Všetko, čo ste kedy chceli vedieť o hliníku (Mierna oceľová štvorcová trubica)

Hliník je všade tam, kde sa vyžaduje ľahká konštrukcia alebo vysoká tepelná a elektrická vodivosť.Typický športový bicykel má hliníkový blok valcov, hlavu a kľukové skrine, ako aj zváraný hliníkový podvozok a kyvnú vidlicu.V rámci motora sú kľúčovou aplikáciou hliníka jeho piesty, ktoré tým, že dobre vedú teplo, sú schopné prežiť vystavenie teplotám spaľovania vysoko nad ich bodom topenia.Kolesá, chladiace a olejové chladiče, ručné páky a ich držiaky, horné a (často) spodné korunky vidlice, horné trubky vidlice (v USD vidlice), brzdové strmene a hlavné valce sú tiež hliníkové.

Všetci sme s obdivom zízali na hliníkové šasi, ktorého zvary pripomínajú legendárnu spadnutú kopu pokrových žetónov.Niektoré z týchto podvozkov a kyvných ramien, ako napríklad podvozky a kyvné ramená dvojtaktných pretekárov Aprilia 250, sú elegantnými umeleckými dielami.

Hliník je možné legovať a tepelne spracovať na pevnosť vyššiu ako má mäkká oceľ (60 000 psi v ťahu), no väčšina zliatin sa obrába rýchlo a ľahko.Hliník môže byť tiež odlievaný, kovaný alebo extrudovaný (takto sa vyrábajú niektoré bočné nosníky podvozku).Vysoká tepelná vodivosť hliníka spôsobuje, že jeho zváranie vyžaduje veľa prúdu a horúci kov musí byť chránený pred atmosférickým kyslíkom tienením inertným plynom (TIG alebo heli-arc).

Hoci hliník potrebuje veľké množstvo elektriny, aby získal zo svojej bauxitovej rudy, akonáhle existuje v kovovej forme, jeho recyklácia stojí málo a nestráca sa hrdzou, ako môže byť oceľ.

Prví výrobcovia motocyklových motorov rýchlo prijali vtedy nový kov pre kľukové skrine, ktoré by inak museli byť z liatiny s hmotnosťou takmer trikrát viac.Čistý hliník je veľmi mäkký – pamätám si matkin hnev na to, že môj otec použil jej 1100-zliatinový dvojkotol ako improvizovanú BB pascu: Jeho dno sa zmenilo na množstvo jamiek.

Čoskoro bola objavená zvýšená pevnosť jednoduchej zliatiny s meďou a bola to taká zliatina, ktorú automobilový priekopník WO Bentley použil vo svojich experimentálnych hliníkových piestoch pred prvou svetovou vojnou.V testoch back-to-back proti vtedy dominantným liatinovým piestom, prvé vyskúšané hliníkové piesty Bentley okamžite zvýšili výkon.Bežali chladnejšie, menej ohrievali prichádzajúcu zmes paliva a vzduchu a zachovávali väčšiu hustotu.Dnes sú hliníkové piesty univerzálne používané v motoroch automobilov a motocyklov.

Až do príchodu lietadla Boeing 787 z plastu vystuženého uhlíkovými vláknami bolo základným faktom letectva, že prázdna hmotnosť takmer každého lietadla bola zo 60 percent z hliníka.Pri pohľade na relatívne hmotnosti a pevnosti hliníka a ocele sa to na prvý pohľad zdá zvláštne.Áno, hliník váži len 35 percent toľko ako oceľ, objem na objem, ale vysokopevnostné ocele sú najmenej trikrát pevnejšie ako vysokopevnostné hliníky.Prečo nepostaviť lietadlá z tenkej ocele?

Išlo o odolnosť proti vybočeniu ekvivalentných konštrukcií z hliníka a ocele.Ak začneme s hliníkovými a oceľovými rúrami s rovnakou hmotnosťou na stopu a znížime hrúbku steny, oceľová rúra sa najskôr vylomí, pretože jej materiál, ktorý je len tretinový hrubý ako hliník, má oveľa menšiu samovystužovaciu schopnosť.

V sedemdesiatych rokoch som spolupracoval s konštruktérom Frankom Camillierim.Keď som sa ho spýtal, prečo sme na výrobu ľahších a tuhších rámov nepoužili oceľové rúrky s väčším priemerom a tenšou stenou, povedal: „Keď to urobíte, zistíte, že musíte pridať kopu materiálu, aby ste mohli naplniť napríklad držiaky motora. zabráňte ich prasknutiu, takže úspora hmotnosti zmizne.“

Kawasaki prvýkrát použila hliníkové kyvné ramená na svojich továrenských MX bicykloch začiatkom sedemdesiatych rokov;ostatní ho nasledovali.Potom v roku 1980 Yamaha postavila Kennyho Robertsa na 500 dvojtaktný bicykel GP, ktorého rám bol vyrobený z extrudovanej hliníkovej rúrky so štvorcovým prierezom.Bolo potrebných veľa dizajnových experimentov, ale nakoniec, s využitím nápadov španielskeho inžiniera Antonia Cobasa, sa rámy Yamaha GP pre cestné preteky vyvinuli do známych veľkých dvojitých hliníkových nosníkov súčasnosti.

Určite existujú úspešné podvozky iných typov – napríklad oceľové mreže Ducati a šasi Johna Brittena z uhlíkových vlákien zo začiatku 90. rokov 20. storočia.Ale šasi s dvojitým hliníkovým nosníkom sa dnes stalo dominantným.Som si istý, že funkčný podvozok by mohol byť vyrobený z tvarovanej preglejky za predpokladu, že má odolné skrutkovacie body a obvyklú osvedčenú geometriu.

Ďalším významným rozdielom medzi oceľou a hliníkom je to, že oceľ má to, čo sa nazýva medza únavy: úroveň pracovného napätia, pod ktorou je životnosť dielu v podstate nekonečná.Väčšina hliníkových zliatin nemá limit únavy, a preto sú hliníkové draky „životné“ počas plánovaného počtu hodín používania.Pod touto hranicou nám oceľ prehrešky odpúšťa, no hliník si pamätá všetky urážky v podobe neviditeľného vnútorného únavového poškodenia.

Krásny podvozok GP z 90. rokov nikdy nemohol byť základom pre masovú výrobu.Tieto podvozky pozostávali z kusov zvarených z opracovaných, lisovaných a odlievaných hliníkových prvkov.Nielenže je to zložité, ale vyžaduje si to, aby všetky tri zliatiny boli vzájomne zvárateľné.Zváranie stojí peniaze a čas, aj keď ho vykonávajú výrobné roboty.

Technológia, ktorá umožnila dnešné ľahké štvortaktné motory a liate podvozky, sú metódy plnenia foriem s nízkou turbulenciou, ktoré nestrhávajú filmy oxidu hlinitého, ktoré sa okamžite tvoria na roztavenom hliníku.Takéto filmy tvoria v kove zóny zoslabenia, ktoré v minulosti vyžadovali, aby boli odliatky oveľa hrubšie, aby sa dosiahla primeraná pevnosť.Odliate diely z týchto nových procesov môžu byť pomerne zložité, no dnešné hliníkové šasi možno zostaviť so zvarmi, ktoré možno spočítať na jednej ruke.Odhaduje sa, že nové metódy odlievania ušetria 30 alebo viac libier hmotnosti v sériových motocykloch.

Spolu so širokou škálou ocelí je hliník základným ťažným koňom ľudskej civilizácie, no pre moderné motocykle je to viac.Je to mäso bicykla, také všadeprítomné, že ho sotva vidíme alebo uznávame, za koľko z výkonu stroja mu vďačíme.


Čas odoslania: 20. júna 2019