Vse, kar ste kdaj želeli vedeti o aluminiju (kvadratne cevi iz mehkega jekla)

Aluminij je povsod, kjer je potrebna lahka struktura ali visoka toplotna in električna prevodnost.Tipično športno kolo ima aluminijast blok cilindrov, glavo in okrov motorja ter varjeno aluminijasto podvozje in nihajko.V motorju so ključna uporaba aluminija njegovi bati, ki zaradi tako dobrega prevajanja toplote lahko preživijo izpostavljenost temperaturam zgorevanja, ki so daleč nad njihovim tališčem.Kolesa, radiatorji hladilne tekočine in olja, ročice in njihovi nosilci, zgornje in (pogosto) spodnje krone vilic, zgornje cevi vilic (v USD vilicah), zavorne čeljusti in glavni cilindri so prav tako iz aluminija.

Vsi smo z občudovanjem strmeli v aluminijasto ohišje, katerega zvari spominjajo na legendarni padli kup žetonov za poker.Nekatera od teh šasij in nihajnih ročic, kot so tista pri Apriliinih dvotaktnih dirkalnikih 250, so elegantna umetniška dela.

Aluminij je mogoče legirati in toplotno obdelati do trdnosti, ki je večja od trdnosti mehkega jekla (natezna trdnost 60.000 psi), vendar je večina zlitin obdelana hitro in enostavno.Aluminij je lahko tudi ulit, kovan ali ekstrudiran (tako so izdelani nekateri stranski nosilci šasije).Zaradi visoke toplotne prevodnosti aluminija je za varjenje potrebno veliko amperaže, vročo kovino pa je treba zaščititi pred atmosferskim kisikom z zaščito inertnega plina (TIG ali heli-oblok).

Čeprav aluminij potrebuje velike količine električne energije za pridobitev iz svoje boksitne rude, ko obstaja v kovinski obliki, njegovo recikliranje stane malo in ni izgubljen zaradi rjavenja, kot je lahko jeklo.

Prvi izdelovalci motorjev za motorna kolesa so hitro sprejeli takrat novo kovino za ohišja motorja, ki bi sicer morala biti iz litega železa in tehtati skoraj trikrat več.Čisti aluminij je zelo mehak – spomnim se mamine jeze na očetovo uporabo njenega dvojnega kotla iz 1100 zlitin kot improvizirane BB past: njegovo dno je postalo množica vdolbin.

Kmalu so odkrili povečano trdnost preproste zlitine z bakrom in prav takšno zlitino je avtomobilski pionir WO Bentley uporabil v svojih eksperimentalnih batih iz aluminija pred prvo svetovno vojno.V zaporednem testiranju batov iz litega železa, ki so takrat prevladovali, so Bentleyjevi aluminijasti bati v prvem poskusu takoj povečali moč.Delovali so hladnejše, manj segrevali prihajajočo mešanico goriva in zraka in ohranili večjo gostoto.Danes se aluminijasti bati univerzalno uporabljajo v avtomobilskih in motornih motorjih.

Do prihoda Boeingovega letala 787 s plastiko, ojačano z ogljikovimi vlakni, je bilo osnovno dejstvo v letalstvu, da je skoraj vsako prazno letalo 60 odstotkov sestavljeno iz aluminija.Če pogledamo relativno težo in trdnost aluminija in jekla, se to na prvi pogled zdi čudno.Da, aluminij tehta le 35 odstotkov toliko kot jeklo, prostornina za prostornino, vendar so jekla visoke trdnosti vsaj trikrat močnejša od aluminija visoke trdnosti.Zakaj ne bi zgradili letal iz tankega jekla?

Prišlo je do odpornosti proti upogibu enakovrednih struktur iz aluminija in jekla.Če začnemo z aluminijastimi in jeklenimi cevmi enake teže na čevelj in zmanjšamo debelino stene, se jeklena cev najprej upogne, ker ima njen material, ki je le tretjino debelejši od aluminija, veliko manjšo sposobnost samopritrjevanja.

V sedemdesetih sem delal z graditeljem okvirjev Frankom Camillierijem.Ko sem ga vprašal, zakaj nismo uporabili jeklenih cevi večjega premera s tanjšimi stenami za izdelavo lažjih in togih okvirjev, je rekel: »Ko to narediš, ugotoviš, da moraš dodati kup materiala, kot so nosilci motorja. preprečite, da bi počili, tako da prihranek teže izgine.”

Kawasaki je prvič uporabil aluminijaste nihajne roke na svojih tovarniških kolesih MX v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja;drugi so sledili temu.Nato je leta 1980 Yamaha postavila Kennyja Robertsa na 500 dvotaktno kolo GP, katerega okvir je bil izdelan iz ekstrudirane aluminijaste cevi s kvadratnim prerezom.Potrebno je bilo veliko eksperimentiranja z zasnovo, toda sčasoma so se Yamahini okvirji za cestne dirke GP z uporabo zamisli španskega inženirja Antonia Cobasa razvili v današnje znane velike dvojne aluminijaste nosilce.

Vsekakor obstajajo uspešne šasije drugih vrst - Ducatijeva "rešetka" iz jeklenih cevi na primer in šasija iz ogljikovih vlaken "koža in kosti" Johna Brittna iz zgodnjih 1990-ih.Toda šasije z dvojnimi aluminijastimi nosilci so danes postale prevladujoče.Prepričan sem, da bi bilo uporabno ohišje mogoče izdelati iz oblikovane vezane plošče, pod pogojem, da ima vzdržljive vijačne točke in običajno preizkušeno geometrijo.

Druga pomembna razlika med jeklom in aluminijem je, da ima jeklo tako imenovano mejo utrujenosti: raven delovne napetosti, pod katero je življenjska doba dela v bistvu neskončna.Večina aluminijevih zlitin nima meje utrujenosti, zato so aluminijasti letalski okviri "doživeti" za načrtovano število ur uporabe.Pod to mejo nam jeklo odpusti naše prestopke, a aluminij si zapomni vse žalitve v obliki nevidnih notranjih poškodb zaradi utrujenosti.

Čudovito podvozje GP iz devetdesetih nikoli ne bi moglo biti osnova za množično proizvodnjo.Te šasije so bile sestavljene iz delov, zvarjenih iz strojno obdelanih, stisnjenih in litih aluminijastih elementov.Ne samo, da je to zapleteno, ampak zahteva, da so vse tri zlitine medsebojno varljive.Varjenje stane denar in čas, tudi če ga izvajajo proizvodni roboti.

Tehnologija, ki je omogočila današnje lahke štiritaktne motorje in lite šasije, so metode polnjenja kalupov z nizko turbulenco, ki ne potegnejo filmov aluminijevega oksida, ki se takoj oblikujejo na staljenem aluminiju.Takšni filmi tvorijo območja šibkosti v kovini, ki so v preteklosti zahtevale, da so bili ulitki veliko debelejši, da bi dosegli ustrezno trdnost.Liti deli iz teh novih procesov so lahko precej zapleteni, vendar je današnjo aluminijasto šasijo mogoče sestaviti z zvari, ki jih je mogoče prešteti na eni roki.Ocenjuje se, da nove metode litja prihranijo 30 ali več funtov teže pri serijskih motociklih.

Skupaj z najrazličnejšimi jekli je aluminij osnovni delovni konj človeške civilizacije, vendar je za sodobne motocikle več kot to.To je meso kolesa, ki je tako vseprisotno, da ga komaj opazimo ali si priznamo, koliko zmogljivosti stroja mu dolgujemo.


Čas objave: jun-20-2019