Alumiiniumi leidub kõikjal, kus on vaja kas kerget konstruktsiooni või suurt soojus- ja elektrijuhtivust. Tüüpilisel sportmootorrattal on alumiiniumist silindriplokk, pea ja karterid, lisaks keevitatud alumiiniumist šassii ja õõtshoob. Mootoris on alumiiniumi oluliseks rakenduseks kolvid, mis tänu heale soojusjuhtivusele taluvad põlemistemperatuure, mis on palju kõrgemad nende sulamistemperatuurist. Rattad, jahutusvedeliku ja õliradiaatorid, käsihoovad ja nende kronsteinid, ülemised ja (sageli) alumised kahvli kroonid, ülemised kahvlitorud (USD kahvlites), pidurisadulad ja peasilindrid on samuti alumiiniumist.
Me kõik oleme imetlusega vahtinud alumiiniumraami, mille keevisõmblused meenutavad legendaarset maha kukkunud pokkerižetoonide virna. Mõned neist šassiidest ja õõtshoobadest, näiteks Aprilia kahetaktiliste 250 võidusõidumootorrataste omad, on graatsilised kunstiteosed.
Alumiiniumi saab legeerida ja kuumtöödelda tugevamaks kui pehmet terast (tõmbetugevus 60 000 psi), kuid enamikku sulameid saab kiiresti ja lihtsalt töödelda. Alumiiniumi saab ka valada, sepistada või ekstrudeerida (nii valmistatakse mõningaid šassii külgtalasid). Alumiiniumi kõrge soojusjuhtivus muudab selle keevitamise vajalikuks suure voolutugevuse ja kuuma metalli tuleb atmosfäärihapniku eest kaitsta inertgaasiga (TIG või spiraalkaar).
Kuigi alumiinium vajab boksiidimaagist eraldamiseks suures koguses elektrit, on selle metallilises vormis taaskasutamine odav ja see ei roosteta nagu teras.
Varased mootorrattamootorite tootjad võtsid karterite jaoks kiiresti kasutusele tollal uue metalli, mis muidu oleks pidanud olema peaaegu kolm korda raskem malm. Puhas alumiinium on väga pehme – mäletan ema viha isa peale, kes kasutas oma 1100-sulamist topeltkatelt improviseeritud õhulõksuna: selle põhjast sai lohkude mass.
Peagi avastati lihtsa vasesulami suurem tugevus ja just sellist sulamit kasutas autopioneer W. O. Bentley oma Esimese maailmasõja eelsetes eksperimentaalsetes alumiiniumkolbides. Järjestikustel katsetel tolleaegsete domineerivate malmist kolbidega suurendasid Bentley esimesed alumiiniumkolvid kohe võimsust. Need töötasid jahedamalt, soojendasid sissetulevat kütuse-õhu segu vähem ja säilitasid rohkem selle tihedust. Tänapäeval kasutatakse alumiiniumkolbe universaalselt nii auto- kui ka mootorrattamootorites.
Kuni Boeingi süsinikkiust tugevdatud plastist 787 reisilennuki tulekuni oli lennunduses põhitõde, et peaaegu iga lennuki tühimass oli 60 protsenti alumiiniumist. Alumiiniumi ja terase suhtelist kaalu ja tugevust vaadates tundub see esmapilgul kummaline. Jah, alumiinium kaalub mahu kohta vaid 35 protsenti terase omast, kuid ülitugevad terased on vähemalt kolm korda tugevamad kui ülitugevad alumiiniumid. Miks mitte ehitada lennukeid õhukesest terasest?
See taandus alumiiniumist ja terasest samaväärsete konstruktsioonide paindumiskindlusele. Kui alustame sama kaaluga jala kohta alumiinium- ja terastorudega ning vähendame seina paksust, siis paindub esimesena terastoru, kuna selle materjalil, mis on vaid kolmandik alumiiniumi paksusest, on palju väiksem isepingulduvusvõime.
1970. aastatel töötasin raamiehitaja Frank Camillieriga. Kui küsisin temalt, miks me ei kasuta kergemate ja jäigemate raamide valmistamiseks suurema läbimõõduga ja õhema seinaga terastorusid, vastas ta: „Kui seda teha, tuleb sellistele asjadele nagu mootorikinnitused lisada hunnik materjali, et need ei praguneks, nii et kaalusääst kaob ära.“
Kawasaki võttis oma tehase MX-ratastel esmakordselt alumiiniumist õõtshoovad kasutusele 1970. aastate alguses; teised järgnesid eeskujule. Seejärel, 1980. aastal, pani Yamaha Kenny Robertsi 500 kahetaktilisele GP-rattale, mille raam oli valmistatud ruudukujulisest pressitud alumiiniumtorust. Oli vaja palju disainikatsetusi, kuid lõpuks, kasutades Hispaania inseneri Antonio Cobase ideid, arenesid Yamaha GP maanteesõidu raamid tänapäeval tuttavateks suurteks kahekordseteks alumiiniumist taladeks.
Kindlasti on olemas ka teist tüüpi edukaid šassiisid – näiteks Ducati terastorudest „võre“ ja John Britteni 1990. aastate alguse „nahast ja luudest“ süsinikkiust šassii. Kuid tänapäeval on domineerivaks muutunud kahe alumiiniumtalaga šassiid. Olen kindel, et toimivat šassiid saaks valmistada vormitud vineerist, kui sellel oleksid vastupidavad poltkinnitused ja tavapärane tõestatud geomeetria.
Teine oluline erinevus terase ja alumiiniumi vahel on see, et terasel on nn väsimuspiir: tööpingetase, millest allpool on detaili eluiga sisuliselt lõpmatu. Enamikul alumiiniumisulamistel puudub väsimuspiir, mistõttu alumiiniumist keredele rakendatakse planeeritud töötundide arvu. Sellest piirist allpool annab teras meile meie eksimused andeks, kuid alumiinium mäletab kõiki solvanguid nähtamatute sisemiste väsimuskahjustuste näol.
1990. aastate kaunid GP-šassiid poleks kunagi saanud olla masstootmise aluseks. Need šassiid koosnesid töödeldud, pressitud ja valatud alumiiniumelementidest kokku keevitatud tükkidest. See pole mitte ainult keeruline, vaid nõuab ka seda, et kõik kolm sulamit oleksid vastastikku keevitatavad. Keevitamine maksab raha ja aega, isegi kui seda teevad tootmisrobotid.
Tehnoloogia, mis on võimaldanud tänapäeva kergeid neljataktilisi mootoreid ja valatud šassiisid, on madala turbulentsusega vormitäite meetodid, mis ei kanna kaasa alumiiniumoksiidi kilesid, mis koheselt sulaalumiiniumile tekivad. Sellised kiled moodustavad metallis nõrku kohti, mille tõttu varem pidid valandid piisava tugevuse saavutamiseks olema palju paksemad. Nende uute protsesside abil valatud osad võivad olla üsna keerulised, kuid tänapäeva alumiiniumšassiisid saab kokku panna ühe käe sõrmedel loetavate keevisõmblustega. Hinnanguliselt säästavad uued valamismeetodid seeriatootmises olevate mootorrataste kaalu 30 või rohkem naela.
Koos paljude erinevate terastega on alumiinium inimtsivilisatsiooni põhiline tööhobune, kuid tänapäeva mootorrataste puhul on see enamat. See on mootorratta sisu, nii kõikjalolev, et me vaevu näeme seda või tunnistame, kui suure osa masina jõudlusest me sellele võlgneme.
Postituse aeg: 20. juuni 2019