Todo o que sempre quixeches saber sobre o aluminio (tubo cadrado de aceiro doce)

O aluminio está presente en todos os lugares onde se require unha estrutura lixeira ou unha alta condutividade térmica e eléctrica. Unha moto deportiva típica ten un bloque de cilindros, unha culata e uns cárteres de aluminio, ademais dun chasis e un basculante de aluminio soldados. Dentro do motor, a aplicación crucial do aluminio son os seus pistóns, que ao conducir tan ben a calor son capaces de sobrevivir á exposición a temperaturas de combustión moi por riba do seu punto de fusión. As rodas, os radiadores de refrixerante e aceite, as pancas manuais e os seus soportes, as coroas da forquilla superior e (a miúdo) inferior, os tubos da forquilla superiores (nas forquillas USD), as pinzas de freo e os cilindros mestres tamén son de aluminio.

Todos contemplamos con admiración un chasis de aluminio cuxas soldaduras semellan á lendaria pila de fichas de póker caídas. Algúns destes chasis e basculantes, como os das Aprilia 250 de dous tempos, son elegantes obras de arte.

O aluminio pódese aliar e tratar termicamente a resistencias maiores que as do aceiro doce (tracción de 60 000 psi), pero a maioría das aliaxes mecanízanse rápida e facilmente. O aluminio tamén se pode fundir, forxar ou extruír (que é como se fabrican algunhas vigas laterais do chasis). A alta condutividade térmica do aluminio fai que a súa soldadura requira moita amperaxe e o metal quente deba protexerse do osíxeno atmosférico mediante unha protección con gas inerte (TIG ou heliarco).

Aínda que o aluminio require grandes cantidades de electricidade para extraerse do seu mineral de bauxita, unha vez que existe en forma metálica, custa pouco reciclalo e non se perde na oxidación, como si o fai o aceiro.

Os primeiros fabricantes de motores de motocicleta adoptaron rapidamente o metal, daquela novo, para os cárteres, que doutro xeito terían que ser de ferro fundido que pesaba case tres veces máis. O aluminio puro é moi brando; lembro a rabia da miña nai porque o meu pai usaba o seu baño María de aliaxe de 1.100 rodas como trampa de aire improvisada: o seu fondo converteuse nunha masa de coviñas.

A maior resistencia dunha aliaxe simple con cobre descubriuse axiña, e foi unha aliaxe deste tipo a que o pioneiro do automóbil W. O. Bentley empregou nos seus pistóns de aluminio experimentais previos á Primeira Guerra Mundial. En probas consecutivas contra os pistóns de ferro fundido que entón eran dominantes, os pistóns de aluminio de primeira proba de Bentley aumentaron inmediatamente a potencia. Funcionaban máis fríos, quentaban menos a mestura de combustible e aire entrante e conservaban máis da súa densidade. Hoxe en día, os pistóns de aluminio úsanse universalmente en motores de automóbiles e motocicletas.

Ata a chegada do avión de pasaxeiros 787 de Boeing, reforzado con fibra de carbono, era un feito básico da aviación que case todos os avións tiñan un 60 % de peso en baleiro e eran de aluminio. Observando os pesos e as resistencias relativas do aluminio e o aceiro, isto parece estraño a primeira vista. Si, o aluminio só pesa un 35 % menos que o aceiro, volume a volume, pero os aceiros de alta resistencia son polo menos tres veces máis fortes que os aluminios de alta resistencia. Por que non construír avións con aceiro fino?

Resultou á resistencia á flexión de estruturas equivalentes de aluminio e aceiro. Se comezamos con tubos de aluminio e aceiro do mesmo peso por pé e reducimos o grosor da parede, o tubo de aceiro flexiónase primeiro porque o seu material, sendo só un terzo do grosor do aluminio, ten moita menos capacidade de autoapuntalamento.

Durante a década de 1970, traballei co construtor de cadros Frank Camillieri. Cando lle preguntei por que non usabamos tubos de aceiro de maior diámetro e paredes máis delgadas para facer cadros máis lixeiros e ríxidos, respondeu: "Cando fas iso, decátaste de que tes que engadir moito material a cousas como os soportes do motor para evitar que se rachen, polo que ese aforro de peso desaparece".

Kawasaki adoptou por primeira vez os basculantes de aluminio nas súas motos de motocross de fábrica a principios da década de 1970; as demais seguiron o exemplo. Despois, en 1980, Yamaha puxo a Kenny Roberts nunha moto GP de dous tempos 500 cuxo cadro estaba fabricado con tubos de aluminio extruídos de sección cadrada. Foi necesaria moita experimentación no deseño, pero finalmente, utilizando as ideas do enxeñeiro español Antonio Cobas, os cadros de carreiras GP de Yamaha evolucionaron ata converterse nas coñecidas grandes vigas xemelgas de aluminio actuais.

Certamente hai chasis exitosos doutros tipos, como o "enreixado" de tubos de aceiro de Ducati e o chasis de fibra de carbono "pel e ósos" de John Britten de principios da década de 1990. Pero os chasis de viga dobre de aluminio convertéronse no dominante hoxe en día. Estou seguro de que un chasis viable podería estar feito de madeira contrachapada moldeada, sempre que tivese puntos de parafuso duradeiros e a xeometría probada habitual.

Outra diferenza significativa entre o aceiro e o aluminio é que o aceiro ten o que se denomina límite de fatiga: un nivel de tensión de traballo por debaixo do cal a vida útil da peza é esencialmente infinita. A maioría das aliaxes de aluminio carecen de límite de fatiga, razón pola cal as estruturas de aluminio teñen unha "vida útil" dun número planificado de horas de uso. Por debaixo deste límite, o aceiro perdoanos as nosas ofensas, pero o aluminio lembra todos os insultos en forma de danos internos invisibles por fatiga.

O fermoso chasis GP da década de 1990 nunca podería ter sido unha base para a produción en masa. Eses chasis consistían en pezas soldadas entre si a partir de elementos de aluminio mecanizado, prensado e fundido. Non só é complexo, senón que require que as tres aliaxes sexan mutuamente soldables. A soldadura custa diñeiro e tempo, mesmo se a realizan robots de produción.

A tecnoloxía que fixo posibles os motores de catro tempos lixeiros e os chasis fundidos actuais son os métodos de recheo de moldes de baixa turbulencia que non arrastran as películas de óxido de aluminio que se forman instantaneamente no aluminio fundido. Estas películas forman zonas de debilidade no metal que, no pasado, requirían que as pezas fundidas fosen moito máis grosas para lograr unha resistencia axeitada. As pezas fundidas destes novos procesos poden ser bastante complexas, pero os chasis de aluminio actuais pódense montar con soldaduras que se poden contar coas mans dunha soa man. Estímase que os novos métodos de fundición aforran 30 ou máis libras de peso nas motocicletas de produción.

Xunto coa ampla variedade de aceiros, o aluminio é un elemento básico da civilización humana, pero é máis que iso para as motocicletas modernas. É a esencia dunha moto, tan omnipresente que apenas a vemos ou recoñecemos canto do rendemento da máquina lle debemos.


Data de publicación: 20 de xuño de 2019