250 racermotorcykler, er yndefulde kunstværker.

Aluminium kan legeres og varmebehandles til styrker, der er større end blødt stål (60.000 psi trækstyrke), men de fleste legeringer kan bearbejdes hurtigt og nemt. Aluminium kan også støbes, smedes eller ekstruderes (hvilket er sådan nogle chassissidebjælker fremstilles). Aluminiums høje varmeledningsevne gør, at svejsningen kræver en høj strømstyrke, og det varme metal skal beskyttes mod atmosfærisk ilt ved hjælp af inertgasafskærmning (TIG eller helibue).

Selvom aluminium kræver store mængder elektricitet at udvinde fra sin bauxitmalm, koster det ikke meget at genbruge, når det først findes i metallisk form, og det går ikke tabt til rust, som stål kan være.

Tidlige producenter af motorcykelmotorer tog hurtigt det dengang nye metal til krumtaphuse, som ellers skulle have været lavet af støbejern og vejede næsten tre gange mere. Ren aluminium er meget blødt – jeg husker min mors vrede over min fars brug af hendes dobbeltkedel i 1.100-legering som en improviseret BB-fælde: Dens bund blev til en masse smilehuller.

Den øgede styrke af en simpel legering med kobber blev hurtigt opdaget, og det var netop en sådan legering, som bilpioneren WO Bentley brugte i sine eksperimentelle aluminiumstempler før Første Verdenskrig. I dobbelttest mod de dengang dominerende støbejernstempler øgede Bentleys første forsøg med aluminiumstempler straks effekten. De kørte køligere, opvarmede den indkommende brændstof-luftblanding mindre og bevarede mere af dens densitet. I dag bruges aluminiumstempler universelt i bil- og motorcykelmotorer.

Indtil Boeings 787-passagerfly af kulfiberforstærket plastik kom, var det en grundlæggende kendsgerning inden for luftfart, at næsten alle flys egenvægt bestod af 60 procent aluminium. Når man ser på de relative vægte og styrker af aluminium og stål, virker dette i første omgang mærkeligt. Ja, aluminium vejer kun 35 procent så meget som stål, volumen for volumen, men højstyrkestål er mindst tre gange stærkere end højstyrkealuminium. Hvorfor ikke bygge fly af tyndt stål?

Det handlede om modstanden mod udbøjning af tilsvarende strukturer af aluminium og stål. Hvis vi starter med aluminium- og stålrør med samme vægt pr. fod, og vi reducerer vægtykkelsen, vil stålrøret først udbøjle, fordi materialet, der kun er en tredjedel så tykt som aluminiumet, har meget mindre selvafstivende evne.

I 1970'erne arbejdede jeg sammen med stelbyggeren Frank Camillieri. Da jeg spurgte ham, hvorfor vi ikke brugte stålrør med større diameter og tyndere vægge til at lave lettere og stivere stel, sagde han: "Når man gør det, opdager man, at man er nødt til at tilføje en masse materiale til ting som motorophæng for at forhindre dem i at revne, så vægtbesparelsen forsvinder."

Kawasaki indførte først aluminiumsvingarme på sine fabriksmonterede MX-cykler i begyndelsen af ​​1970'erne; de ​​andre fulgte trop. I 1980 satte Yamaha Kenny Roberts på en 500 totakts GP-cykel, hvis stel var fremstillet af ekstruderede aluminiumsrør med firkantet tværsnit. En masse designeksperimenter var nødvendige, men til sidst, ved hjælp af ideerne fra den spanske ingeniør Antonio Cobas, udviklede Yamahas GP-landevejsstel sig til de velkendte store dobbelte aluminiumsbjælker, vi kender i dag.

Der findes helt sikkert succesfulde chassis af andre typer – for eksempel Ducatis stålrørs-"espalier" og John Brittens "skin and bones"-kulfiberchassis fra starten af ​​1990'erne. Men dobbelte aluminiumsbjælkechassis er blevet dominerende i dag. Jeg er overbevist om, at et brugbart chassis kunne laves af støbt krydsfiner, forudsat at det havde holdbare boltepunkter og den sædvanlige gennemprøvede geometri.

En anden væsentlig forskel mellem stål og aluminium er, at stål har det, der kaldes en udmattelsesgrænse: et arbejdsspændingsniveau, under hvilket delens levetid i det væsentlige er uendelig. De fleste aluminiumslegeringer mangler en udmattelsesgrænse, hvilket er grunden til, at flystel af aluminium "levetidsbegrænses" til et planlagt antal timers brug. Under denne grænse tilgiver stål os vores overtrædelser, men aluminium husker alle fornærmelser i form af usynlige indre udmattelsesskader.

De smukke GP-chassis fra 1990'erne kunne aldrig have været grundlaget for masseproduktion. Disse chassis bestod af dele svejset sammen af ​​maskinbearbejdede, pressede og støbte aluminiumselementer. Ikke alene er det komplekst, men det kræver også, at alle tre legeringer kan svejses indbyrdes. Svejsning koster penge og tid, selvom det udføres af produktionsrobotter.

Teknologien, der har muliggjort nutidens lette firetaktsmotorer og støbte chassis, er lavturbulensformfyldningsmetoder, der ikke medriver de aluminiumoxidfilm, der øjeblikkeligt dannes på smeltet aluminium. Sådanne film danner svaghedszoner i metallet, som tidligere krævede, at støbegodset var meget tykkere for at opnå tilstrækkelig styrke. Støbte dele fra disse nye processer kan være ret komplekse, men nutidens aluminiumchassis kan samles med svejsninger, der kan tælles på én hånd. Det anslås, at de nye støbemetoder sparer 14 kg eller mere vægt i produktionsmotorcykler.

Sammen med det store udvalg af stål er aluminium en grundlæggende arbejdshest i den menneskelige civilisation, men det er mere end det for moderne motorcykler. Det er selve kødet i en motorcykel, så allestedsnærværende, at vi knap nok ser det eller anerkender, hvor meget af maskinens ydeevne vi skylder det.


Opslagstidspunkt: 20. juni 2019