Aluminium jest wszędzie tam, gdzie wymagana jest lekka konstrukcja lub wysoka przewodność cieplna i elektryczna. Typowy motocykl sportowy ma aluminiowy blok cylindrów, głowicę i skrzynię korbową, a także spawane aluminiowe podwozie i wahacz. W silniku kluczowym elementem aluminiowym są tłoki, które dzięki tak dobremu przewodzeniu ciepła są w stanie przetrwać temperatury spalania znacznie przekraczające ich temperaturę topnienia. Koła, chłodnice płynu chłodzącego i oleju, dźwignie ręczne i ich mocowania, górna i (często) dolna korona widelca, górne rury widelca (w widelcach USD), zaciski hamulcowe i pompy główne również są wykonane z aluminium.

Wszyscy z podziwem patrzyliśmy na aluminiowe podwozie, którego spawy przypominały legendarny stos żetonów pokerowych. Niektóre z tych podwozi i wahaczy, na przykład te w dwusuwowych motocyklach wyścigowych Aprilia 250, to pełne gracji dzieła sztuki.

Aluminium można stopować i poddawać obróbce cieplnej w celu uzyskania wytrzymałości większej niż stal miękka (wytrzymałość na rozciąganie 60 000 psi), jednak większość stopów można szybko i łatwo obrabiać. Aluminium można również odlewać, kuć lub wytłaczać (w ten sposób wytwarza się niektóre belki boczne podwozi). Wysoka przewodność cieplna aluminium sprawia, że ​​spawanie wymaga dużego natężenia prądu, a gorący metal musi być chroniony przed tlenem atmosferycznym za pomocą osłony z gazów obojętnych (TIG lub heliarc).

Chociaż do pozyskania aluminium z rudy boksytu potrzeba dużych ilości energii elektrycznej, to gdy aluminium występuje w postaci metalicznej, jego recykling jest niedrogi i nie rdzewieje, jak to się zdarza w przypadku stali.

Wcześni producenci silników motocyklowych szybko zaadaptowali ten nowy wówczas metal do skrzyń korbowych, które w przeciwnym razie musiałyby być wykonane z żeliwa, ważącego prawie trzy razy więcej. Czyste aluminium jest bardzo miękkie – pamiętam złość mojej matki, gdy tata użył jej podwójnego kotła ze stopu 1100 jako improwizowanej pułapki na śrut: jego dno stało się masą wgłębień.

Wkrótce odkryto zwiększoną wytrzymałość prostego stopu z miedzią, który był tak wytrzymały, że pionier motoryzacji WO Bentley wykorzystał go w swoich eksperymentalnych tłokach aluminiowych sprzed I wojny światowej. W kolejnych testach z dominującymi wówczas tłokami żeliwnymi, pierwsze aluminiowe tłoki Bentleya natychmiast zwiększyły moc. Pracowały chłodniej, mniej nagrzewały mieszankę paliwowo-powietrzną i zachowywały większą gęstość. Obecnie tłoki aluminiowe są powszechnie stosowane w silnikach samochodowych i motocyklowych.

Do czasu pojawienia się Boeinga 787, samolotu pasażerskiego z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym, w lotnictwie powszechnie uznawano, że prawie każdy samolot w 60 procentach składał się z aluminium. Patrząc na względną masę i wytrzymałość aluminium i stali, na pierwszy rzut oka wydaje się to dziwne. Owszem, aluminium waży zaledwie 35 procent tego, co stal, biorąc pod uwagę jego objętość, ale stale o wysokiej wytrzymałości są co najmniej trzy razy wytrzymalsze niż aluminium o wysokiej wytrzymałości. Dlaczego nie budować samolotów z cienkiej stali?

Sprowadzało się to do odporności na wyboczenie równoważnych konstrukcji aluminiowych i stalowych. Jeśli zaczniemy od rur aluminiowych i stalowych o tej samej wadze na stopę i zmniejszymy grubość ścianki, to rura stalowa wyboczy się pierwsza, ponieważ jej materiał, będący zaledwie jedną trzecią grubości aluminium, ma znacznie mniejszą zdolność do samousztywniania.

W latach 70. współpracowałem z konstruktorem ram Frankiem Camillierim. Kiedy zapytałem go, dlaczego nie użyliśmy rur stalowych o większej średnicy i cieńszych ściankach, aby stworzyć lżejsze i sztywniejsze ramy, odpowiedział: „Kiedy się to robi, okazuje się, że trzeba dodać sporo materiału do elementów takich jak mocowania silnika, żeby zapobiec ich pękaniu, przez co oszczędność masy znika”.

Kawasaki po raz pierwszy zastosowało aluminiowe wahacze w swoich fabrycznych motocyklach MX na początku lat 70.; inni poszli w jego ślady. Następnie, w 1980 roku, Yamaha umieściła Kenny'ego Robertsa na dwusuwowym motocyklu GP 500, którego rama została wykonana z wytłaczanych rur aluminiowych o przekroju kwadratowym. Konieczne były liczne eksperymenty konstrukcyjne, ale ostatecznie, dzięki pomysłom hiszpańskiego inżyniera Antonio Cobasa, ramy Yamahy do wyścigów GP ewoluowały w znane nam dziś duże, podwójne aluminiowe belki.

Z pewnością istnieją udane podwozia innych typów – na przykład stalowe „kratownice” Ducati i karbonowe podwozie Johna Brittena z początku lat 90., wykonane z „skóry i kości”. Jednak dziś dominują podwozia z podwójnymi aluminiowymi belkami. Jestem przekonany, że sprawne podwozie można by wykonać z formowanej sklejki, pod warunkiem, że miałoby trwałe punkty mocowania i sprawdzoną geometrię.

Kolejną istotną różnicą między stalą a aluminium jest to, że stal ma tzw. granicę zmęczenia: poziom naprężenia roboczego, poniżej którego żywotność elementu jest praktycznie nieskończona. Większość stopów aluminium nie ma granicy zmęczenia, dlatego aluminiowe płatowce są „żywotne” przez planowaną liczbę godzin użytkowania. Poniżej tej granicy stal wybacza nam nasze przewinienia, ale aluminium pamięta wszystkie urazy w postaci niewidocznych wewnętrznych uszkodzeń zmęczeniowych.

Piękne podwozia GP z lat 90. nigdy nie mogłyby stać się podstawą masowej produkcji. Składały się one z elementów zespawanych z elementów obrabianych mechanicznie, tłoczonych i odlewanych z aluminium. Jest to nie tylko skomplikowane, ale wymaga również, aby wszystkie trzy stopy były wzajemnie spawalne. Spawanie jest kosztowne i czasochłonne, nawet jeśli wykonuje je robot produkcyjny.

Technologia, która umożliwiła produkcję współczesnych lekkich silników czterosuwowych i odlewanych podwozi, opiera się na niskoturbulentnych metodach wypełniania formy, które nie powodują powstawania warstw tlenku glinu, tworzących się natychmiast na stopionym aluminium. Takie warstwy tworzą strefy osłabienia metalu, które w przeszłości wymagały znacznie grubszych odlewów, aby uzyskać odpowiednią wytrzymałość. Odlewane części wytwarzane w tych nowych procesach mogą być dość skomplikowane, jednak dzisiejsze aluminiowe podwozia można zmontować za pomocą spawów, które można policzyć na palcach jednej ręki. Szacuje się, że nowe metody odlewania pozwalają zaoszczędzić ponad 13 kg masy produkowanych seryjnie motocykli.

Wraz z szeroką gamą stali, aluminium jest podstawowym elementem ludzkiej cywilizacji, ale w przypadku współczesnych motocykli ma o wiele większe znaczenie. To serce motocykla, tak wszechobecne, że ledwo je dostrzegamy lub zdajemy sobie sprawę, jak wiele zawdzięczamy mu w osiągach maszyny.