Viss, ko jebkad esat vēlējies uzzināt par alumīniju (vieglas tērauda kvadrātveida caurule)

Alumīnijs ir visur, kur nepieciešama viegla konstrukcija vai augsta siltuma un elektriskā vadītspēja. Tipiskajam sporta motociklam ir alumīnija cilindru bloks, galva un karteri, kā arī metināta alumīnija šasija un šūpoles. Dzinēja galvenais alumīnija lietojums ir tā virzuļi, kas, tik labi vadot siltumu, spēj izturēt degšanas temperatūru, kas ir daudz augstāka par to kušanas temperatūru. Arī riteņi, dzesēšanas šķidruma un eļļas radiatori, rokas sviras un to kronšteini, augšējie un (bieži) apakšējie dakšu kroņi, augšējās dakšu caurules ($ dakšas), bremžu suporti un galvenie cilindri ir arī alumīnijs.

Mēs visi esam apbrīnoti skatījušies uz alumīnija šasiju, kuras metinātās šuves atgādina teiksmainu nokritušo pokera žetonu kaudzi. Dažas no šīm šasijām un šūpošanās svirām, piemēram, Aprilia divtaktu 250 sacīkšu braucējiem, ir graciozi mākslas darbi.

Alumīniju var leģēt un termiski apstrādāt līdz stiprākam nekā vieglajam tēraudam (60 000 psi stiepes spēks), tomēr lielākā daļa sakausējumu tiek apstrādāti ātri un viegli. Alumīniju var arī liet, kalt vai ekstrudēt (tādā veidā tiek izgatavotas dažas šasijas sānu sijas). Alumīnija augstās siltumvadītspējas dēļ tā metināšanai ir nepieciešams liels strāvas stiprums ampēros, un karstais metāls ir jāaizsargā no atmosfēras skābekļa ar inertās gāzes ekranējumu (TIG vai heli-arc).

Lai gan alumīnijam ir nepieciešams liels elektroenerģijas daudzums, lai iegūtu boksīta rūdas, tad, kad tas pastāv metāliskā formā, tā pārstrāde maksā maz un netiek zaudēta rūsēšanai, kā tas var būt tērauds.

Pirmie motociklu dzinēju ražotāji ātri izmantoja tolaik jauno karteru metālu, kam citādi būtu bijis jābūt no čuguna, kas svērtu gandrīz trīs reizes vairāk. Tīrs alumīnijs ir ļoti mīksts — es atceros savas mātes dusmas par to, ka mans tētis izmantoja savu 1100 sakausējuma dubulto katlu kā improvizētu BB slazdu: tā dibens kļuva par bedrīšu masu.

Drīz vien tika atklāta vienkārša sakausējuma ar varu palielinātā izturība, un tas bija tāds sakausējums, ko autopionieris WO Bentley izmantoja savos pirms Pirmā pasaules kara eksperimentālajos alumīnija virzuļos. Veicot savstarpējos testus pret čuguna virzuļiem, kas tolaik dominēja, Bentley alumīnija virzuļi, kas tika izmēģināti pirmo reizi, nekavējoties palielināja jaudu. Tie darbojās vēsāk, mazāk uzsildīja ienākošo degvielas un gaisa maisījumu un saglabāja vairāk tā blīvuma. Mūsdienās alumīnija virzuļus plaši izmanto automašīnu un motociklu dzinējos.

Līdz Boeing ar oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas 787 lidmašīnas ienākšanai aviācijas pamatfakts bija tāds, ka gandrīz katras lidmašīnas tukšā masa bija 60 procenti alumīnija. Aplūkojot alumīnija un tērauda relatīvos svarus un stiprības, tas sākotnēji šķiet dīvaini. Jā, alumīnijs sver tikai 35 procentus tikpat daudz kā tērauds, tilpums pret tilpumu, bet augstas stiprības tēraudi ir vismaz trīs reizes stiprāki nekā augstas stiprības alumīniji. Kāpēc gan nebūvēt lidmašīnas no plāna tērauda?

Tas bija saistīts ar līdzvērtīgu alumīnija un tērauda konstrukciju izturību pret izliekšanos. Ja mēs sākam ar alumīnija un tērauda caurulēm ar vienādu svaru uz vienu pēdu, un mēs samazinām sieniņu biezumu, tērauda caurule vispirms sasprādzējas, jo tās materiālam, kas ir tikai viena trešdaļa biezāks nekā alumīnijam, ir daudz mazāka pašsastiprināšanas spēja.

1970. gados es strādāju ar karkasu būvētāju Frenku Kamiljē. Kad es viņam jautāju, kāpēc mēs neizmantojām lielāka diametra tērauda caurules ar plānāku sienu, lai izgatavotu vieglākus, stingrākus rāmjus, viņš atbildēja: "To darot, jums ir jāpievieno daudz materiālu, piemēram, motora stiprinājumiem. neļaujiet tiem saplaisāt, lai svara samazināšana pazūd.

Kawasaki pirmo reizi izmantoja alumīnija šūpoles saviem rūpnīcas MX velosipēdiem 1970. gadu sākumā; pārējie sekoja piemēram. Pēc tam 1980. gadā Yamaha uzlika Keniju Robertsu uz 500 divtaktu GP velosipēda, kura rāmis tika izgatavots no kvadrātveida sekcijas ekstrudētas alumīnija caurules. Bija nepieciešams daudz eksperimentēt ar dizainu, taču galu galā, izmantojot spāņu inženiera Antonio Kobasa idejas, Yamaha GP šosejas sacīkšu rāmji attīstījās par mūsdienās pazīstamajām lielajām dubultajām alumīnija sijām.

Noteikti ir arī citu veidu veiksmīgas šasijas — Ducati tērauda cauruļu “režģis” vienam un Džona Britena “āda un kauli” oglekļa šķiedras šasija 90. gadu sākumā. Taču mūsdienās dominējošās ir dubultā alumīnija siju šasija. Esmu pārliecināts, ka darbspējīgu šasiju varētu izgatavot no formēta saplākšņa, ja tai būtu izturīgi skrūvju punkti un parastā pārbaudītā ģeometrija.

Vēl viena būtiska atšķirība starp tēraudu un alumīniju ir tā, ka tēraudam ir tā sauktā noguruma robeža: darba sprieguma līmenis, zem kura daļas kalpošanas laiks būtībā ir bezgalīgs. Lielākajai daļai alumīnija sakausējumu nav noguruma ierobežojuma, tāpēc alumīnija lidmašīnu korpusi tiek “nodzīvoti” paredzētajam stundu skaitam. Zem šīs robežas tērauds mums piedod mūsu pārkāpumus, bet alumīnijs atceras visus apvainojumus neredzamu iekšēju noguruma bojājumu veidā.

Skaistā 90. gadu GP šasija nekad nevarēja būt par pamatu masveida ražošanai. Šīs šasijas sastāvēja no detaļām, kas bija sametinātas no mehāniski apstrādātiem, presētiem un lietiem alumīnija elementiem. Tas ir ne tikai sarežģīts, bet arī prasa, lai visi trīs sakausējumi būtu savstarpēji metināmi. Metināšana maksā naudu un laiku, pat ja to veic ražošanas roboti.

Tehnoloģija, kas ir padarījusi iespējamus mūsdienu vieglos četrtaktu dzinējus un liešanas šasiju, ir zemas turbulences veidņu pildīšanas metodes, kas neaizņem alumīnija oksīda plēves, kas uzreiz veidojas uz izkausēta alumīnija. Šādas plēves veido metāla vājuma zonas, kurām agrāk bija nepieciešams, lai lējumi būtu daudz biezāki, lai sasniegtu atbilstošu izturību. Lietās detaļas no šiem jaunajiem procesiem var būt diezgan sarežģītas, tomēr mūsdienu alumīnija šasiju var montēt ar metinātām šuvēm, kuras var saskaitīt no vienas puses. Tiek lēsts, ka jaunās liešanas metodes ietaupa 30 vai vairāk mārciņas sērijveida motociklu svara.

Kopā ar visdažādākajiem tēraudiem alumīnijs ir cilvēka civilizācijas pamata darba zirgs, taču tas ir vairāk nekā mūsdienu motocikliem. Tā ir velosipēda gaļa, kas ir tik visuresoša, ka mēs to tik tikko redzam vai apzināmies, cik lielu mašīnas veiktspēju esam tai parādā.


Publicēšanas laiks: 20.06.2019