Alüminyum (Hafif Çelik Kare Boru) Hakkında Bilmek İstediğiniz Her Şey

Alüminyum, hafif yapı veya yüksek termal ve elektriksel iletkenliğin gerekli olduğu her yerde bulunur. Tipik bir spor motosiklet, alüminyum silindir bloğu, silindir kapağı ve krank kasalarının yanı sıra kaynaklı alüminyum şasi ve salıncak koluna sahiptir. Motor içindeki en önemli alüminyum uygulaması, ısıyı çok iyi ileterek erime noktalarının çok üzerindeki yanma sıcaklıklarına dayanabilen pistonlarıdır. Jantlar, soğutma sıvısı ve yağ radyatörleri, el manivelaları ve braketleri, üst ve (genellikle) alt çatal taçları, üst çatal boruları (USD çatallarda), fren kaliperleri ve ana silindirler de aynı şekilde alüminyumdur.

Hepimiz, kaynakları efsanevi poker fişi yığınını andıran alüminyum şasilere hayranlıkla bakmışızdır. Aprilia'nın iki zamanlı 250 yarış motosikletlerindeki gibi, bu şasi ve salıncak kollarının bazıları zarif birer sanat eseridir.

Alüminyum, yumuşak çeliğinkinden (60.000 psi çekme dayanımı) daha yüksek mukavemetlere kadar alaşımlandırılabilir ve ısıl işleme tabi tutulabilir, ancak çoğu alaşım hızlı ve kolay bir şekilde işlenebilir. Alüminyum ayrıca döküm, dövme veya ekstrüzyon yoluyla da üretilebilir (bazı şasi yan kirişleri bu şekilde üretilir). Alüminyumun yüksek ısı iletkenliği, kaynak işleminin çok fazla amper gerektirmesine neden olur ve sıcak metalin atmosferik oksijenden inert gaz kalkanı (TIG veya heli-ark) ile korunması gerekir.

Alüminyum, boksit cevherinden elde edilebilmesi için büyük miktarda elektrik enerjisine ihtiyaç duysa da, metalik formda bulunduğunda geri dönüşümü çok az maliyetlidir ve çelik gibi paslanarak kaybolmaz.

Motosiklet motorlarının ilk üreticileri, o zamanlar yeni olan krank karterleri için bu metali hızla benimsediler; aksi takdirde, neredeyse üç kat daha ağır olan dökme demirden yapılmaları gerekecekti. Saf alüminyum çok yumuşaktır; annemin, babamın 1.100 alaşımlı çift kazanını doğaçlama bir BB tuzağı olarak kullanmasına nasıl öfkelendiğini hatırlıyorum: Tabanı çukurlarla doluydu.

Bakırla yapılan basit bir alaşımın artan mukavemeti kısa sürede keşfedildi ve otomobil öncüsü WO Bentley, I. Dünya Savaşı öncesi deneysel alüminyum pistonlarında bu alaşımı kullandı. O dönemde baskın olan dökme demir pistonlara karşı yapılan ardışık testlerde, Bentley'nin ilk alüminyum pistonları gücü anında artırdı. Daha soğuk çalıştılar, gelen yakıt-hava karışımını daha az ısıttılar ve yoğunluğunu daha fazla korudular. Günümüzde alüminyum pistonlar, otomobil ve motosiklet motorlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Boeing'in karbon fiber takviyeli plastikten 787 uçağı piyasaya sürülene kadar, neredeyse her uçağın boş ağırlığının %60'ının alüminyum olması havacılıkta temel bir gerçekti. Alüminyum ve çeliğin göreceli ağırlıklarına ve mukavemetlerine bakıldığında, bu ilk bakışta tuhaf görünüyor. Evet, alüminyum hacimce çeliğin yalnızca %35'i kadar ağırlığa sahip, ancak yüksek mukavemetli çelikler, yüksek mukavemetli alüminyumlardan en az üç kat daha güçlü. Öyleyse neden uçaklar ince çelikten üretilmiyor?

Sonuç, eşdeğer alüminyum ve çelik yapıların burkulmaya karşı direncine dayanıyordu. Ayak başına aynı ağırlıktaki alüminyum ve çelik borularla başlayıp duvar kalınlığını azaltırsak, çelik boru önce burkulacaktır çünkü malzemesi alüminyumun yalnızca üçte biri kalınlığında olduğundan, kendi kendini destekleme kabiliyeti çok daha düşüktür.

1970'lerde şasi üreticisi Frank Camillieri ile çalıştım. Daha hafif ve daha sağlam şasiler üretmek için neden daha ince cidarlı, daha büyük çaplı çelik borular kullanmadığımızı sorduğumda, "Bunu yaptığınızda, çatlamaları önlemek için motor takozları gibi parçalara bir sürü malzeme eklemeniz gerektiğini görüyorsunuz, böylece ağırlık tasarrufu ortadan kalkıyor," dedi.

Kawasaki, fabrika çıkışlı MX motosikletlerinde ilk olarak 1970'lerin başında alüminyum salıncak kolları kullanmaya başladı; diğerleri de aynı yolu izledi. Ardından 1980'de Yamaha, Kenny Roberts'ı, kare kesitli ekstrüde alüminyum borudan üretilen 500 iki zamanlı bir GP motosikletine yerleştirdi. Birçok tasarım denemesi gerekti, ancak sonunda İspanyol mühendis Antonio Cobas'ın fikirleri kullanılarak Yamaha'nın GP yol yarışı şasileri, günümüzün tanıdık büyük çift alüminyum kirişlerine dönüştü.

Elbette başka tiplerde de başarılı şasiler var - örneğin Ducati'nin çelik borulu "kafesi" ve John Britten'ın 1990'ların başındaki "deri ve kemik" karbon fiber şasisi. Ancak günümüzde çift alüminyum kirişli şasiler baskın hale geldi. Dayanıklı cıvata noktaları ve her zamanki kanıtlanmış geometriye sahip olması koşuluyla, kalıplanmış kontrplaktan kullanışlı bir şasi yapılabileceğinden eminim.

Çelik ve alüminyum arasındaki bir diğer önemli fark, çeliğin yorulma sınırı olarak adlandırılan bir özelliğe sahip olmasıdır: Parçanın ömrünün neredeyse sonsuz olduğu bir çalışma gerilimi seviyesi. Çoğu alüminyum alaşımının yorulma sınırı yoktur, bu nedenle alüminyum gövdeler belirli bir kullanım saati boyunca "ömür boyu" çalıştırılır. Bu sınırın altında çelik, hatalarımızı affeder, ancak alüminyum, görünmez iç yorulma hasarı şeklinde tüm hakaretleri hatırlar.

1990'ların göz alıcı GP şasisi asla seri üretime temel oluşturamazdı. Bu şasiler, işlenmiş, preslenmiş ve döküm alüminyum elemanların kaynaklanmasıyla bir araya getirilmiş parçalardan oluşuyordu. Bu karmaşıklığın yanı sıra, üç alaşımın da karşılıklı olarak kaynaklanabilir olmasını gerektirir. Kaynak, üretim robotları tarafından yapılsa bile, para ve zaman gerektirir.

Günümüzün hafif dört zamanlı motorlarını ve döküm şasilerini mümkün kılan teknoloji, erimiş alüminyum üzerinde anında oluşan alüminyum oksit filmlerini sürüklemeyen düşük türbülanslı kalıp doldurma yöntemleridir. Bu filmler, metalde zayıf bölgeler oluşturur ve geçmişte yeterli mukavemete ulaşmak için dökümlerin çok daha kalın olmasını gerektirirdi. Bu yeni yöntemlerle üretilen döküm parçalar oldukça karmaşık olabilir, ancak günümüzün alüminyum şasileri tek elle sayılabilecek kaynak dikişleriyle monte edilebilir. Yeni döküm yöntemlerinin, üretim motosikletlerinde 30 pound veya daha fazla ağırlık tasarrufu sağladığı tahmin edilmektedir.

Alüminyum, geniş çelik çeşitliliğiyle birlikte insan medeniyetinin temel bir iş gücüdür, ancak modern motosikletler için bundan daha fazlasıdır. Bir motosikletin özüdür, o kadar yaygındır ki, onu neredeyse hiç görmeyiz veya makinenin performansının ne kadarını ona borçlu olduğumuzu fark etmeyiz.


Gönderi zamanı: 20 Haziran 2019