Viskas, ką kada nors norėjote žinoti apie aliuminį (mažaanglio plieno kvadratinius vamzdžius)

Aliuminis yra visur, kur reikalinga lengva konstrukcija arba didelis šilumos ir elektros laidumas. Tipiškas sportinis motociklas turi aliuminio cilindrų bloką, galvutę ir karteris, taip pat suvirintą aliuminio važiuoklę ir svyruoklę. Variklyje svarbiausia aliuminio dalis yra stūmokliai, kurie dėl gero šilumos laidumo gali atlaikyti degimo temperatūrą, gerokai aukštesnę už jų lydymosi temperatūrą. Ratai, aušinimo skysčio ir alyvos radiatoriai, rankenos ir jų laikikliai, viršutinė ir (dažnai) apatinė šakės vainikėliai, viršutiniai šakės vamzdžiai (USD šakėse), stabdžių suportai ir pagrindiniai cilindrai taip pat yra iš aliuminio.

Visi esame su susižavėjimu spoksoję į aliuminio važiuoklę, kurios suvirinimo siūlės primena legendinę nukritusią pokerio žetonų krūvelę. Kai kurios iš šių važiuoklių ir svyruoklių, pavyzdžiui, „Aprilia“ dvitakčių 250 lenktyninių motociklų, yra grakštūs meno kūriniai.

Aliuminį galima legiruoti ir termiškai apdoroti iki didesnio stiprumo nei mažaanglis plienas (tempimo stipris 60 000 psi), tačiau dauguma lydinių apdirbami greitai ir lengvai. Aliuminį taip pat galima lieti, kalti arba ekstruduoti (taip gaminamos kai kurios važiuoklės šoninės sijos). Dėl didelio aliuminio šilumos laidumo jo suvirinimui reikia daug srovės srovės, o karštą metalą reikia apsaugoti nuo atmosferos deguonies inertinių dujų ekranavimu (TIG arba spiraliniu lanku).

Nors aliuminiui išgauti iš boksito rūdos reikia daug elektros energijos, kai jis tampa metaliniu, jį perdirbti kainuoja nedaug ir jis nerūdija, kaip tai daroma su plienu.

Ankstyvieji motociklų variklių gamintojai greitai perėmė tuo metu naują metalą karteriams, kurie kitaip būtų buvę pagaminti iš beveik tris kartus sunkesnio ketaus. Grynas aliuminis yra labai minkštas – prisimenu, kaip mama pyko, kai tėtis savo 1100 lydinio dvigubą katilą naudojo kaip improvizuotą BB gaudyklę: jo dugnas tapo duobučių mase.

Netrukus buvo atrastas padidėjęs paprasto lydinio su variu stiprumas, ir būtent šį lydinį automobilių pramonės pradininkas W. O. Bentley panaudojo savo eksperimentiniuose aliuminio stūmokliuose prieš Pirmąjį pasaulinį karą. Atliekant nuoseklius bandymus su tuo metu dominuojančiais ketaus stūmokliais, pirmieji „Bentley“ aliuminio stūmokliai iš karto padidino galią. Jie veikė vėsiau, mažiau kaitino tiekiamą kuro ir oro mišinį ir labiau išsaugojo jo tankį. Šiandien aliuminio stūmokliai visuotinai naudojami automobilių ir motociklų varikliuose.

Iki „Boeing“ anglies pluoštu armuoto plastiko 787 lėktuvo atsiradimo aviacijoje buvo laikomasi pagrindinio fakto, kad beveik kiekvieno lėktuvo tuščio svorio sudaro 60 procentų aliuminio. Žvelgiant į santykinį aliuminio ir plieno svorį bei stiprumą, iš pradžių tai atrodo keista. Taip, aliuminis sveria tik 35 procentus plieno tūrio, tačiau didelio stiprumo plienas yra bent tris kartus stipresnis už didelio stiprumo aliuminį. Kodėl gi nekonstruoti lėktuvų iš plono plieno?

Viskas priklausė nuo lygiaverčių aliuminio ir plieno konstrukcijų atsparumo išlinkimui. Jei pradėtume nuo vienodo svorio vienai pėdai aliuminio ir plieno vamzdžių ir sumažintume sienelės storį, pirmiausia išlinktų plieninis vamzdis, nes jo medžiaga, būdama tik trečdaliu storesnė nei aliuminio, turi daug mažesnes savaimines tvirtumo savybes.

Aštuntajame dešimtmetyje dirbau su rėmų gamintoju Franku Camillieri. Kai paklausiau jo, kodėl nenaudojame didesnio skersmens ir plonesnių sienelių plieninių vamzdžių, kad pagamintume lengvesnius ir standesnius rėmus, jis atsakė: „Kai tai darai, pastebi, kad į tokius dalykus kaip variklio laikikliai reikia pridėti daug medžiagos, kad jie nesutrūkinėtų, todėl svorio taupymas išnyksta.“

„Kawasaki“ pirmą kartą aliuminio svyruokles savo gamykliniuose MX motocikluose pradėjo montuoti aštuntojo dešimtmečio pradžioje; kiti pasekė jų pavyzdžiu. 1980 m. „Yamaha“ Kenny Robertso sukonstravo 500 dvitaktį GP motociklą, kurio rėmas buvo pagamintas iš kvadratinio skerspjūvio presuoto aliuminio vamzdžio. Reikėjo daug eksperimentuoti su dizainu, tačiau galiausiai, pasinaudojus ispanų inžinieriaus Antonio Cobas idėjomis, „Yamaha“ GP lenktynių rėmai išsivystė į šiandien pažįstamas dideles dvigubas aliuminio sijas.

Žinoma, yra ir kitų sėkmingų važiuoklių tipų – pavyzdžiui, „Ducati“ plieninių vamzdžių „grotelės“ ir Johno Britteno „odos ir kaulų“ anglies pluošto važiuoklės iš 1990-ųjų pradžios. Tačiau šiandien dominuoja dvigubos aliuminio sijos važiuoklės. Esu įsitikinęs, kad veikianti važiuoklė galėtų būti pagaminta iš lietos faneros, jei tik ji turėtų patvarius varžtų tvirtinimo taškus ir įprastą patikrintą geometriją.

Kitas reikšmingas skirtumas tarp plieno ir aliuminio yra tas, kad plienas turi vadinamąją nuovargio ribą: darbinio įtempio lygį, žemiau kurio detalės tarnavimo laikas yra praktiškai neribotas. Daugumai aliuminio lydinių nuovargio ribos nėra, todėl aliuminio korpusai yra „pritvirtinami“ planuojamam valandų skaičiui. Žemiau šios ribos plienas atleidžia mums mūsų nusižengimus, tačiau aliuminis prisimena visus įžeidimus nematomų vidinių nuovargio pažeidimų pavidalu.

Gražios 1990-ųjų GP važiuoklės niekada negalėjo tapti masinės gamybos pagrindu. Tos važiuoklės buvo sudarytos iš dalių, suvirintų iš apdirbtų, presuotų ir lieto aliuminio elementų. Tai ne tik sudėtinga, bet ir reikalauja, kad visi trys lydiniai būtų tarpusavyje suvirinami. Suvirinimas kainuoja pinigus ir laiką, net jei tai atlieka gamybos robotai.

Technologija, leidusi sukurti šiandieninius lengvus keturtakčius variklius ir lietos konstrukcijos važiuokles, yra mažos turbulencijos formų užpildymo metodai, kurie neužtraukia ant išlydyto aliuminio akimirksniu susidarančių aliuminio oksido plėvelių. Tokios plėvelės sudaro metalo silpnumo zonas, kurioms anksčiau reikėjo daug storesnių liejinių, kad būtų pasiektas pakankamas stiprumas. Šių naujų procesų metu pagamintos lietos dalys gali būti gana sudėtingos, tačiau šiandieninės aliuminio važiuoklės gali būti surinktos suvirinimo siūlėmis, kurias galima suskaičiuoti ant vienos rankos pirštų. Apskaičiuota, kad nauji liejimo metodai leidžia sutaupyti 30 ar daugiau svarų serijinių motociklų svorio.

Kartu su daugybe plienų, aliuminis yra pagrindinis žmonių civilizacijos darbinis arkliukas, tačiau šiuolaikiniams motociklams jis yra daugiau nei tai. Tai motociklo pagrindas, toks visur esantis, kad mes jį vos matome ar suvokiame, kiek daug mašinos našumo esame jam skolingi.


Įrašo laikas: 2019 m. birželio 20 d.