A MAGNÉZIUM FELHASZNÁLÁSA A JÁRMŰIPARBAN, I. RÉSZ
A járműipar fejlődéséhez elengedhetetlen az új anyagok megismerése és alkalmazása. A magnézium csodaanyagnak számított a hatvanas évekig, de később számos hátrányának megismerését követően a gyárak inkább mellőzték a használatát. Vajon visszatérhet?
Nemrég az NDK-ban gyártott kerékpárokról szóló írásom kapcsán említettem a szénszálas műanyag technológiát. Most egy másik különleges anyagról, a magnéziumról ejtenék néhány szót. Ez a 12. rendszámú elem a periódusos rendszerben. A földkéreg 8. leggyakoribb eleme, de a természetben – hiszen nem nemesfém – csak a vegyületei fordulnak elő, fontos ásványa például a dolomit.
De nem ezért szeretjük, hanem az alacsony sűrűsége miatt. A magnézium a gyakorlatban szerkezeti anyagként alkalmazott fémek közül a legkönnyebb, sűrűsége 1740 kg/m³. Összehasonlításképpen: a vasé 7870, a titáné 4507, az alumíniumé pedig 2700 kg/m³.
Amit nem kedvelünk benne, az a szilárdsága. Az ötvözetlen magnézium szakítószilárdsága meglehetősen csekély, mindössze 180 MPa, ha ötvözőket tartalmaz, akkor 200-300. Ezzel szemben az ötvözetlen acélé 400 MPa; ami ötvözve akár 1860 MPa is lehet. A alumíniumötvözetek értéke 300-483 MPa, a titánötvözeteké 900 MPa körül mozog. Ezzel rögtön el is árultam, hogy a szilárdságát ötvözéssel növelik. Fő ötvözője az alumínium, szokásos járulékos ötvözői a cink és a mangán. Az Al és a Zn a szilárdságát növelik, a Mn a korrózióállóságát. Utóbbi azért fontos, mert erősen hajlamos a korrózióra, amire még visszatérek. Levegőn meggyújtva vakító fehér lánggal ég, sőt, kifejezetten gyúlékony: erre még többször visszatérek. Ennyit a kémiáról.
Alkatrészek a két világháború között
Az első világháborút követően került a gyártók fókuszába ez az igen könnyű elem. Először persze a versenyautó-építők fantáziáját mozgatta meg. 1921-ben a Frontenac cégnek az Indianapolisi 500 mérföldes versenyre készült autójában alkalmazták. A motorba magnéziumötvözet dugattyúkat szereltek. Az alkatrészt a Dow cég gyártotta „Dowmetal” néven.
A Simson céget ma hazánkban leginkább a kismotorjairól ismerjük, pedig a két világháború között igen kiváló minőségű személyautókat is gyártott. 1925-ben Supra S típusú személyautójába is magnéziumdugattyú került. A Frontenac-kal ellentétben ez egy széria, utcai autó volt. Az alkatrészt a Mahle cég gyártotta.
A következő mérföldkőnek magyar vonatkozása is van: 1932-től vetette be az Alfa Romeo a P3 nevű versenyautót, amelynek forgattyúsháza magnéziumöntvényből készült. A tervezője a magyar származású Vittorio Jano volt. Azért forgattyúsházat – és nem motorblokkot – írtam, mert a hengereket összefogó öntvényt külön darabból gyártották. Utóbbi anyaga alumínium, nem magnézium.
A Tatra lett a minta
1934-ben jelent meg a farmotoros, áramvonalas Tatra 77 (itt már volt szó róla) Ez volt az első utcai, sorozatgyártású személyautó öntött magnézium forgattyús- és váltóházzal. Minimális magyar vonatkozása ennek is volt, mivel a szintén magyar származású Paul Járay közreműködött a formatervezésénél, azonban a műszaki megoldásokhoz nem volt köze. Az autó más mérnökök érdeklődését is felkeltette, így ott alkalmazott ötletek más autóknál is megjelentek, beleértve az anyagválasztást is.
A magyar autórajongók körében közismert tény, hogy Ferdinand Porsche a Volkswagen Typ 1, azaz a „Bogár” fejlesztésekor Barényi Béla több korábbi ötletét hasznosította. Ezt 1953-ban bíróság is megállapította. Azonban nemcsak Barényitól vett át megoldásokat, hanem Hans Ledwinkától, a Tatra vezetőjétől is. Ledwinka is perelte Porschét. A keresetet még a II. világháború előtt benyújtotta, de Csehszlovákia feldarabolása miatt az eljárás szünetelt. A világégés után az akkor már állami tulajdonban lévő Tatra folytatta a pert, s végül 1965-ben állapította meg a bíróság a jogellenes utánzást, egymillió német márka fizetésére kötelezve a Volkswagen céget.
Jelen írás tárgyával kapcsolatban megjegyzendő, hogy ekkor a Tatráknál már régen nem használtak magnéziumot. A Tatra 77-est követő 87-es típus még magnézium forgattyú- és váltóházat tartalmazott, de a háború utáni Tatraplannál a forgattyúsház alumínium, a 603-asnál ugyanez a fődarab öntött vas.
A bogárhátú forgattyús- és váltóháza ugyanúgy magnéziumöntvényből készült, mint a Tatránál. Léghűtéses boxermotorról beszélünk, így a motorblokk nem volt egységes: a magnézium öntvényre rögzítették az öntött vas hengereket, azokra pedig az alumínium hengerfejeket. A teljes autóhoz egyébként 20 kg magnéziumot használtak fel.
Ezt a koncepciót más autók erőforrásai is örökölték: a háború után a Porsche család saját autómárkát hozott létre. Már a háború előtt, 1939-ben készítettek egy bogár-motoros versenyautót, a Typ 64-et – Typ 60K10 néven is ismert –, amely 1945 után először hordott Porsche típusjelzést. Az új gyár a sorozatgyártásra szánt, 1948-ban bemutatott 356-os típust szintén ezzel az aggregáttal szerelte. Bár az első felülvezérelt motorjuk, az Ernst Fuhrmann tervezte 547-es – amit az 550 Spyderbe szereltek először – alumíniumból készült; a későbbiekben számos alkalommal használtak magnéziumot a léghűtéses erőforrásaik forgattyúsházához. Így az 1962-ben bemutatott 804-es nyolchengeres, vagy az 1969-ben először rajthoz álló 917-es tizenkét hengeres motorjához. Utóbbi típusból egy példányt, a 053. alvázszámút magnézium csővázra építették. 1971-ben a 917-es alapjaira még egy tizenhat (!) hengeres – szintén magnéziumházas – prototípust is építettek, bár ezzel már soha nem versenyeztek.
1963-ban a legendás 911-es hathengeres esetében kezdetben alumínium forgattyúsházban pörgött a főtengely, majd 1969-től ismét a magnéziumot választották. Végül 1978-ban a 2,7 literes magnézium blokkot alumíniumra cserélték. A 8 és 12 hengeres versenymotorokat ekkor már nem alkalmazták, így a magnézium felhasználása a Porsche-blokkoknál ettől kezdve már nem volt jellemző.
Viszont a bogár magnézium váltóháza mások érdeklődését is felkeltette. 1960-ban a Lola Mk III. versenyautóban jelent meg az angol Hewland cég első, Mark 1 jelzésű váltója. Kevéssé ismert tény, hogy a váltóház egy sima, széria VW bogárból származott. A kis tömeg miatt esett ré a választás. Persze a szerkezet belülről teljesen más volt. A bogárhátú kisebb teherbírású, szinkronizált megoldását ejtették; egyenes fogazású, szinkronizálatlan, nagy szilárdságú szerkezetet építettek a magnézium házba. A Hewland „bogáralapú” váltói nagy sikert arattak a Formula-3-ban és a Formula Juniorban. Amikor a cég először tervezett váltót Formula 1-versenyautóba, akkor a régi váltóház már nem volt megfelelő. A Brabham BT7-esbe már teljesen új váltó került HD típusjelzéssel. Így lehet a lehető legrövidebb módon összefoglalni a Tatra-VW-Porsche-Hewland-családfát.
