Алюміній використовується скрізь, де потрібна легка конструкція або висока тепло- та електропровідність. Типовий спортивний мотоцикл має алюмінієвий блок циліндрів, головку та картер, а також зварене алюмінієве шасі та маятник. У двигуні ключовим застосуванням алюмінію є його поршні, які завдяки гарній теплопровідності здатні витримувати вплив температур згоряння, що значно перевищують температуру їх плавлення. Колеса, радіатори охолоджувальної рідини та оливи, ручні важелі та їх кронштейни, верхні та (часто) нижні коронки вилок, верхні труби вилок (у вилках USD), гальмівні супорти та головні циліндри також виготовлені з алюмінію.
Ми всі із захопленням дивилися на алюмінієве шасі, зварні шви якого нагадують легендарну купу фішок для покеру, що впала. Деякі з цих шасі та маятників, як-от у двотактних гоночних мотоциклів Aprilia 250, є витонченими витворами мистецтва.
Алюміній можна легувати та термічно обробляти до міцності, більшої за міцність маловуглецевої сталі (міцність на розтяг 60 000 фунтів на квадратний дюйм), проте більшість сплавів швидко та легко обробляються обробкою. Алюміній також можна лити, кувати або екструдувати (саме так виготовляються деякі бічні балки шасі). Висока теплопровідність алюмінію вимагає для його зварювання великої сили струму, а гарячий метал необхідно захищати від атмосферного кисню за допомогою захисту інертним газом (TIG або спіральна дуга).
Хоча для видобутку алюмінію з бокситової руди потрібна велика кількість електроенергії, як тільки він існує в металевій формі, його переробка коштує недорого, і він не втрачається через іржу, як це може статися зі сталлю.
Ранні виробники мотоциклетних двигунів швидко перейняли на той час новий метал для картерів, які в іншому випадку мали б бути виготовлені з чавуну, що важив би майже втричі більше. Чистий алюміній дуже м'який — я пам'ятаю гнів моєї матері на те, що тато використовував її подвійний котел зі сплаву 1100 як імпровізовану пастку для кульок: його дно перетворилося на масу заглиблень.
Невдовзі було виявлено підвищену міцність простого сплаву з міддю, і саме такий сплав піонер автомобільної галузі В. О. Бентлі використовував у своїх експериментальних алюмінієвих поршнях до Першої світової війни. Під час послідовних випробувань з чавунними поршнями, які тоді домінували, перші алюмінієві поршні Бентлі одразу ж підвищили потужність. Вони працювали холодніше, менше нагрівали вхідну паливно-повітряну суміш і зберігали більше її щільності. Сьогодні алюмінієві поршні повсюдно використовуються в двигунах автомобілів і мотоциклів.
До появи авіалайнера Boeing 787 з вуглецевого пластику, основним фактом в авіації було те, що майже кожен літак порожньої ваги складався з 60 відсотків алюмінію. Дивлячись на відносну вагу та міцність алюмінію та сталі, це спочатку здається дивним. Так, алюміній важить лише на 35 відсотків менше, ніж сталь, об'єм до об'єму, але високоміцні сталі щонайменше втричі міцніші за високоміцний алюміній. Чому б не будувати літаки з тонкої сталі?
Це зводилося до опору вигину еквівалентних конструкцій з алюмінію та сталі. Якщо ми почнемо з алюмінієвих та сталевих труб однакової ваги на фут і зменшимо товщину стінки, сталева труба вигнеться першою, оскільки її матеріал, будучи лише на третину товщим за алюміній, має набагато меншу здатність до самозчеплення.
У 1970-х роках я працював з виробником рам Френком Камільєрі. Коли я запитав його, чому ми не використовуємо сталеві труби більшого діаметра з тоншими стінками для виготовлення легших і жорсткіших рам, він відповів: «Коли ви це робите, виявляється, що вам доводиться додавати купу матеріалу до таких речей, як кріплення двигуна, щоб запобігти їх розтріскуванню, тож економія ваги зникає».
Kawasaki вперше застосувала алюмінієві маятники на своїх заводських мотоциклах MX на початку 1970-х років; інші наслідували цей приклад. Потім, у 1980 році, Yamaha посадила Кенні Робертса на двотактний мотоцикл GP 500, рама якого була виготовлена з екструдованої алюмінієвої труби квадратного перерізу. Було потрібно багато експериментів з дизайном, але зрештою, використовуючи ідеї іспанського інженера Антоніо Кобаса, рами Yamaha GP для шосейних перегонів перетворилися на знайомі сьогодні великі подвійні алюмінієві балки.
Звичайно, існують успішні шасі інших типів — наприклад, сталеві трубчасті «решітчасті» шасі Ducati та карбонові шасі «шкіра та кістка» Джона Бріттена початку 1990-х років. Але сьогодні домінують шасі з подвійними алюмінієвими балками. Я впевнений, що працездатне шасі можна виготовити з литої фанери, за умови, що воно матиме міцні болтові кріплення та звичайну перевірену геометрію.
Ще одна суттєва відмінність між сталлю та алюмінієм полягає в тому, що сталь має так звану межу втоми: робочий рівень напруження, нижче якого термін служби деталі практично нескінченний. Більшість алюмінієвих сплавів не мають межі втоми, тому алюмінієві планери «термін служби» вимагають запланованої кількості годин використання. Нижче цієї межі сталь прощає нам наші провини, але алюміній пам'ятає всі образи у вигляді невидимих внутрішніх пошкоджень від втоми.
Прекрасні шасі GP 1990-х років ніколи не могли стати основою для масового виробництва. Ці шасі складалися з деталей, зварених разом з оброблених, пресованих та литих алюмінієвих елементів. Це не тільки складно, але й вимагає, щоб усі три сплави були взаємно зварюваними. Зварювання коштує грошей і часу, навіть якщо його виконують виробничі роботи.
Технологія, яка зробила можливими сучасні легкі чотиритактні двигуни та литі шасі, полягає в методах заповнення форм з низькою турбулентністю, які не захоплюють плівки оксиду алюмінію, що миттєво утворюються на розплавленому алюмінії. Такі плівки утворюють зони слабкості в металі, що в минулому вимагало значної товщини виливків для досягнення належної міцності. Литі деталі, отримані за допомогою цих нових процесів, можуть бути досить складними, проте сучасні алюмінієві шасі можна збирати зі зварними швами, які можна порахувати на пальцях однієї руки. За оцінками, нові методи лиття заощаджують 13,5 кг ваги серійних мотоциклів.
Разом із широким розмаїттям сталей, алюміній є основною робочою конячкою людської цивілізації, але для сучасних мотоциклів це більше, ніж просто м'ясо. Це основа мотоцикла, настільки повсюдна, що ми її ледве бачимо або усвідомлюємо, наскільки значною мірою ми завдячуємо їй у продуктивності машини.
Час публікації: 20 червня 2019 р.