Tudo o que você sempre quis saber sobre alumínio (tubo quadrado de aço macio)

O alumínio está presente em todos os lugares onde seja necessária uma estrutura leve ou alta condutividade térmica e elétrica. Uma moto esportiva típica possui bloco de cilindros, cabeçote e cárter de alumínio, além de chassi e braço oscilante soldados em alumínio. Dentro do motor, a aplicação crucial do alumínio são os pistões, que, por conduzirem tão bem o calor, conseguem sobreviver à exposição a temperaturas de combustão muito acima do seu ponto de fusão. As rodas, os radiadores de líquido de arrefecimento e óleo, as alavancas manuais e seus suportes, as coroas superior e (frequentemente) inferior do garfo, os tubos superiores do garfo (em garfos USD), as pinças de freio e os cilindros mestres também são de alumínio.

Todos nós já admiramos um chassi de alumínio cujas soldas lembram a lendária pilha de fichas de pôquer caídas. Alguns desses chassis e braços oscilantes, como os das 250cc de dois tempos da Aprilia, são obras de arte graciosas.

O alumínio pode ser ligado e tratado termicamente para atingir resistências superiores às do aço carbono (tração de 60.000 psi), mas a maioria das ligas é usinada de forma rápida e fácil. O alumínio também pode ser fundido, forjado ou extrudado (que é como algumas vigas laterais do chassi são feitas). A alta condutividade térmica do alumínio exige muita amperagem para sua soldagem, e o metal quente deve ser protegido do oxigênio atmosférico por blindagem com gás inerte (TIG ou heli-arc).

Embora o alumínio exija grandes quantidades de eletricidade para ser extraído do minério de bauxita, uma vez que ele existe na forma metálica, ele custa pouco para ser reciclado e não enferruja, como acontece com o aço.

Os primeiros fabricantes de motores de motocicletas rapidamente adotaram o então novo metal para cárteres, que, de outra forma, teriam que ser de ferro fundido, pesando quase três vezes mais. O alumínio puro é muito macio — lembro-me da raiva da minha mãe quando meu pai usou seu vaporizador de liga 1.100 como uma armadilha improvisada para chumbinhos: o fundo dele virou uma massa de covinhas.

A maior resistência de uma liga simples com cobre foi logo descoberta, e foi essa liga que o pioneiro automobilístico W. O. Bentley utilizou em seus pistões experimentais de alumínio antes da Primeira Guerra Mundial. Em testes consecutivos contra os pistões de ferro fundido então dominantes, os pistões de alumínio testados pela primeira vez por Bentley imediatamente aumentaram a potência. Eles funcionavam mais frios, aqueciam menos a mistura ar-combustível e preservavam mais de sua densidade. Hoje, os pistões de alumínio são universalmente utilizados em motores de automóveis e motocicletas.

Até o lançamento do avião 787 da Boeing, feito de plástico reforçado com fibra de carbono, era um fato básico da aviação que o peso vazio de quase todos os aviões era composto por 60% de alumínio. Considerando os pesos e as resistências relativos do alumínio e do aço, isso parece estranho à primeira vista. Sim, o alumínio pesa apenas 35% do aço, em volume por volume, mas os aços de alta resistência são pelo menos três vezes mais fortes que os de alumínio de alta resistência. Por que não construir aviões com aço fino?

Tudo se resumia à resistência à flambagem de estruturas equivalentes de alumínio e aço. Se começarmos com tubos de alumínio e aço com o mesmo peso por metro e reduzirmos a espessura da parede, o tubo de aço flamba primeiro porque seu material, tendo apenas um terço da espessura do alumínio, tem muito menos capacidade de auto-aderência.

Na década de 1970, trabalhei com o construtor de quadros Frank Camillieri. Quando perguntei por que não usávamos tubos de aço de maior diâmetro e paredes mais finas para fazer quadros mais leves e rígidos, ele respondeu: "Quando fazemos isso, descobrimos que precisamos adicionar um monte de material a coisas como coxins de motor para evitar que quebrem, e essa economia de peso desaparece."

A Kawasaki adotou pela primeira vez braços oscilantes de alumínio em suas motos MX de fábrica no início da década de 1970; as outras seguiram o exemplo. Então, em 1980, a Yamaha colocou Kenny Roberts em uma moto GP 500 de dois tempos, cujo quadro era fabricado em tubo de alumínio extrudado de seção quadrada. Muita experimentação em design foi necessária, mas, eventualmente, usando as ideias do engenheiro espanhol Antonio Cobas, os quadros de corrida GP da Yamaha evoluíram para as grandes vigas duplas de alumínio que conhecemos hoje.

Certamente, existem chassis bem-sucedidos de outros tipos — o "treliça" de tubos de aço da Ducati, por exemplo, e o chassi de fibra de carbono "pele e osso" de John Britten, do início dos anos 1990. Mas os chassis de viga dupla de alumínio se tornaram dominantes hoje em dia. Estou confiante de que um chassi funcional poderia ser feito de compensado moldado, desde que tivesse pontos de fixação duráveis ​​e a geometria comprovada usual.

Outra diferença significativa entre o aço e o alumínio é que o aço possui o que se chama de limite de fadiga: um nível de tensão de trabalho abaixo do qual a vida útil da peça é essencialmente infinita. A maioria das ligas de alumínio não possui um limite de fadiga, razão pela qual as fuselagens de alumínio são "duradas" por um número planejado de horas de uso. Abaixo desse limite, o aço perdoa nossas transgressões, mas o alumínio se lembra de todas as agressões na forma de danos internos invisíveis por fadiga.

Os belos chassis GP da década de 1990 jamais poderiam ter sido a base para a produção em massa. Esses chassis consistiam em peças soldadas a partir de elementos de alumínio usinados, prensados ​​e fundidos. Isso não só é complexo, como também exige que todas as três ligas sejam mutuamente soldáveis. A soldagem custa dinheiro e tempo, mesmo se realizada por robôs de produção.

A tecnologia que tornou possíveis os atuais motores leves de quatro tempos e chassis fundidos são métodos de enchimento de moldes de baixa turbulência que não arrastam as películas de óxido de alumínio que se formam instantaneamente no alumínio fundido. Essas películas formam zonas de fragilidade no metal que, no passado, exigiam peças fundidas muito mais espessas para atingir a resistência adequada. As peças fundidas desses novos processos podem ser bastante complexas, mas os chassis de alumínio atuais podem ser montados com soldas que podem ser contadas nos dedos de uma mão. Estima-se que os novos métodos de fundição economizem 13,6 kg ou mais de peso na produção de motocicletas.

Juntamente com a grande variedade de aços, o alumínio é um componente essencial da civilização humana, mas é mais do que isso para as motocicletas modernas. É a essência de uma moto, tão onipresente que mal o vemos ou reconhecemos o quanto do desempenho da máquina lhe devemos.


Horário da postagem: 20/06/2019